預(yù)拌自密實(shí)混凝土應(yīng)用性能的控制

　　摘 要：自密實(shí)混凝土(SVB)特點(diǎn)主要體現(xiàn)在其新拌混凝土的特別的性能。然而自密實(shí)混凝土這些特性是通過質(zhì)量穩(wěn)定的最優(yōu)化的原材料以及制造過程達(dá)到的。 

　　關(guān)鍵詞：自密實(shí)混凝土；應(yīng)用性能；性能控制  
　　 
　　1 介紹 
　　 
　　自密實(shí)混凝土(SVB)是一種受重力的影響自由流動(dòng)幾乎可以流平的、能排除空氣完全填充滿鋼筋和模板之間空間的混凝土。根據(jù)自密實(shí)混凝土(SVB) 特別的自密實(shí)的效率效能的特性，自密實(shí)混凝土(SVB)還是一種高性能的混凝土。與其他高性能混凝土一樣 (如高強(qiáng)混凝土，抗酸混凝土)，自密實(shí)混凝土與傳統(tǒng)的普通混凝土有著不同的性能，達(dá)到這種不同的特性，不僅需要質(zhì)量穩(wěn)定的最優(yōu)的原材料來實(shí)現(xiàn)，而且需要穩(wěn)定的最優(yōu)化的配合比來實(shí)現(xiàn)。粉體顆粒(水泥和粒徑< 0.125毫米外摻料)、水和增塑劑之間的相互影響決定了重要的流動(dòng)性能和SVB的混合物的穩(wěn)定性能?？偤Y分曲線的各級顆粒的變化，對混凝土不會被鋼筋卡柱環(huán)阻擋的特性帶來影響。 

　　顯然，自密實(shí)混凝土獲得所需要的 施工性能，不會象振動(dòng)密實(shí)混凝土那樣相對容易地保持那么長時(shí)間。當(dāng)振動(dòng)密實(shí)混凝土 施工性能波動(dòng)時(shí)，通過采用大范圍的花費(fèi)大的強(qiáng)烈振動(dòng)可使混凝土密實(shí)、穩(wěn)定，但對于SVB是不可能的。因此供應(yīng)中斷對自密實(shí)混凝土來說，比振動(dòng)密實(shí)混凝土可能帶來更加不利的后果。如果被交付的自密實(shí)混凝土不滿足訂貨的需求，在建筑工地存在進(jìn)行調(diào)整更正的選擇，這是非常重要的一個(gè)問題。在水泥工業(yè)研究所現(xiàn)在有一項(xiàng)預(yù)拌混凝土聯(lián)合研究協(xié)會的聯(lián)合研究計(jì)劃得到金融資助，這項(xiàng)計(jì)劃明確的目標(biāo)就是研究出現(xiàn)有的混凝土原材料和設(shè)備條件下預(yù)拌混凝土的SVB在混凝土攪拌站的生產(chǎn)技術(shù)。 

　　本報(bào)告研究探討以下問題：①水的劑量的少許偏差對混凝土最后流動(dòng)性能的影響的研究；②水的劑量和增塑劑的劑量對混凝土硬化性能的影響的研究；③在工地，通過增加增塑劑或水，通過調(diào)整更正而獲得令人滿意的穩(wěn)定性混凝土的可行性研究。 
　　 
　　2 流變特征和測試方法 
　　 
　　包括水泥、混凝土外摻料、加入的水和增塑劑的粉體懸浮體的流變特征取決于水固比關(guān)系和增塑劑含量。因?yàn)榧尤氲乃且?guī)定的最少的飽和含水量，為了潤濕固體顆粒表面和填充粉體顆粒間的空隙這些水是必需的。在能量作用下，顆粒與懸浮體之間的過渡顯示出來，顆粒表面的凝聚丟失，并且顆?；旌衔镩_始流動(dòng)。自加水起，由水和增塑劑組成的懸浮體特征是可控制的。水泥漿或粉體顆粒懸浮體的流變特性可用建筑材料流變儀（如同粘度儀NT）測試確定，并用流變曲線的形式來描述。在試驗(yàn)中用不同的旋轉(zhuǎn)的速度N (1/min) 旋轉(zhuǎn)，伴隨懸浮體的傳遞引起的剪切阻力被測量和描繪出來。由于Bingham模型的有效性，相對流動(dòng)界限極點(diǎn)g和相對動(dòng)力粘度h可根據(jù)測點(diǎn)按公式 T = g + h · N求得。水含量和增塑劑的數(shù)量不同程度對參數(shù)g和h產(chǎn)生影響：增塑劑的數(shù)量上升導(dǎo)致相對流動(dòng)界限極點(diǎn)g的降低，而水的數(shù)量的上升導(dǎo)致相對流動(dòng)界限極點(diǎn)g和相對動(dòng)力粘度h的減少。 

　　當(dāng)確定混凝土流變性能的測量規(guī)程一定時(shí)，流動(dòng)度sm和相對漏斗速度R證明是令人滿意的。當(dāng)流動(dòng)度主要受相對流動(dòng)界限極點(diǎn)g影響時(shí)，相對漏斗速度主要地取決于動(dòng)力粘度h。 

　　評估混凝土流變性能適合采用測試參數(shù)的表示法。對流動(dòng)度sm和相對漏斗速度R的實(shí)用性范圍是有限的，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)此范圍混凝土施工性能，或者說SVB流動(dòng)能力和抗離析能力是令人滿意的。 

　　在此范圍外，混凝土構(gòu)成偏向離析沉積，或者說混凝土排空性和流動(dòng)性（沉滯）不令人滿意。通過許多研究表明，第四個(gè)角落區(qū)域是完全沒有可能存在的的。 

　　在圖中通過sm (流動(dòng)度) 和R (相對漏斗速度) 大小測量的情況，水和增塑劑含量方面的變化是可以判斷的，這樣最終就可以決定是否有針對性去進(jìn)行必要的調(diào)整修正。 

　　SVB 離析的可能性可以用垂度棍檢查出來 。SVB通過鋼筋阻攔圓環(huán)，其流動(dòng)行為被阻攔，可以用這阻攔圓環(huán)或箱形測試流動(dòng)度方法,準(zhǔn)確地測定混凝土的性能。 
　　 
　　3 檢驗(yàn)結(jié)果 
　　 
　　3.1 試驗(yàn)室用混凝土 
　
　　(1)含水量的變化。 

　　對SVB 1， SVB 2a和SVB 3在相應(yīng)的流動(dòng)度情況下所測得的相對漏斗流出速度的變化曲線。這些混凝土不同之處是，在同樣配合比情況下其加水量在最佳含水量175 l/m3附近有± 7 l/m3的波動(dòng)。只有當(dāng)顯示出具有充足的流動(dòng)性（流動(dòng)度> 60 cm）時(shí)，所有混凝土才能滿足有關(guān) 施工性的箱形試驗(yàn)測試和阻攔圓環(huán)的檢驗(yàn)方面的客戶需求。特別要對混凝土離析傾向的性能進(jìn)行檢驗(yàn)。流動(dòng)度為75 cm和相對漏斗流出速度1,0 s-1時(shí)，被檢驗(yàn)的含有粉體顆粒550 kg/m3混凝土的混合物穩(wěn)定性不再穩(wěn)定。表2是被檢驗(yàn)混凝土流動(dòng)度和相應(yīng)的相對漏斗流出速度測量值的一個(gè)匯總。 

　　用水量為175l/m3混凝土SVB2a，生產(chǎn)出來后很稀軟，流動(dòng)度81 cm，相對漏斗流出速度的1.13 s-1，有發(fā)生沉降趨勢。在60分鐘內(nèi) 施工性下降了到了 施工性邊界之下，可混凝土在混合物混合后20分鐘和40分鐘之間擁有最佳的自密實(shí)特性。在摻入0,2%增塑劑60分鐘以后幾乎可再回到混凝土最初的流動(dòng)性。 在一個(gè)短暫過渡周期約15個(gè)分鐘以后混凝土到達(dá)最佳的自密實(shí)特性，然后保持大約70分鐘。SVB1和SVB3顯示了同樣硬化強(qiáng)度。少加了7l/m3少量水的SVB1顯示其 施工性能比SVB2a 

　　下降的更加快速。微粒彼此間(更小的水膜厚度)更小的距離和水泥最初的水化反應(yīng)新形成的表面，限制了增塑劑作用的持續(xù)。 

　　后摻入增塑劑30分鐘以后能重新分散粉體顆粒。由于增加到了182l/m3的含水量，所以SVB 3顯示了高流動(dòng)性。 因此混凝土混合結(jié)束30分鐘內(nèi)澆筑肯定不會產(chǎn)生離析。之后它一直保持著最佳的自密實(shí)新拌混凝土特性。摻入0.2%增塑劑后120分鐘內(nèi)，這段時(shí)間同樣可以重新回到混凝土最初的流動(dòng)性，并可保持 2 h的 施工性能。就和預(yù)計(jì)的一樣，加水量的波動(dòng)不僅對流動(dòng)度產(chǎn)生影響，而且對相對漏斗流出速度產(chǎn)生影響。 

　　(2)增塑劑摻量的變化。 

　　摻有不同摻量的增塑劑混凝土SVB 2a在相應(yīng)的流動(dòng)度情況下所測得的相對漏斗速度的變化曲線。這些混凝土不同之處是，在最佳含水量175l/m3和相同配合比情況下，混凝土增塑劑的摻量不同。只有混凝土具有令人滿意的流動(dòng)性（流動(dòng)度sm>60cm），混凝土在箱形測試上升高度和通過阻攔圓環(huán)的流動(dòng)度方面才能符合客戶訂貨需求。只有混凝土流動(dòng)度sm <75cm和漏斗速度R <1s-1，混凝土混合物才能穩(wěn)定。 

　　增塑劑數(shù)量對流動(dòng)性能和 施工性能保持時(shí)間的影響。顯然提高增塑劑劑量可明顯延長 施工性能保持時(shí)間。更高的增塑劑摻量的混凝土SVB 2b和SVB 2c由于最初有離析傾向, 晚一些時(shí)候澆筑混凝土（SVB 2b 大約晚30分鐘，SVB 2c大約晚45分鐘），可顯現(xiàn)其令人滿意的、 施工性能保持時(shí)間長的特性。在晚些時(shí)候摻入更高劑量的增塑劑也將是可能的。 

　　3．2 預(yù)拌混凝土站生產(chǎn)的SVB新拌混凝土性能的檢驗(yàn) 

　　為了審查從試驗(yàn)室得來的結(jié)果，需要檢驗(yàn)混凝土預(yù)拌站根據(jù)SVB 2b配合比生產(chǎn)的自密實(shí)混凝土SVBP1新拌混凝土性能和硬化混凝土性能。特別要注意，骨料本身含有1 %到5 %的含水量。一方面得到準(zhǔn)確的含水量很困難，另一方面骨料通常是水飽和的，不會因?yàn)槲諑硭膿p失。SVB的生產(chǎn)選擇下面的操作方法進(jìn)行。為了避免混凝土比實(shí)際需要增加更多水，考慮到骨料本身含水量，應(yīng)根據(jù)計(jì)劃每m3混凝土少稱10升水。沒有增塑劑的SVB最初稠度顯然要通過加水量來調(diào)整。按計(jì)劃數(shù)量的90%加入增塑劑混合的混凝土令人滿意。隨后，檢驗(yàn)代表流動(dòng)性和SVB的粘度的對應(yīng)的流動(dòng)度和t500-時(shí)間。如果必須，在最初計(jì)劃的劑量基礎(chǔ)上進(jìn)一步增加增塑劑投到混凝土攪拌機(jī)里。裝料量共計(jì)在每次1.5 m3。 之后30分鐘和60分鐘檢驗(yàn)流動(dòng)度和對應(yīng)的t500-時(shí)間、漏斗流動(dòng)時(shí)間和箱形測試的上升的高度。

　　通過更大的混合數(shù)量和混凝土攪拌機(jī)轉(zhuǎn)鼓內(nèi)不斷的的運(yùn)動(dòng)，SVB P1在30 min.以后顯示出一條流動(dòng)性稍微更加有利的曲線。顯示了作為反映動(dòng)力粘度特征和混合物構(gòu)成的t500-時(shí)間曲線。因而這里就性能而言，實(shí)際應(yīng)用的混凝土也列入到了試驗(yàn)室混凝土。 

　　3．2 硬化混凝土產(chǎn)品 

　　所有被檢驗(yàn)的混凝土應(yīng)具有依照訂貨要求的硬化混凝土性能：抗壓強(qiáng)度48±3N/mm2，拉伸分裂強(qiáng)度3.8 ± 0.2 N/mm2，彈性模量約28000 N/mm2，收縮率90 天齡期共計(jì) 0.40 ± 0.03 mm/m，碳化深度在90天齡期為9 ± 2毫米。 
　　 
　　4 總結(jié) 
　　 
　　自密實(shí)混凝土施工性能的變化的描述由流動(dòng)度和相對漏斗流出速度代表。在這樣圖示里可劃定一個(gè)范圍，一個(gè)按照試驗(yàn)得出的施工性能足夠好的混凝土范圍，也就是說，提供一個(gè)令人滿意的流動(dòng)性、排氣和混合物穩(wěn)定性、自密實(shí)性的混凝土。 

　　結(jié)果可以總結(jié)如下： 

　　（1）目標(biāo)混凝土配比的獲得，必須采用以后要使用的粉體顆粒材料和骨料組成的混凝土進(jìn)行的初始試驗(yàn)為基準(zhǔn)。 

　?。?）根據(jù)經(jīng)驗(yàn)證明，流動(dòng)度在60 cm～75 cm之間和相對漏斗流出速度在0.45 s-1～1.0 s-1之間的混凝土具有令人滿意的施工性能。 

　?。?）考慮實(shí)際配比時(shí)，應(yīng)特別注意總用水量的波動(dòng)對流動(dòng)度的影響。正常的波動(dòng)范圍根據(jù)初始試驗(yàn)確定。 

　?。?）加水量± 7l/m3的偏差對流動(dòng)性和混合物穩(wěn)定性的改變是十分明顯的。 

　?。?）在混合以后，流動(dòng)度沒有增加多少?；蛘哒f，由于被檢混凝土變硬，特別在較短的時(shí)間內(nèi)變硬，在混合以后相對漏斗流出速度減低。 

　?。?）當(dāng)流動(dòng)度和漏斗速度不再令人滿意時(shí)，通過后摻入增塑劑，可以將較長運(yùn)輸時(shí)間或存放時(shí)間的混凝土重新調(diào)整為令人滿意的施工性能的混凝土。 

　?。?）為了在一個(gè)充足的時(shí)間里保持混凝土的令人滿意的自密實(shí)性能，應(yīng)通過有關(guān)基準(zhǔn)混凝土的初始試驗(yàn)，檢驗(yàn)粉體顆粒和增塑劑的相互作用對流動(dòng)度的影響。 
　　 
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