對高強混凝土材料及施工工藝的探討
摘 要:對高強混凝土的技術(shù)特點、組成材料和施工工藝進行探討,并結(jié)合工程實例對控制要點進行了具體的分析和闡述。
關(guān)鍵詞:高強混凝土;材料;施工工藝
近年來,受工業(yè)化、城市化和人口增長對工程建設(shè)的需要所驅(qū)使,混凝土技術(shù)得到了迅速發(fā)展。自20 世紀(jì)90 年代起,通過使用高效減水劑和礦物摻和料(粉煤灰、硅粉等) ,大幅度降低了混凝土的水灰比,使混凝土強度大大提高,由此產(chǎn)生了高強混凝土,并在施工中得到越來越廣泛的應(yīng)用。
1 高強混凝土的技術(shù)特點
高強混凝土是指用常規(guī)的水泥、砂石為原料,使用一般的制作工藝,主要依靠高效減水劑或同時摻入一定數(shù)量的礦物材料,使新拌混凝土具有良好的工作性,在硬化后具有高強性能,強度等級在C60~C100 之間的水泥混凝土。
與普通混凝土相比,高強混凝土具有以下特點:
(1) 強度高,變形小,適用于大跨、重載、高聳結(jié)構(gòu)
(2) 耐久性和抗?jié)B、抗凍性好,能承受惡劣環(huán)境條件考驗
(3)能減小截面尺寸,大大降低結(jié)構(gòu)自重和提高結(jié)構(gòu)剛度。
高強混凝土的配置技術(shù)要求較高,對水泥、砂、石和外摻劑、摻加料均有較嚴(yán)格的要求,且環(huán)境溫度、拌和工藝、運輸、澆筑、養(yǎng)護等因素對其質(zhì)量均有影響,施工需有相應(yīng)的質(zhì)量管理水平。
2 高強混凝土配制的材料要求
2. 1 高效減水劑
強度等級超過C60 的高強混凝土,水灰比已經(jīng)很低(強度80MPa 的混凝土水灰比小于0. 3) 且對強度非常敏感,混凝土流動性和坍落度主要依靠減水劑來調(diào)節(jié),所以,高效減水劑的使用對配制高強混凝土有著至關(guān)重要的作用,主要有:
(1) 在保證混凝土工作性及水泥用量不變的條件下,可大幅度減少用水量。
(2) 在保證混凝土用水量及水泥用量不變的條件下,可增大混凝土拌和物的流動性。
當(dāng)前施工中,一般選用非引氣性高效減水劑,如國產(chǎn)的UF、KNF、FDN、SN、SM 等,用量一般掌握在水泥用量的0. 8 %~2. 0 %左右。
2. 2 水泥
配制高強混凝土?xí)r,水泥用量一般在450 ─550 kg/ m3 之間,水泥中鋁酸三鈣[ 3CaO·Al2O3 ]的含量小于8 %為好, 其細(xì)度適中即可。配制C60 等級及以上的高強混凝土,應(yīng)至少采用普硅42. 5 號、硅酸鹽42. 5 號水泥或更高標(biāo)號的水泥配制。
2. 3 骨料
骨料的性質(zhì)與混凝土性質(zhì)密切相關(guān),骨料的強度、孔結(jié)構(gòu)、顆粒形狀和尺寸、骨料的彈性模量等都直接影響該混凝土的相關(guān)性質(zhì)。大體上,混凝土強度上限隨石料的強度成正比例提高。因此在配制高強混凝土?xí)r,對骨料的選擇和要求是比較嚴(yán)格的,目前,粗骨料多采用堅固石灰?guī)r(抗壓強度100~ 120MPa) 和花崗巖(抗壓強度120~140MPa) ;顆粒大小宜選用小粒徑骨料,粒度分布應(yīng)盡可能達(dá)到密實填充,這是因為小粒徑的粗骨料與水泥漿接觸界面相對狹窄,過渡層更窄,其間不易形成大的缺陷。國外一般認(rèn)為其最大粒徑不宜超過10 mm ,我國現(xiàn)行規(guī)范規(guī)定不超過31. 5 mm ,通常取20 ~25 mm。細(xì)骨料應(yīng)選用潔凈的、顆位接近圓形的天然中粗河砂, 細(xì)度模數(shù)2. 6~3. 2 為好;同時,砂的級配應(yīng)當(dāng)好,大于5 mm 和小于0. 31 mm 的數(shù)量宜少,否則級配較差,使得成型的混凝土強度偏低。最好0. 6 mm ,累計篩余大于70 % ,0. 315 mm 累計篩余達(dá)到90 % ,0. 15 mm 累計篩余率達(dá)98 % ,此外,天然砂較人工砂需水量小,對硬化后期混凝土強度的增長有利。
2. 4 摻合料
在高強混凝土中摻加粉煤灰可提高混凝土拌合物工作度,減少用水量,使混凝土中空隙減小,提高其強度和抗?jié)B性,另外,也可減少混凝土本身的收縮,施工中對粉煤灰要求其燒失量小于5 % ,Mg 含量小于5 % ,SO2 小于5 % ,摻量一般為水泥重的10 %~30 %。
2. 5 拌合水
水中不應(yīng)含有影響水泥正常凝結(jié)與硬化的有害雜質(zhì),一般來說PH > 4 的水即可使用。水的用量有嚴(yán)格限制,一般控制水灰比(W/ C) 小于0. 35 ,對強度80MPa 的混凝土其水灰比小于0. 3 。
3 拌和要求
高強混凝土施工宜采用強制拌和方式,并運用二次投料法拌和,同時使用電子計量和自動上料設(shè)備,確保拌合物的均勻性和滿足設(shè)計配合比要求。
4 施工的環(huán)境氣候和時間
高強混凝土拌合物粘度大、凝結(jié)硬化快,受環(huán)境氣候影響敏感,坍落度損失快,提高施工難度,所以選擇適宜溫度條件和控制施工時間是十分必要的措施。
5 實際應(yīng)用
在省內(nèi)一座互通式立交橋20 m 邊跨的施工中采用了預(yù)應(yīng)力高強混凝土空心板結(jié)構(gòu)。該預(yù)應(yīng)力高強度空心板長20 m ,寬2 m ,高0. 65 m ,設(shè)計混凝土強度等級為C80 ,預(yù)制施工于2001 年5 月16 日開始,6 月16 日結(jié)束。
5. 1 施工所用材料
水泥:采用42. 5 號普通硅酸鹽水泥,水灰比為0. 289 ;
細(xì)骨料:選用質(zhì)地堅實級配良好的信陽河砂,細(xì)度模數(shù)2. 6 ,砂率為0. 28 ,過篩后用水沖洗;
粗骨料:選用質(zhì)地堅實級配良好的0. 5~1 cm和1~2 cm 石灰?guī)r碎石,最大粒徑不超過2 cm ,針片狀顆粒不超過5 %。
摻合料:選用1 級粉煤灰。
減水劑:選用FDN 型高效減水劑。
5. 2 拌和工藝
(1) 施工中選用了如下配合比,如表1 。
表1 配合比
材料 |
單方用量(kg) |
配合比 |
水泥 |
522 |
1 |
砂 |
479 |
0.914 |
碎石 |
1231 |
2.358 |
粉煤灰 |
58 |
0.111 |
水 |
151 |
0.289 |
減水劑 |
8.7 |
0.017 |
(2) 采用J S500 強制式拌合機,配用電子計量的自動上料機,用水量采用以秒計的自動加水器計量,并扣除減水劑溶液和砂石料中的含水量。配料方法采用二次投料工藝: 第一次投料:投入經(jīng)計量的碎石和砂,噴淋式灑水W1 = 70 %W ,攪拌1. 5 min。第二次投料:在攪拌機轉(zhuǎn)動條件下投入經(jīng)計量的水泥和粉煤灰,噴淋灑水W2 = 30 %W ,攪拌1. 5 min ,使各種原材料混合均勻,其后,投入高效減水劑溶液,攪拌不少于30 s。自開始投入骨料到卸混凝土拌合物,歷時約4 min。
(3) 控制混凝土施工溫度和時間
①夏季施工混凝土澆筑時間安排在夜間,施工溫度控制在18 - 28 ℃。
②控制每盤混凝土攪拌、運輸、澆筑、振搗時間在23 min 之內(nèi),不超過混凝土初凝時間。
③每槽3 塊空心板連續(xù)施工,縮短第一、三塊空心板混凝土澆筑間隔時間,便于控制鋼絞線放張時對拱度的影響。
表2 混凝土試件抗壓強度
④認(rèn)真做好坍落度的控制
設(shè)計坍落度為120 mm 至150 mm ,實際坍落度超出設(shè)計范圍±30 mm 以外的混凝土禁止使用,按此管理辦法,曾作廢3 盤不合格的混凝土,糾正了坍落度偏大現(xiàn)象。
(4) 混凝土試件強度統(tǒng)計與強度檢驗評定
監(jiān)理抽檢混凝土試件抗壓強度如表2 。從第1 槽到第10 槽,混凝土生產(chǎn)條件保持一致性,根據(jù)《公路工程質(zhì)量檢驗評定標(biāo)準(zhǔn)》的規(guī)定,采用數(shù)理統(tǒng)計方法評定混凝土強度,結(jié)論為評定合格。
參考文獻:
[ 1 ] J TJ053 - 94. 公路工程水泥混凝土試驗規(guī)程[ S] .
[ 2 ] J TJ071 - 98. 公路工程質(zhì)量檢驗評定標(biāo)準(zhǔn)[ S] .
[3 ] 張應(yīng)立. 現(xiàn)代混凝土配合比設(shè)計手冊[M] . 北京:人民交通出版社,2002.
編輯:
監(jiān)督:0571-85871667
投稿:news@ccement.com