摘 要:结合高流态自密实混凝土在具体工程中的应用情况,对其原材料与配合比的要求进行了阐述,探讨了高流态自密实混凝土现场质量控制与硬化后的力学性能,指出高流态自密实混凝土省工、省时,无噪音,提高了工程质量,缩短了工期,收到了良好的经济效益和社会效益。
关键词:原材料,质量控制,高流态自密实混凝土,力学性能,经济效益
中图分类号: TU528 文献标识码:A
高流态自密实混凝土又称免振捣混凝土,是近十几年发展起来的一项现代混凝土技术。由于它施工速度快、质量好,降低了工人的劳动强度;无噪音、不扰民、经济效益好,越来越受到人们的欢迎和重视。
中国每年混凝土用量约20 亿m3 ,其中有90 %以上采用了中低强度等级。因此,加强对中低强度等级高流态自密实混凝土的研究具有重大的现实意义。近4 年来,在山西大学文科大楼、道路和箱涵工程中广泛应用了强度等级为C25～C35 的高流态自密实混凝土,收到了良好的经济效益和社会效益。
1 应用高流态自密实混凝土工程概况
1. 1 山西大学文科楼
山西大学文科楼是山西省重点工程,框架剪力墙结构,使用高流态自密实混凝土的15 层距离地面高度为60. 5 m ,楼层净高5 m ,有多种截面尺寸的混凝土梁(简支、连续梁) 、板、柱、剪力墙,钢筋密集梁的相交处钢筋几乎没有缝隙,较为全面地代表了框架结构的面貌。
1. 2 道路与箱涵
混凝土路面长1 600 m ,宽10 m ,厚0. 28 m ,强度等级为C25 ,总用量为4 480 m3 。
混凝土箱涵位于高流态自密实混凝土道路基础下方,用于排除横穿校园的城市污水,长600 m ,内径1. 8 m ,高1. 5 m;顶板、底板及侧壁厚度均为0. 25 m ,顶板上、下两排钢筋为<14 @200 ,纵筋<10 @200 ,底板上下两排<12 @200 ,纵筋<10 @200 ,侧壁<12 @200 ,水平筋<10 @200 ,上下4 个角沿纵长设置<10 @200。箱涵分两次浇筑,先将底板浇完,待底板混凝土凝固后,顶板和侧壁再浇筑一次。高流态自密实混凝土强度等级为C25 ,总用量2 280 m3 。
2 原材料与配合比
1) 水泥。C1 :邯郸太行山,P. S32. 5 ;C2 :邯郸太行山,P. O32. 5。
2) 砂。选用山西豆罗砂和文水砂,细度模数为2. 3～2. 8 ,含泥量2. 7 % ,表观密度2 650 kg/ m3 ,堆积密度1 500 kg/ m3 , 泥块含量0. 4 %。
3) 石子。选用山西镇城石子,粒径5 mm～25 mm ,表观密度2 670 kg/ m3 ,堆积密度1 470 kg/ m3 ,含泥量0. 2 %,泥块含量0. 2 %。
4) 粉煤灰。选用太原市第一热电厂Ⅱ级粉煤灰。
5) 流化剂。山西大学自制,以β2萘磺酸盐为主复合,塑化效果好,坍落度2 h 内无损失,增强效果明显。
6) 高流态自密实混凝土配合比见表1 。
3 高流态自密实混凝土现场质量控制与硬化后力学性能
3. 1 施工现场的质量控制
3. 1. 1 高流态自密实混凝土的生产
选用质量控制体系良好,人员素质较高的混凝土搅拌站生产,经调研选择了山西向东混凝土有限公司。高流态自密实混凝土在生产工艺上与普通混凝土相同,原材料也与普通混凝土相同,没有进行特别处理。
3. 1. 2 施工现场质量控制
高流态自密度混凝土运至工地现场后,应采用方便快速的试验方法,以确认其是否符合施工要求。经过多次使用,最后确定了以坍落筒为主,填充箱为辅作为工地现场测定自密实混凝土的主要仪器。
3. 2 高流态自密实混凝土硬化后的力学性能(见表2)
4 结果与讨论
高流态自密实混凝土最基本的性能有3 个:高流动性、高稳定性和通过钢筋间隙的能力。混凝土按流变学理论划分强属宾汉姆体,其流变方程为:
其中,τ为自重引起的剪应力;τ0 为屈服剪应力,是由颗粒间的摩擦力所引起的;η为塑性粘度,在浆体内部各流层间有阻碍流动的性能。
当τ,τ0 一定时,混凝土产生微小变形d r 所需的时间d t 与塑性粘度成正比。即η大则流动速度慢,η小则流动速度快。可见屈服剪应力τ0 和塑性粘度η是决定混凝土拌合物工作性的两个主要参数。在施工中会发生这样的情况,坍落度虽然相同,都为260 mm～270 mm ,但扩展度却相差较大,一个是620 mm～650 mm ,另一个却是500 mm～550 mm。具体表现在一个流动顺畅,另一个却流动缓慢,这是由于粘度太高造成的,解决的方法是增加流化剂的掺量。
粉煤灰是高流态自密实混凝土最好的掺合料,从混凝土的微观分析表明:它具有减水作用;具有颗粒效应“, 轴承”似的在水泥净浆中起到润滑、滚动作用,增加了混凝土的流动性;具有微集料效应,可以代替一部分砂子从而降低砂用量;具有密实、活性效应,可提高混凝土的强度。
流化剂的减水率和对各种水泥的适应性是提高自密实混凝土质量和降低单方价格的关键因素。流化剂应作为自密实混凝土的重点研究方向。
高流态自密实混凝土的最大缺点是在遇到斜坡时不能使用。在道路施工中高流态自密实混凝土的最大优点是可以先栽路沿石,然后直接浇筑混凝土,这比传统的先打路面后再栽施工路沿石既省了模板,提高了工程质量,又大幅度降低了劳动强度,而且视觉效果好。但缺点是自密实混凝土由于粘稠,在压抹路面和划防滑线时较普通混凝土难。
5 经济和社会效益分析
5. 1 经济效益
1) 高流态自密实混凝土技术提高了混凝土技术性能,不会因混凝土施工的技术问题而人为造成混凝土漏振、过振等混凝土质量隐患。
2) 由于取消了振捣成型,保证了钢筋、预埋件和预留洞位置,相应减少了加固措施费用。
3) 由于掺和了电厂粉煤灰,采用了超量取代法,节约了水泥和砂子用量。
4) 提高了泵送混凝土的可泵性,延长了泵车的使用寿命,减少了维修费用。
5) 提高了施工进度,缩短工期将近1/ 2 ,减少了将近2/ 3 的施工人员。
6) 从原材料、节约水、电、人工费、机械费和提前工期费等综合测算,自密实混凝土比普通振捣混凝土节约费用20 元/ m3 。
5. 2 社会效益
高流态自密实混凝土是利用粉煤灰的大户,每m3 平均用100 多千克粉煤灰。施工时无噪音,消除了扰民之苦,所以避免了以前因为振捣噪音干扰与周边人员发生矛盾的现象。因此,该技术可以在城市市区和居民区中连续施工,缩短工程建设周期。
6 结语
高流态自密实混凝土通过在山西大学文科大楼、道路和箱涵中的应用,充分说明该技术已趋成熟,可以在各种类型的工程中推广应用。然而,由于其自流平的特征,高流态自密实混凝土在斜度较大结构中较难施工,如楼梯。应在不增加费用的情况下设法解决该类结构的应用问题。
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