摘要: 介紹自密實混凝土的特性, 原材要求, 試配調制并重點敘述了施工注意事項及技術要求。
關鍵詞: 混凝土; 自密實; 配制; 施工
中圖分類號: TU528.53 文獻標志碼: 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點:
(1) 自密實混凝土由于免振, 可節省勞動力和電力, 提高施工效率。
(2) 改善工作環境, 免除振搗所產生的噪音給環境及勞動工人造成的危害。
(3) 增加了結構設計的自由度, 可用于澆筑成型形狀復雜、薄壁和配筋密集的結構。
(4) 有效解決傳統混凝土施工中漏振、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, 結構設計優化等方面降低工程成本。
目前, 自密實混凝土主要應用于民用高層輕型墻體結構和工業工程中附屬裝配式構件、預制構件、鋼筋密集的框架梁柱及料倉、漏斗、二次注漿等。
1 施工準備
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、膠結材料和粗細骨料的選擇與搭配和精心的配合比設計, 將混凝土的屈服應力減小到足以被因自重產生的剪應力克服, 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, 不出現離析和泌水問題, 能自由流淌并充分填充模板內的空間, 形成密實且均勻的膠凝結構。因此, 在配制中主要應采取以下措施:借助以萘系高效減水劑為主要組分的外加劑, 可對水泥粒子產生強烈的分散作用, 并阻止分散的粒子凝聚, 使混凝土拌合物的屈服應力和塑性粘度降低。高效減水劑的減水率應不低于25%, 并且應具有一定的保塑功能。
摻加適量礦物摻合料能調節混凝土的流變性能, 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, 使混凝土勻質性得到改善, 并減少粗細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, 改善混凝土外觀質量。適當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定性。在配制強度等級較低的自密實混凝土時可適當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、勻質性好, 混凝土硬化時間短, 混凝土外觀質量好, 便于拆模,
因此, 水泥品種的選擇應優先選擇普通硅酸鹽水泥。當選用礦渣硅酸鹽水泥、粉煤灰硅酸鹽水泥時, 應了解水泥中的混合材摻量、質量以及對強度發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定性和耐久性, 摻入適量的礦物摻合料可彌補以上缺陷, 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: 火山灰質摻合料, 選用優質Ⅱ級以上磨細粉煤灰, 能有效改善自密實混凝土的流動性和穩定性, 有利于硬化混凝土的耐久性。
(3) 磨細礦渣: 火山灰質摻合料, 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度和耐久性。
細骨料: 自密實混凝土的砂漿量大, 砂率較大, 如選用細砂, 則混凝土的強度和彈性模量等力學性能將會受到不利影響, 同時, 細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, 砂細度模數在2.5~3.0 為宜, 砂中所含粒徑小于0.125mm 的細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級配, 可使石子獲得較低的空隙率。同時, 生產使用的粗骨料顆粒級配保持穩定非常重要, 一般選用5~10mm 級配石灰巖機碎石。
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定性好,與水泥適應性廣泛, 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, 一般用于低強度等級自密實混凝土, 可適當增加混凝土粘度, 提高混凝土的抗離析能力。
(3) 引氣劑: 當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, 易導致混凝土自身收縮量大, 因此宜加入8%~10%的膨脹劑, 補充混凝土的收縮, 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計
通混凝土配合比設計方法, 均是依據JGJ55-200《0 普通混凝土配合比設計規程》的要求, 根據不同強度等級要求進行混凝土配合比強度設計。但對于自密實混凝土就不太適用, 配制自密實混凝土應首先確定混凝土配制強度、水膠比、用水量、砂率、粉煤灰摻量、膨脹劑等主要參數, 再經過混凝土性能試驗強度檢驗, 反復調整各原材參數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, 應進行試拌, 每盤混凝土的最小攪拌量不宜小于25L, 同時應檢驗拌合物工作性, 工作性能檢測包括坍落度、坍落擴展度, 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 個基準配比, 每種配合比
注: 1. 對于密集配筋構件或厚度小于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應按上表中的Ⅰ級指標要求; 2. 對于鋼筋最小凈距超過粗骨料最大粒徑5 倍的混凝土構件或鋼管混凝土構件, 采用自密實混凝土施工時, 拌合物工作性指標可按上表中的Ⅱ級指標要求。
制作兩組以上試塊, 標養至7、28d 進行試壓, 以28d 強度為標準檢驗強度。
根據試配結果對配合比進行調整, 選擇混凝土工作性、強度指標、耐久性都能滿足相應規定的配合比。
1.5 模板和設備準備
由于自密實混凝土流動性大, 混凝土凝結以前可持續對模板產生較大的側壓力, 所以模板要有足夠的強度、剛度和穩定性來滿足流態混凝土所產生的側壓力, 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人員應檢驗模板直立、鋼筋及保護層厚度等情況, 對影響混凝土澆筑的問題及時處理。
根據現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
生產自密實混凝土必須使用強制式攪拌機。混凝土原材料均按重量計量, 每盤混凝土計量允許偏差為水泥±1%, 礦物摻合料±1%, 粗細骨料±2%, 水±1%, 外加劑±1%。
攪拌機投料順序為先投細骨料、水泥及摻合料, 然后加水、外加劑及粗骨料。應保證混凝土攪拌均勻, 適當延長混凝土攪拌時間, 攪拌時間宜控制在90~120s 內。加水計量必須精確, 應充分考慮骨料含水率的變化, 及時調整加水量。
砂、石骨料級配要穩定, 供應充足, 篩砂系統用孔徑不超過20mm 的鋼絲網, 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, 并及時調整含水率。骨料露天堆放情況下, 雨天不宜生產施工, 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行測試, 并進行適當調整, 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過程中, 除按規范規定取樣試驗外,對每車混凝土應進行目測檢驗, 不合格混凝土嚴禁運至施工現場。
2.2 自密實混凝土運輸
自密實混凝土的長距離運輸應使用混凝土攪拌車, 短距離運輸可利用現場的一般運輸設備。必須嚴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檢查, 筒體內應保持干凈、潮濕, 不得有積水、積漿。
在運輸過程中嚴禁向車筒內加水, 應確保混凝土及時澆筑與供應, 合理調配車輛并選擇最佳線路盡快將混凝土運送到施工現場, 對超過120min 的混凝土, 司機必須及時將情況反映給技術人員對混凝土進行檢查。
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高速旋轉60~90s, 再卸入混凝土泵, 以使混凝土處于最佳工作狀態, 有利于混凝土自密實成型。
泵送時應連續泵送, 必要時降低泵送速度, 當停泵超過90min, 則應將管中混凝土清除, 并清洗泵機。泵送過程中嚴禁向泵槽內加水。
在非密集配筋情況下, 混凝土的布料間距不宜大于10m,當鋼筋較密時布料間距不宜大于5m。每次混凝土生產時, 必須由有專業技術人員人在施工現場進行混凝土性能檢驗, 主要檢驗混凝土坍落度和坍落擴展度,并進行目測, 判定混凝土性能是否符合施工技術要求, 發現混凝土性能出現較大波動, 及時與攪拌站技術人員聯系, 分析原因及時調整混凝土配合比。
采用塔吊或泵送卸料時, 在墻體附近搭設架子, 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,出現模板移位。
澆筑時下料口應盡可能的低, 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件, 垂直自由落下高度不宜超過2.5m。
混凝土應采取分層澆筑, 在澆筑完第一層后, 應確保下層混凝土未達到初凝前進行第二次澆筑。
如遇到墻體結構配筋過密, 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, 影響混凝土外觀質量。在澆筑后期應適當加高混凝土的澆筑高度以減少沉降。
自密實混凝土應在其高工作性能狀態消失前完成泵送和澆筑, 不得延誤時間過長, 應在120min 內澆筑完成。
2.4 自密實混凝土的養護
自密實混凝土澆筑完畢后, 應及時加以覆蓋防止水分散失, 并在終凝后立即灑水養護, 灑水養護時間不得少于7d, 以防止混凝土出現干縮裂縫。
冬季澆筑的混凝土初凝后, 應及時用塑料薄膜覆蓋, 防止水分蒸發, 塑料薄膜上應覆蓋保溫材料。
模板應在混凝土達到規定強度后方可拆除, 拆除模板后應在混凝土表面涂刷養護劑進行養護。
3 自密實混凝土質量標準
自密實混凝土的質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應符合表1。
(2) 混凝土拌合物現場質量驗收應優先選用坍落擴展度和L 型儀或坍落擴展度和U 型儀的檢測方法進行綜合測試評價。可依據GB/T50080-2002《普通混凝土拌合物性能試驗方法標準》進行混凝土取樣, 并檢測混凝土坍落度和坍落擴展度, 同時觀察混凝土的粘聚性和保水性, 是否離析和泌水, 根據拌合物性能進行混凝土配合比調整。
3.2 硬化混凝土質量檢驗
(1) 試塊制作方法: 強度、抗滲、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, 轉入標養室養護到28d 齡期即可。
(2) 硬化混凝土的力學性能應按現行國家標準GB/T50081-200《2 普通混凝土力學性能試驗方法標準》進行檢驗, 并按現行國家標準GBJ107-198《7 混凝土強度檢驗評定標準》進行合格評定。
(3) 硬化混凝土的長期性能和耐久性應按GBJ82-198《5 普通混凝土長期性能和耐久性能試驗方法》進行檢驗。
4 結語
自密實混凝土現廣泛應用于工業與民用建筑工程中, 配制自密實混凝土首先應從配制原理入手, 優選適宜的原材料, 進行混凝土試配工作。當確定出合適的配合比后, 應密切關注生產、運輸、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性能, 從而滿足施工要求。
