摘 要:結合高流態自密實混凝土在具體工程中的應用情況,對其原材料與配合比的要求進行了闡述,探討了高流態自密實混凝土現場質量控制與硬化后的力學性能,指出高流態自密實混凝土省工、省時,無噪音,提高了工程質量,縮短了工期,收到了良好的經濟效益和社會效益。
關鍵詞:原材料,質量控制,高流態自密實混凝土,力學性能,經濟效益
中圖分類號: TU528 文獻標識碼:A
高流態自密實混凝土又稱免振搗混凝土,是近十幾年發展起來的一項現代混凝土技術。由于它施工速度快、質量好,降低了工人的勞動強度;無噪音、不擾民、經濟效益好,越來越受到人們的歡迎和重視。
中國每年混凝土用量約20 億m3 ,其中有90 %以上采用了中低強度等級。因此,加強對中低強度等級高流態自密實混凝土的研究具有重大的現實意義。近4 年來,在山西大學文科大樓、道路和箱涵工程中廣泛應用了強度等級為C25～C35 的高流態自密實混凝土,收到了良好的經濟效益和社會效益。
1 應用高流態自密實混凝土工程概況
1. 1 山西大學文科樓
山西大學文科樓是山西省重點工程,框架剪力墻結構,使用高流態自密實混凝土的15 層距離地面高度為60. 5 m ,樓層凈高5 m ,有多種截面尺寸的混凝土梁(簡支、連續梁) 、板、柱、剪力墻,鋼筋密集梁的相交處鋼筋幾乎沒有縫隙,較為全面地代表了框架結構的面貌。
1. 2 道路與箱涵
混凝土路面長1 600 m ,寬10 m ,厚0. 28 m ,強度等級為C25 ,總用量為4 480 m3 。
混凝土箱涵位于高流態自密實混凝土道路基礎下方,用于排除橫穿校園的城市污水,長600 m ,內徑1. 8 m ,高1. 5 m;頂板、底板及側壁厚度均為0. 25 m ,頂板上、下兩排鋼筋為<14 @200 ,縱筋<10 @200 ,底板上下兩排<12 @200 ,縱筋<10 @200 ,側壁<12 @200 ,水平筋<10 @200 ,上下4 個角沿縱長設置<10 @200。箱涵分兩次澆筑,先將底板澆完,待底板混凝土凝固后,頂板和側壁再澆筑一次。高流態自密實混凝土強度等級為C25 ,總用量2 280 m3 。
2 原材料與配合比
1) 水泥。C1 :邯鄲太行山,P. S32. 5 ;C2 :邯鄲太行山,P. O32. 5。
2) 砂。選用山西豆羅砂和文水砂,細度模數為2. 3～2. 8 ,含泥量2. 7 % ,表觀密度2 650 kg/ m3 ,堆積密度1 500 kg/ m3 , 泥塊含量0. 4 %。
3) 石子。選用山西鎮城石子,粒徑5 mm～25 mm ,表觀密度2 670 kg/ m3 ,堆積密度1 470 kg/ m3 ,含泥量0. 2 %,泥塊含量0. 2 %。
4) 粉煤灰。選用太原市第一熱電廠Ⅱ級粉煤灰。
5) 流化劑。山西大學自制,以β2萘磺酸鹽為主復合,塑化效果好,坍落度2 h 內無損失,增強效果明顯。
6) 高流態自密實混凝土配合比見表1 。
3 高流態自密實混凝土現場質量控制與硬化后力學性能
3. 1 施工現場的質量控制
3. 1. 1 高流態自密實混凝土的生產
選用質量控制體系良好,人員素質較高的混凝土攪拌站生產,經調研選擇了山西向東混凝土有限公司。高流態自密實混凝土在生產工藝上與普通混凝土相同,原材料也與普通混凝土相同,沒有進行特別處理。
3. 1. 2 施工現場質量控制
高流態自密度混凝土運至工地現場后,應采用方便快速的試驗方法,以確認其是否符合施工要求。經過多次使用,最后確定了以坍落筒為主,填充箱為輔作為工地現場測定自密實混凝土的主要儀器。
3. 2 高流態自密實混凝土硬化后的力學性能(見表2)
4 結果與討論
高流態自密實混凝土最基本的性能有3 個:高流動性、高穩定性和通過鋼筋間隙的能力?；炷涟戳髯儗W理論劃分強屬賓漢姆體,其流變方程為:
其中,τ為自重引起的剪應力;τ0 為屈服剪應力,是由顆粒間的摩擦力所引起的;η為塑性粘度,在漿體內部各流層間有阻礙流動的性能。
當τ,τ0 一定時,混凝土產生微小變形d r 所需的時間d t 與塑性粘度成正比。即η大則流動速度慢,η小則流動速度快?？梢娗魬Ζ? 和塑性粘度η是決定混凝土拌合物工作性的兩個主要參數。在施工中會發生這樣的情況,坍落度雖然相同,都為260 mm～270 mm ,但擴展度卻相差較大,一個是620 mm～650 mm ,另一個卻是500 mm～550 mm。具體表現在一個流動順暢,另一個卻流動緩慢,這是由于粘度太高造成的,解決的方法是增加流化劑的摻量。
粉煤灰是高流態自密實混凝土最好的摻合料,從混凝土的微觀分析表明:它具有減水作用;具有顆粒效應“, 軸承”似的在水泥凈漿中起到潤滑、滾動作用,增加了混凝土的流動性;具有微集料效應,可以代替一部分砂子從而降低砂用量;具有密實、活性效應,可提高混凝土的強度。
流化劑的減水率和對各種水泥的適應性是提高自密實混凝土質量和降低單方價格的關鍵因素。流化劑應作為自密實混凝土的重點研究方向。
高流態自密實混凝土的最大缺點是在遇到斜坡時不能使用。在道路施工中高流態自密實混凝土的最大優點是可以先栽路沿石,然后直接澆筑混凝土,這比傳統的先打路面后再栽施工路沿石既省了模板,提高了工程質量,又大幅度降低了勞動強度,而且視覺效果好。但缺點是自密實混凝土由于粘稠,在壓抹路面和劃防滑線時較普通混凝土難。
5 經濟和社會效益分析
5. 1 經濟效益
1) 高流態自密實混凝土技術提高了混凝土技術性能,不會因混凝土施工的技術問題而人為造成混凝土漏振、過振等混凝土質量隱患。
2) 由于取消了振搗成型,保證了鋼筋、預埋件和預留洞位置,相應減少了加固措施費用。
3) 由于摻和了電廠粉煤灰,采用了超量取代法,節約了水泥和砂子用量。
4) 提高了泵送混凝土的可泵性,延長了泵車的使用壽命,減少了維修費用。
5) 提高了施工進度,縮短工期將近1/ 2 ,減少了將近2/ 3 的施工人員。
6) 從原材料、節約水、電、人工費、機械費和提前工期費等綜合測算,自密實混凝土比普通振搗混凝土節約費用20 元/ m3 。
5. 2 社會效益
高流態自密實混凝土是利用粉煤灰的大戶,每m3 平均用100 多千克粉煤灰。施工時無噪音,消除了擾民之苦,所以避免了以前因為振搗噪音干擾與周邊人員發生矛盾的現象。因此,該技術可以在城市市區和居民區中連續施工,縮短工程建設周期。
6 結語
高流態自密實混凝土通過在山西大學文科大樓、道路和箱涵中的應用,充分說明該技術已趨成熟,可以在各種類型的工程中推廣應用。然而,由于其自流平的特征,高流態自密實混凝土在斜度較大結構中較難施工,如樓梯。應在不增加費用的情況下設法解決該類結構的應用問題。
參考文獻:
[1 ] 李清和. 高強與免振搗自密實混凝土[ J ] . 建筑技術開發,1997 ,24 (6) :34238.
[2 ]馬保國,朱洪波,賀行洋,等. 中低強度等級高性能混凝土的研究[A] . 姚 燕. 新型高性能混凝土耐久性的研究與工程應用[C] . 北京:中國建材出版社,2004. 4592462.
[3 ]趙 筠. 自密實混凝土的研究和應用[J ] . 混凝土,2003 (164) :9217.
[4 ]吳世勇. 養護環境對高流態粉煤灰混凝土強度的影響[J ] . 山西大學學報,2002 ,25 (3) :2782280.
[5 ]吳世勇. 高流態混凝土機理及在某工程中的應用[J ] . 山西建筑,2002 ,28 (1) :77278.
