摘 要:結(jié)合高流態(tài)自密實(shí)混凝土在具體工程中的應(yīng)用情況,對(duì)其原材料與配合比的要求進(jìn)行了闡述,探討了高流態(tài)自密實(shí)混凝土現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量控制與硬化后的力學(xué)性能,指出高流態(tài)自密實(shí)混凝土省工、省時(shí),無(wú)噪音,提高了工程質(zhì)量,縮短了工期,收到了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
關(guān)鍵詞:原材料,質(zhì)量控制,高流態(tài)自密實(shí)混凝土,力學(xué)性能,經(jīng)濟(jì)效益
中圖分類(lèi)號(hào): TU528 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A
高流態(tài)自密實(shí)混凝土又稱免振搗混凝土,是近十幾年發(fā)展起來(lái)的一項(xiàng)現(xiàn)代混凝土技術(shù)。由于它施工速度快、質(zhì)量好,降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度;無(wú)噪音、不擾民、經(jīng)濟(jì)效益好,越來(lái)越受到人們的歡迎和重視。
中國(guó)每年混凝土用量約20 億m3 ,其中有90 %以上采用了中低強(qiáng)度等級(jí)。因此,加強(qiáng)對(duì)中低強(qiáng)度等級(jí)高流態(tài)自密實(shí)混凝土的研究具有重大的現(xiàn)實(shí)意義。近4 年來(lái),在山西大學(xué)文科大樓、道路和箱涵工程中廣泛應(yīng)用了強(qiáng)度等級(jí)為C25～C35 的高流態(tài)自密實(shí)混凝土,收到了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
1 應(yīng)用高流態(tài)自密實(shí)混凝土工程概況
1. 1 山西大學(xué)文科樓
山西大學(xué)文科樓是山西省重點(diǎn)工程,框架剪力墻結(jié)構(gòu),使用高流態(tài)自密實(shí)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(jiǎn)支、連續(xù)梁) 、板、柱、剪力墻,鋼筋密集梁的相交處鋼筋幾乎沒(méi)有縫隙,較為全面地代表了框架結(jié)構(gòu)的面貌。
1. 2 道路與箱涵
混凝土路面長(zhǎng)1 600 m ,寬10 m ,厚0. 28 m ,強(qiáng)度等級(jí)為C25 ,總用量為4 480 m3 。
混凝土箱涵位于高流態(tài)自密實(shí)混凝土道路基礎(chǔ)下方,用于排除橫穿校園的城市污水,長(zhǎng)600 m ,內(nèi)徑1. 8 m ,高1. 5 m;頂板、底板及側(cè)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(cè)壁<12 @200 ,水平筋<10 @200 ,上下4 個(gè)角沿縱長(zhǎng)設(shè)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(cè)壁再澆筑一次。高流態(tài)自密實(shí)混凝土強(qiáng)度等級(jí)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(xì)度模數(shù)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(zhèn)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(jí)粉煤灰。
5) 流化劑。山西大學(xué)自制,以β2萘磺酸鹽為主復(fù)合,塑化效果好,坍落度2 h 內(nèi)無(wú)損失,增強(qiáng)效果明顯。
6) 高流態(tài)自密實(shí)混凝土配合比見(jiàn)表1 。
3 高流態(tài)自密實(shí)混凝土現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量控制與硬化后力學(xué)性能
3. 1 施工現(xiàn)場(chǎng)的質(zhì)量控制
3. 1. 1 高流態(tài)自密實(shí)混凝土的生產(chǎn)
選用質(zhì)量控制體系良好,人員素質(zhì)較高的混凝土攪拌站生產(chǎn),經(jīng)調(diào)研選擇了山西向東混凝土有限公司。高流態(tài)自密實(shí)混凝土在生產(chǎn)工藝上與普通混凝土相同,原材料也與普通混凝土相同,沒(méi)有進(jìn)行特別處理。
3. 1. 2 施工現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量控制
高流態(tài)自密度混凝土運(yùn)至工地現(xiàn)場(chǎng)后,應(yīng)采用方便快速的試驗(yàn)方法,以確認(rèn)其是否符合施工要求。經(jīng)過(guò)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(xiàn)場(chǎng)測(cè)定自密實(shí)混凝土的主要儀器。
3. 2 高流態(tài)自密實(shí)混凝土硬化后的力學(xué)性能(見(jiàn)表2)
4 結(jié)果與討論
高流態(tài)自密實(shí)混凝土最基本的性能有3 個(gè):高流動(dòng)性、高穩(wěn)定性和通過(guò)鋼筋間隙的能力。混凝土按流變學(xué)理論劃分強(qiáng)屬賓漢姆體,其流變方程為:
其中,τ為自重引起的剪應(yīng)力;τ0 為屈服剪應(yīng)力,是由顆粒間的摩擦力所引起的;η為塑性粘度,在漿體內(nèi)部各流層間有阻礙流動(dòng)的性能。
當(dāng)τ,τ0 一定時(shí),混凝土產(chǎn)生微小變形d r 所需的時(shí)間d t 與塑性粘度成正比。即η大則流動(dòng)速度慢,η小則流動(dòng)速度快?？梢?jiàn)屈服剪應(yīng)力τ0 和塑性粘度η是決定混凝土拌合物工作性的兩個(gè)主要參數(shù)。在施工中會(huì)發(fā)生這樣的情況,坍落度雖然相同,都為260 mm～270 mm ,但擴(kuò)展度卻相差較大,一個(gè)是620 mm～650 mm ,另一個(gè)卻是500 mm～550 mm。具體表現(xiàn)在一個(gè)流動(dòng)順暢,另一個(gè)卻流動(dòng)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(tài)自密實(shí)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(yīng)“, 軸承”似的在水泥凈漿中起到潤(rùn)滑、滾動(dòng)作用,增加了混凝土的流動(dòng)性;具有微集料效應(yīng),可以代替一部分砂子從而降低砂用量;具有密實(shí)、活性效應(yīng),可提高混凝土的強(qiáng)度。
流化劑的減水率和對(duì)各種水泥的適應(yīng)性是提高自密實(shí)混凝土質(zhì)量和降低單方價(jià)格的關(guān)鍵因素。流化劑應(yīng)作為自密實(shí)混凝土的重點(diǎn)研究方向。
高流態(tài)自密實(shí)混凝土的最大缺點(diǎn)是在遇到斜坡時(shí)不能使用。在道路施工中高流態(tài)自密實(shí)混凝土的最大優(yōu)點(diǎn)是可以先栽路沿石,然后直接澆筑混凝土,這比傳統(tǒng)的先打路面后再栽施工路沿石既省了模板,提高了工程質(zhì)量,又大幅度降低了勞動(dòng)強(qiáng)度,而且視覺(jué)效果好。但缺點(diǎn)是自密實(shí)混凝土由于粘稠,在壓抹路面和劃防滑線時(shí)較普通混凝土難。
5 經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益分析
5. 1 經(jīng)濟(jì)效益
1) 高流態(tài)自密實(shí)混凝土技術(shù)提高了混凝土技術(shù)性能,不會(huì)因混凝土施工的技術(shù)問(wèn)題而人為造成混凝土漏振、過(guò)振等混凝土質(zhì)量隱患。
2) 由于取消了振搗成型,保證了鋼筋、預(yù)埋件和預(yù)留洞位置,相應(yīng)減少了加固措施費(fèi)用。
3) 由于摻和了電廠粉煤灰,采用了超量取代法,節(jié)約了水泥和砂子用量。
4) 提高了泵送混凝土的可泵性,延長(zhǎng)了泵車(chē)的使用壽命,減少了維修費(fèi)用。
5) 提高了施工進(jìn)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(jié)約水、電、人工費(fèi)、機(jī)械費(fèi)和提前工期費(fèi)等綜合測(cè)算,自密實(shí)混凝土比普通振搗混凝土節(jié)約費(fèi)用20 元/ m3 。
5. 2 社會(huì)效益
高流態(tài)自密實(shí)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(shí)無(wú)噪音,消除了擾民之苦,所以避免了以前因?yàn)檎駬v噪音干擾與周邊人員發(fā)生矛盾的現(xiàn)象。因此,該技術(shù)可以在城市市區(qū)和居民區(qū)中連續(xù)施工,縮短工程建設(shè)周期。
6 結(jié)語(yǔ)
高流態(tài)自密實(shí)混凝土通過(guò)在山西大學(xué)文科大樓、道路和箱涵中的應(yīng)用,充分說(shuō)明該技術(shù)已趨成熟,可以在各種類(lèi)型的工程中推廣應(yīng)用。然而,由于其自流平的特征,高流態(tài)自密實(shí)混凝土在斜度較大結(jié)構(gòu)中較難施工,如樓梯。應(yīng)在不增加費(fèi)用的情況下設(shè)法解決該類(lèi)結(jié)構(gòu)的應(yīng)用問(wèn)題。
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