摘要: 介绍自密实混凝土的特性, 原材要求, 试配调制并重点叙述了施工注意事项及技术要求。
关键词: 混凝土; 自密实; 配制; 施工
中图分类号: TU528.53 文献标志码: A 文章编号: 1002- 3550-( 2007) 02- 0084- 03
0 前言
自密实混凝土是具有很高流动性而不离析, 不泌水, 能不经振捣完全依靠自重流平并充满模型和包裹钢筋的新型高性能混凝土, 自密实混凝土与普通混凝土相比具有众多优点:
(1) 自密实混凝土由于免振, 可节省劳动力和电力, 提高施工效率。
(2) 改善工作环境, 免除振捣所产生的噪音给环境及劳动工人造成的危害。
(3) 增加了结构设计的自由度, 可用于浇筑成型形状复杂、薄壁和配筋密集的结构。
(4) 有效解决传统混凝土施工中漏振、过振, 避免了振捣对模板冲击移位的问题。
(5) 大量利用工业废料做掺合料, 降低混凝土水化热, 提高混凝土耐久性。
(6) 降低工程总体造价, 从提高施工速度, 减少操作工人,延长模板使用寿命, 结构设计优化等方面降低工程成本。
目前, 自密实混凝土主要应用于民用高层轻型墙体结构和工业工程中附属装配式构件、预制构件、钢筋密集的框架梁柱及料仓、漏斗、二次注浆等。
1 施工准备
1.1 自密实混凝土的配制原理
配制自密实混凝土的原理是通过外加剂、胶结材料和粗细骨料的选择与搭配和精心的配合比设计, 将混凝土的屈服应力减小到足以被因自重产生的剪应力克服, 使混凝土流动性增大, 同时又具有足够的塑性粘度, 令骨料悬浮于水泥浆中, 不出现离析和泌水问题, 能自由流淌并充分填充模板内的空间, 形成密实且均匀的胶凝结构。因此, 在配制中主要应采取以下措施:借助以萘系高效减水剂为主要组分的外加剂, 可对水泥粒子产生强烈的分散作用, 并阻止分散的粒子凝聚, 使混凝土拌合物的屈服应力和塑性粘度降低。高效减水剂的减水率应不低于25%, 并且应具有一定的保塑功能。
掺加适量矿物掺合料能调节混凝土的流变性能, 提高塑性粘度, 同时提高拌合物中的浆- 固比, 改善混凝土和易性, 使混凝土匀质性得到改善, 并减少粗细骨料颗粒之间的摩擦力, 提高混凝土的通阻能力。
掺入适量混凝土膨胀剂, 减少混凝土收缩, 提高混凝土抗裂能力, 同时提高混凝土粘聚性, 改善混凝土外观质量。适当增加砂率和控制粗骨料粒径不超过20mm, 以减少遇到阻力时浆骨分离的可能, 增加拌合物的抗离析稳定性。在配制强度等级较低的自密实混凝土时可适当使用增稠剂以增加拌合物的粘度。
1.2 自密实混凝土原材料的选择
水泥: 通过试验及有关资料验证, 普通硅酸盐水泥配制的自密实混凝土, 较矿渣水泥、粉煤灰水泥配制的混凝土和易性、匀质性好, 混凝土硬化时间短, 混凝土外观质量好, 便于拆模,
因此, 水泥品种的选择应优先选择普通硅酸盐水泥。当选用矿渣硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥时, 应了解水泥中的混合材掺量、质量以及对强度发展与流变性能的影响。一般水泥用量
为350~450kg/m3。水泥用量超过500kg/m3 会增大混凝土的收缩, 如低于350kg/m3, 则需掺加其它矿物掺合料, 如粉煤灰、磨细矿渣等来提高混凝土的和易性。
矿物掺合料: 自密实混凝土浆体总量较大, 如单用纯水泥会引起混凝土早期水化热较大、混凝土收缩较大, 不利于混凝土的体积稳定性和耐久性, 掺入适量的矿物掺合料可弥补以上缺陷, 并且可改善混凝土的工作性能。矿物掺合料包括如下几种:
(1) 石粉: 石灰石、白云石、花岗岩等的磨细粉, 粒径小于0.125mm 或比表面积在250~800m2/kg, 可作为惰性掺合料, 用于改善和保持自密实混凝土的工作性能。
(2) 粉煤灰: 火山灰质掺合料, 选用优质Ⅱ级以上磨细粉煤灰, 能有效改善自密实混凝土的流动性和稳定性, 有利于硬化混凝土的耐久性。
(3) 磨细矿渣: 火山灰质掺合料, 用于改善和保持自密实混凝土的工作性, 有利于硬化混凝土的耐久性。
(4) 硅灰: 高活性火山灰质掺合料, 用于改善自密实混凝土的流变性和抗离析能力, 可提高硬化混凝土的强度和耐久性。
细骨料: 自密实混凝土的砂浆量大, 砂率较大, 如选用细砂, 则混凝土的强度和弹性模量等力学性能将会受到不利影响, 同时, 细砂的比表面积较大将增大拌合物的需水量, 也对拌合物的工作性产生不利影响, 如果选用粗砂则会降低混凝土的粘聚性, 故一般选用中砂或偏粗中砂, 砂细度模数在2.5~3.0 为宜, 砂中所含粒径小于0.125mm 的细粉对自密实混凝土的流变性能非常重要, 一般要求不低于10%。
粗骨料: 各种类型的粗骨料都可使用, 最大粒径一般不超过20mm。碎石有助于改善混凝土强度, 卵石有助于改善混凝土流动性。对于自密实混凝土, 一般要求石子为连续级配, 可使石子获得较低的空隙率。同时, 生产使用的粗骨料颗粒级配保持稳定非常重要, 一般选用5~10mm 级配石灰岩机碎石。
外加剂: 配制自密实混凝土常使用各类高效减水剂。掺入适量外加剂后, 混凝土可获得适宜的粘度、良好的粘聚性、流动性、保塑性。一般可选用如下几种外加剂:
(1) 萘系高效减水剂: 较氨基磺酸系高效减水剂稳定性好,与水泥适应性广泛, 因此选取减水率在25%以上萘系高效减水剂或以其为主要组分的外加剂。
(2) 增稠剂: 二醇、酰胺、丙烯酸、多糖、纤维素等聚合物, 一般用于低强度等级自密实混凝土, 可适当增加混凝土粘度, 提高混凝土的抗离析能力。
(3) 引气剂: 当自密实混凝土要求抗冻时, 需使用引气剂,来提高混凝土的抗冻能力。
(4) 膨胀剂: 考虑到自密实混凝土因粗骨料粒径小, 砂率高, 胶凝材料用量大, 易导致混凝土自身收缩量大, 因此宜加入8%~10%的膨胀剂, 补充混凝土的收缩, 减少混凝土开裂的可能性。
水: 采用洁净的自来水。
1.3 自密实混凝土的配合比设计
通混凝土配合比设计方法, 均是依据JGJ55-200《0 普通混凝土配合比设计规程》的要求, 根据不同强度等级要求进行混凝土配合比强度设计。但对于自密实混凝土就不太适用, 配制自密实混凝土应首先确定混凝土配制强度、水胶比、用水量、砂率、粉煤灰掺量、膨胀剂等主要参数, 再经过混凝土性能试验强度检验, 反复调整各原材参数来确定混凝土配合比的方法。
自密实混凝土配合比的突出特点是: 高砂率、低水胶比、高矿物掺合料掺量。
1.4 自密实混凝土试拌
确定出自密实混凝土的配合比后, 应进行试拌, 每盘混凝土的最小搅拌量不宜小于25L, 同时应检验拌合物工作性, 工作性能检测包括坍落度、坍落扩展度, 必要时可采用模型及配筋模型试验等方法测评拌合物的流动性、抗分离性、填充性和间隙通过能力, 见表1。选择拌合物工作性满足要求的3 个基准配比, 每种配合比
注: 1. 对于密集配筋构件或厚度小于100 mm 的混凝土加固工程, 采用自密实混凝土施工时, 拌合物工作性能指标应按上表中的Ⅰ级指标要求; 2. 对于钢筋最小净距超过粗骨料最大粒径5 倍的混凝土构件或钢管混凝土构件, 采用自密实混凝土施工时, 拌合物工作性指标可按上表中的Ⅱ级指标要求。
制作两组以上试块, 标养至7、28d 进行试压, 以28d 强度为标准检验强度。
根据试配结果对配合比进行调整, 选择混凝土工作性、强度指标、耐久性都能满足相应规定的配合比。
1.5 模板和设备准备
由于自密实混凝土流动性大, 混凝土凝结以前可持续对模板产生较大的侧压力, 所以模板要有足够的强度、刚度和稳定性来满足流态混凝土所产生的侧压力, 不得有低于最高浇筑表面的开放部分或缺口, 模板间的缝隙不得大于2mm。施工前搅拌站及施工单位技术人员应检验模板直立、钢筋及保护层厚度等情况, 对影响混凝土浇筑的问题及时处理。
根据现场情况合理布置混凝土泵, 保证混凝土浇筑顺利和均匀布料的需要。
2 施工工艺
2.1 自密实混凝土生产
生产自密实混凝土必须使用强制式搅拌机。混凝土原材料均按重量计量, 每盘混凝土计量允许偏差为水泥±1%, 矿物掺合料±1%, 粗细骨料±2%, 水±1%, 外加剂±1%。
搅拌机投料顺序为先投细骨料、水泥及掺合料, 然后加水、外加剂及粗骨料。应保证混凝土搅拌均匀, 适当延长混凝土搅拌时间, 搅拌时间宜控制在90~120s 内。加水计量必须精确, 应充分考虑骨料含水率的变化, 及时调整加水量。
砂、石骨料级配要稳定, 供应充足, 筛砂系统用孔径不超过20mm 的钢丝网, 滤除其中所含的卵石、泥块等杂物, 每班不少于两次检测级配和含水率, 并及时调整含水率。骨料露天堆放情况下, 雨天不宜生产施工, 防止含水率波动过大, 混凝土性能不易控制。
每次混凝土开盘时, 必须对首盘混凝土性能进行测试, 并进行适当调整, 直至混凝土性能符合要求, 而后才能确定混凝土的施工配合比。
在自密实混凝土生产过程中, 除按规范规定取样试验外,对每车混凝土应进行目测检验, 不合格混凝土严禁运至施工现场。
2.2 自密实混凝土运输
自密实混凝土的长距离运输应使用混凝土搅拌车, 短距离运输可利用现场的一般运输设备。必须严格控制非配合比用水量的增加。搅拌车在装入混凝土前必须仔细检查, 筒体内应保持干净、潮湿, 不得有积水、积浆。
在运输过程中严禁向车筒内加水, 应确保混凝土及时浇筑与供应, 合理调配车辆并选择最佳线路尽快将混凝土运送到施工现场, 对超过120min 的混凝土, 司机必须及时将情况反映给技术人员对混凝土进行检查。
2.3 自密实混凝土的泵送和浇筑
混凝土输送管路应采用支架、毡垫、吊具等加以固定, 不得直接与模板和钢筋接触, 除出口外其他部位不宜使用软管和锥形管。
混凝土搅拌车卸料前应高速旋转60~90s, 再卸入混凝土泵, 以使混凝土处于最佳工作状态, 有利于混凝土自密实成型。
泵送时应连续泵送, 必要时降低泵送速度, 当停泵超过90min, 则应将管中混凝土清除, 并清洗泵机。泵送过程中严禁向泵槽内加水。
在非密集配筋情况下, 混凝土的布料间距不宜大于10m,当钢筋较密时布料间距不宜大于5m。每次混凝土生产时, 必须由有专业技术人员人在施工现场进行混凝土性能检验, 主要检验混凝土坍落度和坍落扩展度,并进行目测, 判定混凝土性能是否符合施工技术要求, 发现混凝土性能出现较大波动, 及时与搅拌站技术人员联系, 分析原因及时调整混凝土配合比。
采用塔吊或泵送卸料时, 在墙体附近搭设架子, 采用可供卸料的专用料斗放料, 不宜直接入料, 防止对模板的冲击太大,出现模板移位。
浇筑时下料口应尽可能的低, 尽量减少混凝土的浇筑落差, 在非密集配筋情况下, 混凝土垂直自由落下高度不宜超过5m, 从下料点水平流动距离不宜超过10m。对配筋密集的混凝土构件, 垂直自由落下高度不宜超过2.5m。
混凝土应采取分层浇筑, 在浇筑完第一层后, 应确保下层混凝土未达到初凝前进行第二次浇筑。
如遇到墙体结构配筋过密, 混凝土的粘聚性较大, 为保证混凝土能够完全密实, 可采用在模板外侧敲击或用平板振捣器辅助振捣方式来增加混凝土的流动性和密实度。
浇筑速度不要过快, 防止卷入较多空气, 影响混凝土外观质量。在浇筑后期应适当加高混凝土的浇筑高度以减少沉降。
自密实混凝土应在其高工作性能状态消失前完成泵送和浇筑, 不得延误时间过长, 应在120min 内浇筑完成。
2.4 自密实混凝土的养护
自密实混凝土浇筑完毕后, 应及时加以覆盖防止水分散失, 并在终凝后立即洒水养护, 洒水养护时间不得少于7d, 以防止混凝土出现干缩裂缝。
冬季浇筑的混凝土初凝后, 应及时用塑料薄膜覆盖, 防止水分蒸发, 塑料薄膜上应覆盖保温材料。
模板应在混凝土达到规定强度后方可拆除, 拆除模板后应在混凝土表面涂刷养护剂进行养护。
3 自密实混凝土质量标准
自密实混凝土的质量检验包括混凝土拌合物工作性检验和硬化后混凝土的质量检验。
3.1 自密实混凝土拌合物的工作性检验
(1) 自密实混凝土拌合物的工作性验收指标应符合表1。
(2) 混凝土拌合物现场质量验收应优先选用坍落扩展度和L 型仪或坍落扩展度和U 型仪的检测方法进行综合测试评价。可依据GB/T50080-2002《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》进行混凝土取样, 并检测混凝土坍落度和坍落扩展度, 同时观察混凝土的粘聚性和保水性, 是否离析和泌水, 根据拌合物性能进行混凝土配合比调整。
3.2 硬化混凝土质量检验
(1) 试块制作方法: 强度、抗渗、收缩、抗冻等试块制作所用试模与普通混凝土相同; 试块制作过程中, 成型时无需振捣, 分两次装入, 中间间隔30s, 每层装入试模高度的1/2, 装满后抹平静置24h, 转入标养室养护到28d 龄期即可。
(2) 硬化混凝土的力学性能应按现行国家标准GB/T50081-200《2 普通混凝土力学性能试验方法标准》进行检验, 并按现行国家标准GBJ107-198《7 混凝土强度检验评定标准》进行合格评定。
(3) 硬化混凝土的长期性能和耐久性应按GBJ82-198《5 普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法》进行检验。
4 结语
自密实混凝土现广泛应用于工业与民用建筑工程中, 配制自密实混凝土首先应从配制原理入手, 优选适宜的原材料, 进行混凝土试配工作。当确定出合适的配合比后, 应密切关注生产、运输、浇筑过程, 这样才能够保证自密实混凝土的工作性能和硬化后力学性能, 从而满足施工要求。
