摘要: 介紹自密實混凝土的特性, 原材要求, 試配調(diào)制并重點敘述了施工注意事項及技術(shù)要求。
關(guān)鍵詞: 混凝土; 自密實; 配制; 施工
中圖分類號: TU528.53 文獻(xiàn)標(biāo)志碼: A 文章編號: 1002- 3550-( 2007) 02- 0084- 03
0 前言
自密實混凝土是具有很高流動性而不離析, 不泌水, 能不經(jīng)振搗完全依靠自重流平并充滿模型和包裹鋼筋的新型高性能混凝土, 自密實混凝土與普通混凝土相比具有眾多優(yōu)點:
(1) 自密實混凝土由于免振, 可節(jié)省勞動力和電力, 提高施工效率。
(2) 改善工作環(huán)境, 免除振搗所產(chǎn)生的噪音給環(huán)境及勞動工人造成的危害。
(3) 增加了結(jié)構(gòu)設(shè)計的自由度, 可用于澆筑成型形狀復(fù)雜、薄壁和配筋密集的結(jié)構(gòu)。
(4) 有效解決傳統(tǒng)混凝土施工中漏振、過振, 避免了振搗對模板沖擊移位的問題。
(5) 大量利用工業(yè)廢料做摻合料, 降低混凝土水化熱, 提高混凝土耐久性。
(6) 降低工程總體造價, 從提高施工速度, 減少操作工人,延長模板使用壽命, 結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化等方面降低工程成本。
目前, 自密實混凝土主要應(yīng)用于民用高層輕型墻體結(jié)構(gòu)和工業(yè)工程中附屬裝配式構(gòu)件、預(yù)制構(gòu)件、鋼筋密集的框架梁柱及料倉、漏斗、二次注漿等。
1 施工準(zhǔn)備
1.1 自密實混凝土的配制原理
配制自密實混凝土的原理是通過外加劑、膠結(jié)材料和粗細(xì)骨料的選擇與搭配和精心的配合比設(shè)計, 將混凝土的屈服應(yīng)力減小到足以被因自重產(chǎn)生的剪應(yīng)力克服, 使混凝土流動性增大, 同時又具有足夠的塑性粘度, 令骨料懸浮于水泥漿中, 不出現(xiàn)離析和泌水問題, 能自由流淌并充分填充模板內(nèi)的空間, 形成密實且均勻的膠凝結(jié)構(gòu)。因此, 在配制中主要應(yīng)采取以下措施:借助以萘系高效減水劑為主要組分的外加劑, 可對水泥粒子產(chǎn)生強(qiáng)烈的分散作用, 并阻止分散的粒子凝聚, 使混凝土拌合物的屈服應(yīng)力和塑性粘度降低。高效減水劑的減水率應(yīng)不低于25%, 并且應(yīng)具有一定的保塑功能。
摻加適量礦物摻合料能調(diào)節(jié)混凝土的流變性能, 提高塑性粘度, 同時提高拌合物中的漿- 固比, 改善混凝土和易性, 使混凝土勻質(zhì)性得到改善, 并減少粗細(xì)骨料顆粒之間的摩擦力, 提高混凝土的通阻能力。
摻入適量混凝土膨脹劑, 減少混凝土收縮, 提高混凝土抗裂能力, 同時提高混凝土粘聚性, 改善混凝土外觀質(zhì)量。適當(dāng)增加砂率和控制粗骨料粒徑不超過20mm, 以減少遇到阻力時漿骨分離的可能, 增加拌合物的抗離析穩(wěn)定性。在配制強(qiáng)度等級較低的自密實混凝土?xí)r可適當(dāng)使用增稠劑以增加拌合物的粘度。
1.2 自密實混凝土原材料的選擇
水泥: 通過試驗及有關(guān)資料驗證, 普通硅酸鹽水泥配制的自密實混凝土, 較礦渣水泥、粉煤灰水泥配制的混凝土和易性、勻質(zhì)性好, 混凝土硬化時間短, 混凝土外觀質(zhì)量好, 便于拆模,
因此, 水泥品種的選擇應(yīng)優(yōu)先選擇普通硅酸鹽水泥。當(dāng)選用礦渣硅酸鹽水泥、粉煤灰硅酸鹽水泥時, 應(yīng)了解水泥中的混合材摻量、質(zhì)量以及對強(qiáng)度發(fā)展與流變性能的影響。一般水泥用量
為350~450kg/m3。水泥用量超過500kg/m3 會增大混凝土的收縮, 如低于350kg/m3, 則需摻加其它礦物摻合料, 如粉煤灰、磨細(xì)礦渣等來提高混凝土的和易性。
礦物摻合料: 自密實混凝土漿體總量較大, 如單用純水泥會引起混凝土早期水化熱較大、混凝土收縮較大, 不利于混凝土的體積穩(wěn)定性和耐久性, 摻入適量的礦物摻合料可彌補(bǔ)以上缺陷, 并且可改善混凝土的工作性能。礦物摻合料包括如下幾種:
(1) 石粉: 石灰石、白云石、花崗巖等的磨細(xì)粉, 粒徑小于0.125mm 或比表面積在250~800m2/kg, 可作為惰性摻合料, 用于改善和保持自密實混凝土的工作性能。
(2) 粉煤灰: 火山灰質(zhì)摻合料, 選用優(yōu)質(zhì)Ⅱ級以上磨細(xì)粉煤灰, 能有效改善自密實混凝土的流動性和穩(wěn)定性, 有利于硬化混凝土的耐久性。
(3) 磨細(xì)礦渣: 火山灰質(zhì)摻合料, 用于改善和保持自密實混凝土的工作性, 有利于硬化混凝土的耐久性。
(4) 硅灰: 高活性火山灰質(zhì)摻合料, 用于改善自密實混凝土的流變性和抗離析能力, 可提高硬化混凝土的強(qiáng)度和耐久性。
細(xì)骨料: 自密實混凝土的砂漿量大, 砂率較大, 如選用細(xì)砂, 則混凝土的強(qiáng)度和彈性模量等力學(xué)性能將會受到不利影響, 同時, 細(xì)砂的比表面積較大將增大拌合物的需水量, 也對拌合物的工作性產(chǎn)生不利影響, 如果選用粗砂則會降低混凝土的粘聚性, 故一般選用中砂或偏粗中砂, 砂細(xì)度模數(shù)在2.5~3.0 為宜, 砂中所含粒徑小于0.125mm 的細(xì)粉對自密實混凝土的流變性能非常重要, 一般要求不低于10%。
粗骨料: 各種類型的粗骨料都可使用, 最大粒徑一般不超過20mm。碎石有助于改善混凝土強(qiáng)度, 卵石有助于改善混凝土流動性。對于自密實混凝土, 一般要求石子為連續(xù)級配, 可使石子獲得較低的空隙率。同時, 生產(chǎn)使用的粗骨料顆粒級配保持穩(wěn)定非常重要, 一般選用5~10mm 級配石灰?guī)r機(jī)碎石。
外加劑: 配制自密實混凝土常使用各類高效減水劑。摻入適量外加劑后, 混凝土可獲得適宜的粘度、良好的粘聚性、流動性、保塑性。一般可選用如下幾種外加劑:
(1) 萘系高效減水劑: 較氨基磺酸系高效減水劑穩(wěn)定性好,與水泥適應(yīng)性廣泛, 因此選取減水率在25%以上萘系高效減水劑或以其為主要組分的外加劑。
(2) 增稠劑: 二醇、酰胺、丙烯酸、多糖、纖維素等聚合物, 一般用于低強(qiáng)度等級自密實混凝土, 可適當(dāng)增加混凝土粘度, 提高混凝土的抗離析能力。
(3) 引氣劑: 當(dāng)自密實混凝土要求抗凍時, 需使用引氣劑,來提高混凝土的抗凍能力。
(4) 膨脹劑: 考慮到自密實混凝土因粗骨料粒徑小, 砂率高, 膠凝材料用量大, 易導(dǎo)致混凝土自身收縮量大, 因此宜加入8%~10%的膨脹劑, 補(bǔ)充混凝土的收縮, 減少混凝土開裂的可能性。
水: 采用潔凈的自來水。
1.3 自密實混凝土的配合比設(shè)計
通混凝土配合比設(shè)計方法, 均是依據(jù)JGJ55-200《0 普通混凝土配合比設(shè)計規(guī)程》的要求, 根據(jù)不同強(qiáng)度等級要求進(jìn)行混凝土配合比強(qiáng)度設(shè)計。但對于自密實混凝土就不太適用, 配制自密實混凝土應(yīng)首先確定混凝土配制強(qiáng)度、水膠比、用水量、砂率、粉煤灰摻量、膨脹劑等主要參數(shù), 再經(jīng)過混凝土性能試驗強(qiáng)度檢驗, 反復(fù)調(diào)整各原材參數(shù)來確定混凝土配合比的方法。
自密實混凝土配合比的突出特點是: 高砂率、低水膠比、高礦物摻合料摻量。
1.4 自密實混凝土試拌
確定出自密實混凝土的配合比后, 應(yīng)進(jìn)行試拌, 每盤混凝土的最小攪拌量不宜小于25L, 同時應(yīng)檢驗拌合物工作性, 工作性能檢測包括坍落度、坍落擴(kuò)展度, 必要時可采用模型及配筋模型試驗等方法測評拌合物的流動性、抗分離性、填充性和間隙通過能力, 見表1。選擇拌合物工作性滿足要求的3 個基準(zhǔn)配比, 每種配合比
注: 1. 對于密集配筋構(gòu)件或厚度小于100 mm 的混凝土加固工程, 采用自密實混凝土施工時, 拌合物工作性能指標(biāo)應(yīng)按上表中的Ⅰ級指標(biāo)要求; 2. 對于鋼筋最小凈距超過粗骨料最大粒徑5 倍的混凝土構(gòu)件或鋼管混凝土構(gòu)件, 采用自密實混凝土施工時, 拌合物工作性指標(biāo)可按上表中的Ⅱ級指標(biāo)要求。
制作兩組以上試塊, 標(biāo)養(yǎng)至7、28d 進(jìn)行試壓, 以28d 強(qiáng)度為標(biāo)準(zhǔn)檢驗強(qiáng)度。
根據(jù)試配結(jié)果對配合比進(jìn)行調(diào)整, 選擇混凝土工作性、強(qiáng)度指標(biāo)、耐久性都能滿足相應(yīng)規(guī)定的配合比。
1.5 模板和設(shè)備準(zhǔn)備
由于自密實混凝土流動性大, 混凝土凝結(jié)以前可持續(xù)對模板產(chǎn)生較大的側(cè)壓力, 所以模板要有足夠的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性來滿足流態(tài)混凝土所產(chǎn)生的側(cè)壓力, 不得有低于最高澆筑表面的開放部分或缺口, 模板間的縫隙不得大于2mm。施工前攪拌站及施工單位技術(shù)人員應(yīng)檢驗?zāi)０逯绷?、鋼筋及保護(hù)層厚度等情況, 對影響混凝土澆筑的問題及時處理。
根據(jù)現(xiàn)場情況合理布置混凝土泵, 保證混凝土澆筑順利和均勻布料的需要。
2 施工工藝
2.1 自密實混凝土生產(chǎn)
生產(chǎn)自密實混凝土必須使用強(qiáng)制式攪拌機(jī)?；炷猎牧暇粗亓坑嬃? 每盤混凝土計量允許偏差為水泥±1%, 礦物摻合料±1%, 粗細(xì)骨料±2%, 水±1%, 外加劑±1%。
攪拌機(jī)投料順序為先投細(xì)骨料、水泥及摻合料, 然后加水、外加劑及粗骨料。應(yīng)保證混凝土攪拌均勻, 適當(dāng)延長混凝土攪拌時間, 攪拌時間宜控制在90~120s 內(nèi)。加水計量必須精確, 應(yīng)充分考慮骨料含水率的變化, 及時調(diào)整加水量。
砂、石骨料級配要穩(wěn)定, 供應(yīng)充足, 篩砂系統(tǒng)用孔徑不超過20mm 的鋼絲網(wǎng), 濾除其中所含的卵石、泥塊等雜物, 每班不少于兩次檢測級配和含水率, 并及時調(diào)整含水率。骨料露天堆放情況下, 雨天不宜生產(chǎn)施工, 防止含水率波動過大, 混凝土性能不易控制。
每次混凝土開盤時, 必須對首盤混凝土性能進(jìn)行測試, 并進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整, 直至混凝土性能符合要求, 而后才能確定混凝土的施工配合比。
在自密實混凝土生產(chǎn)過程中, 除按規(guī)范規(guī)定取樣試驗外,對每車混凝土應(yīng)進(jìn)行目測檢驗, 不合格混凝土嚴(yán)禁運(yùn)至施工現(xiàn)場。
2.2 自密實混凝土運(yùn)輸
自密實混凝土的長距離運(yùn)輸應(yīng)使用混凝土攪拌車, 短距離運(yùn)輸可利用現(xiàn)場的一般運(yùn)輸設(shè)備。必須嚴(yán)格控制非配合比用水量的增加。攪拌車在裝入混凝土前必須仔細(xì)檢查, 筒體內(nèi)應(yīng)保持干凈、潮濕, 不得有積水、積漿。
在運(yùn)輸過程中嚴(yán)禁向車筒內(nèi)加水, 應(yīng)確保混凝土及時澆筑與供應(yīng), 合理調(diào)配車輛并選擇最佳線路盡快將混凝土運(yùn)送到施工現(xiàn)場, 對超過120min 的混凝土, 司機(jī)必須及時將情況反映給技術(shù)人員對混凝土進(jìn)行檢查。
2.3 自密實混凝土的泵送和澆筑
混凝土輸送管路應(yīng)采用支架、氈墊、吊具等加以固定, 不得直接與模板和鋼筋接觸, 除出口外其他部位不宜使用軟管和錐形管。
混凝土攪拌車卸料前應(yīng)高速旋轉(zhuǎn)60~90s, 再卸入混凝土泵, 以使混凝土處于最佳工作狀態(tài), 有利于混凝土自密實成型。
泵送時應(yīng)連續(xù)泵送, 必要時降低泵送速度, 當(dāng)停泵超過90min, 則應(yīng)將管中混凝土清除, 并清洗泵機(jī)。泵送過程中嚴(yán)禁向泵槽內(nèi)加水。
在非密集配筋情況下, 混凝土的布料間距不宜大于10m,當(dāng)鋼筋較密時布料間距不宜大于5m。每次混凝土生產(chǎn)時, 必須由有專業(yè)技術(shù)人員人在施工現(xiàn)場進(jìn)行混凝土性能檢驗, 主要檢驗混凝土坍落度和坍落擴(kuò)展度,并進(jìn)行目測, 判定混凝土性能是否符合施工技術(shù)要求, 發(fā)現(xiàn)混凝土性能出現(xiàn)較大波動, 及時與攪拌站技術(shù)人員聯(lián)系, 分析原因及時調(diào)整混凝土配合比。
采用塔吊或泵送卸料時, 在墻體附近搭設(shè)架子, 采用可供卸料的專用料斗放料, 不宜直接入料, 防止對模板的沖擊太大,出現(xiàn)模板移位。
澆筑時下料口應(yīng)盡可能的低, 盡量減少混凝土的澆筑落差, 在非密集配筋情況下, 混凝土垂直自由落下高度不宜超過5m, 從下料點水平流動距離不宜超過10m。對配筋密集的混凝土構(gòu)件, 垂直自由落下高度不宜超過2.5m。
混凝土應(yīng)采取分層澆筑, 在澆筑完第一層后, 應(yīng)確保下層混凝土未達(dá)到初凝前進(jìn)行第二次澆筑。
如遇到墻體結(jié)構(gòu)配筋過密, 混凝土的粘聚性較大, 為保證混凝土能夠完全密實, 可采用在模板外側(cè)敲擊或用平板振搗器輔助振搗方式來增加混凝土的流動性和密實度。
澆筑速度不要過快, 防止卷入較多空氣, 影響混凝土外觀質(zhì)量。在澆筑后期應(yīng)適當(dāng)加高混凝土的澆筑高度以減少沉降。
自密實混凝土應(yīng)在其高工作性能狀態(tài)消失前完成泵送和澆筑, 不得延誤時間過長, 應(yīng)在120min 內(nèi)澆筑完成。
2.4 自密實混凝土的養(yǎng)護(hù)
自密實混凝土澆筑完畢后, 應(yīng)及時加以覆蓋防止水分散失, 并在終凝后立即灑水養(yǎng)護(hù), 灑水養(yǎng)護(hù)時間不得少于7d, 以防止混凝土出現(xiàn)干縮裂縫。
冬季澆筑的混凝土初凝后, 應(yīng)及時用塑料薄膜覆蓋, 防止水分蒸發(fā), 塑料薄膜上應(yīng)覆蓋保溫材料。
模板應(yīng)在混凝土達(dá)到規(guī)定強(qiáng)度后方可拆除, 拆除模板后應(yīng)在混凝土表面涂刷養(yǎng)護(hù)劑進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。
3 自密實混凝土質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)
自密實混凝土的質(zhì)量檢驗包括混凝土拌合物工作性檢驗和硬化后混凝土的質(zhì)量檢驗。
3.1 自密實混凝土拌合物的工作性檢驗
(1) 自密實混凝土拌合物的工作性驗收指標(biāo)應(yīng)符合表1。
(2) 混凝土拌合物現(xiàn)場質(zhì)量驗收應(yīng)優(yōu)先選用坍落擴(kuò)展度和L 型儀或坍落擴(kuò)展度和U 型儀的檢測方法進(jìn)行綜合測試評價。可依據(jù)GB/T50080-2002《普通混凝土拌合物性能試驗方法標(biāo)準(zhǔn)》進(jìn)行混凝土取樣, 并檢測混凝土坍落度和坍落擴(kuò)展度, 同時觀察混凝土的粘聚性和保水性, 是否離析和泌水, 根據(jù)拌合物性能進(jìn)行混凝土配合比調(diào)整。
3.2 硬化混凝土質(zhì)量檢驗
(1) 試塊制作方法: 強(qiáng)度、抗?jié)B、收縮、抗凍等試塊制作所用試模與普通混凝土相同; 試塊制作過程中, 成型時無需振搗, 分兩次裝入, 中間間隔30s, 每層裝入試模高度的1/2, 裝滿后抹平靜置24h, 轉(zhuǎn)入標(biāo)養(yǎng)室養(yǎng)護(hù)到28d 齡期即可。
(2) 硬化混凝土的力學(xué)性能應(yīng)按現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T50081-200《2 普通混凝土力學(xué)性能試驗方法標(biāo)準(zhǔn)》進(jìn)行檢驗, 并按現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)GBJ107-198《7 混凝土強(qiáng)度檢驗評定標(biāo)準(zhǔn)》進(jìn)行合格評定。
(3) 硬化混凝土的長期性能和耐久性應(yīng)按GBJ82-198《5 普通混凝土長期性能和耐久性能試驗方法》進(jìn)行檢驗。
4 結(jié)語
自密實混凝土現(xiàn)廣泛應(yīng)用于工業(yè)與民用建筑工程中, 配制自密實混凝土首先應(yīng)從配制原理入手, 優(yōu)選適宜的原材料, 進(jìn)行混凝土試配工作。當(dāng)確定出合適的配合比后, 應(yīng)密切關(guān)注生產(chǎn)、運(yùn)輸、澆筑過程, 這樣才能夠保證自密實混凝土的工作性能和硬化后力學(xué)性能, 從而滿足施工要求。
