高性能砼與普通砼相比,其抗拉、抗彎、抗裂及耐磨、耐沖擊、耐疲勞、任性等性能都有顯著提高,滿足了安全性、實(shí)用性和耐久性的要求。從而要有嚴(yán)格的質(zhì)量要求。本文從高性能砼試配、拌制要求、施工方法、質(zhì)量保證措施等方面,介紹了高強(qiáng)砼的施工技術(shù)及質(zhì)量控制措施。
高性能砼是一種新型高技術(shù)砼,具有高強(qiáng)度, 高彈性模量, 變形小,耐久性、抗?jié)B性好等優(yōu)點(diǎn),在高層建筑中的應(yīng)用越來越廣泛,本工程的部分剪力墻及框架柱砼強(qiáng)度等級為C60,屬于高性能砼,如何做好高性能砼的配制與施工是確保工程質(zhì)量的重點(diǎn)。結(jié)合國內(nèi)實(shí)際情況和工藝特點(diǎn),在堅(jiān)持采用本地原材料和目前生產(chǎn)工藝的原則下,試驗(yàn)C60高性能砼,并采用合理的施工方法精心組織施工確保高性能砼達(dá)到要求。
一、高性能砼試配
1、 原材料的基本要求
1.1 水泥
水泥是砼的主要膠凝材料,水泥的抗壓強(qiáng)度,抗折強(qiáng)度,安定性和凝結(jié)時(shí)間必須檢驗(yàn)合格。隧道高性能砼優(yōu)先使用硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥。硅酸鹽水泥的主要特性為早期強(qiáng)度及后期強(qiáng)度均高,水化熱較高,耐磨性、抗凍性均較高;但耐熱性、耐水性和抗腐蝕能力較差。普通硅酸鹽水泥是摻有少量活性材料的硅酸鹽水泥,特性和適用范圍,與硅酸鹽水泥基本相同,但早期強(qiáng)度和水化熱低于硅酸鹽水泥。
1.2 骨料
高性能砼的工作性、強(qiáng)度和耐久性對骨料更加敏感。骨料是砼重要組成部分,在水泥砼混合物中的體積和重量均占據(jù)了水泥砼的70%以上,占有絕大多數(shù),其幾何特性、物理性能、化學(xué)成分等對砼早期的工作性能,硬化后的力學(xué)性能和耐久性能都存在不可忽視的影響。其影響因素有顆粒級配、含泥量、堿活性和有害物質(zhì)含量等。
1)合格的顆粒級配可以降低砼的空隙率,提高密實(shí)度,提高砼強(qiáng)度;
2)含泥量過大,不應(yīng)超過5%.超標(biāo)1%就會使砼強(qiáng)度降低3MPa~5MPa,同樣會降低含氣量,影響砼耐久性;
3)堿活性超標(biāo),會造成砼中來自水泥、粉煤灰、減水劑中可溶性堿與骨料中某些組分之間發(fā)生堿集料反應(yīng),使砼膨脹開裂。經(jīng)堿集料反應(yīng)試驗(yàn)后,由砂配制的試件無裂縫,酥裂,膠體外溢等現(xiàn)象,在規(guī)定試驗(yàn)齡期的膨脹率應(yīng)小于0.01%;
4)有害物質(zhì)含量,會降低砼強(qiáng)度,硫酸鹽和硫化物產(chǎn)生體積膨脹,引起應(yīng)力,砼開裂,從而耐久性降低。
細(xì)骨料不宜使用山砂,不得使用海砂,應(yīng)采用河砂;粗骨料必須使用多級配碎石,若使用卵石,必須是多個(gè)破碎面的卵碎石,且必須是多級配的。另外,經(jīng)研究表明適量石粉能改善砼拌合物和易性,減少砼膠凝材料用量,適量的粉塵還能起到填充料的作用,對于提高砼強(qiáng)度有利,同時(shí)還能改善砼抗?jié)B性能。但過高的石粉含量會引起砼收縮增大。≤鐵路砼與砌體工程施工及驗(yàn)收規(guī)范≥(TB10210-97)中規(guī)定:配置C30砼時(shí),石粉(小于0.08mm顆粒)含量不能大于10%.但實(shí)際工程當(dāng)中人工砂石生產(chǎn)系統(tǒng)制造的遠(yuǎn)高于此標(biāo)準(zhǔn), 經(jīng)有關(guān)方面研究石粉含量介于16%~21%之間時(shí),砼性能較優(yōu)。
1.3 水
拌制砼用的水,應(yīng)采用純凈的水,不得采用含有影響水泥正常凝結(jié)和硬化的油類、糖類等有害雜質(zhì)的水。
1.4 外加劑
高性能砼主要就是摻加外加劑來改善砼工作性和耐久性。應(yīng)使用高性能優(yōu)良的外加劑。
首先,粉煤灰會對砼的工作性能有顯著改善。1)粉煤灰是由大小不等的球狀顆粒的玻璃體組成,表面光滑致密,在砼拌合物中能起到滾珠潤滑作用;2)新拌砼中水泥顆粒易聚集成團(tuán),粉煤灰的摻入會有效分散水泥顆粒,使砼拌合更加均勻;3)替代水泥減少水泥用量,減少水的用量,從而降低水灰比,減少泌水和離析;4)具有良好的保水性,有利于泵送施工。良好的工作性可大大改善砼外觀質(zhì)量,也保證了內(nèi)在質(zhì)量。
其次,粉煤灰提高高性能砼耐久性。1)火山灰效應(yīng),粉煤灰取代部分水泥,不僅能降低砼有效含堿量,還能產(chǎn)生物理化學(xué)作用抑制堿-骨料反應(yīng)。粉煤灰中含有的酸性氧化物和水泥水化產(chǎn)生Ca(OH)
2反應(yīng),使骨料周圍的堿金屬離子及氫氧根離子減少。從而削弱堿-骨料反應(yīng);2)提高砼的抗?jié)B性,粉煤灰顆粒分布水泥之間,增加砼密實(shí)性,減少水泥用量,降低了水化熱,從而即減少了砼本身的收縮和開裂,又提高了砼的抗侵蝕能力;3)摻加粉煤灰可以提高砼本身抗氯離子滲透性,砼密實(shí)性明顯改善,電通量指標(biāo)明顯下降,防水砼要求粉煤灰慘量小于20%.
然而,粉煤灰砼應(yīng)用與隧道襯砌存在凝結(jié)時(shí)間慢和早期強(qiáng)度低的問題。
另外,減水劑也是必不可少的。減水劑可以在保持一定強(qiáng)度的情況下,減少用水量。普通減水劑可以減少用水量5%~20%,增加砼密實(shí)性,提高砼強(qiáng)度和耐久性:使泌水率減少,有利于減少砼離析,改善砼工作性; 砼的引氣量和強(qiáng)度是影響砼抗凍性的主要因素,砼強(qiáng)度越高,抗凍性越好;水灰比越小抗凍性越好。
經(jīng)試驗(yàn)結(jié)果表明,聚羧酸減水劑在分子結(jié)構(gòu)、減水率、泌水率、引氣量、塌落度保留值、凝結(jié)時(shí)間差、收縮率方面較優(yōu)。該減水劑的減水率大于20%.
2、試配的技術(shù)要求
高性能砼必須經(jīng)試驗(yàn)室試配并經(jīng)現(xiàn)場試驗(yàn)確認(rèn)后,方可正式使用,超出的數(shù)值應(yīng)根據(jù)砼強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差確定。
2.1在滿足強(qiáng)度要求、耐久要求和工作性能的前提下,通過對集料、配合比的優(yōu)化和優(yōu)選,盡量減少水泥用量和用水量,配制出水化熱低、收縮小、無裂縫,并能有良好的施工性能和耐久性優(yōu)異高強(qiáng)、高性能砼,以減少砼的自收縮引起的體積變形,降低絕對溫升,延緩水化熱峰值,提高砼的抗裂性、密實(shí)性和耐久性等;
2.2配制強(qiáng)度必須大于設(shè)計(jì)要求的強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值,通常大一個(gè)等級,坍落度損失率不大于10%,120min后展開度不小于450mm.
2.3水膠比控制在0.25~0.42之間,水泥用量不宜大于450kg/ m3,砂率宜控制在34%~44%之間。
2.4合理摻入優(yōu)質(zhì)I級粉煤灰,延緩了砼凝結(jié)時(shí)間,降低水化熱,解決砼粘聚性高、泵送阻力大的難題;
2.5通過采用高性能減水劑, 改善砼的和易性,使骨料懸浮于水泥漿體中,砼拌合物具有高流動性,而又不出現(xiàn)離析泌水現(xiàn)象,以保證砼在出機(jī)3h內(nèi)坍落度損失率<10%;
2.6粗骨料采用碎石,級配連續(xù),細(xì)集料選用石英含量較高的圓形顆粒狀優(yōu)質(zhì)天然中粗河砂。
3、實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)
為了保證砼的抗?jié)B性和抗裂性能達(dá)到設(shè)計(jì)要求,需要對砼進(jìn)行體積穩(wěn)定性試驗(yàn),氯離子滲透試驗(yàn),碳化實(shí)驗(yàn)和堿活性實(shí)驗(yàn)等進(jìn)一步檢驗(yàn)砼性能, 再根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果,合理確定施工配合比,在原材料有變化及季節(jié)變化時(shí),需要及時(shí)調(diào)整配合比。
二、高性能砼拌制要求
針對本工程砼強(qiáng)度等級高,抗?jié)B性要求高等特點(diǎn),必須強(qiáng)化砼原材料的檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn),加強(qiáng)砼攪拌過程的技術(shù)措施等要求。
1、原材料質(zhì)量:嚴(yán)格控制原材料質(zhì)量,對原材料供應(yīng)源必須進(jìn)行調(diào)查和預(yù)先進(jìn)行抽樣檢測,原材料進(jìn)場后要嚴(yán)格按規(guī)定要求進(jìn)行抽樣檢查。
2、原材料稱量:嚴(yán)格按配合比重量計(jì)量,控制計(jì)量偏差,水泥和摻合料±1%,水和外加劑±1%,粗、細(xì)骨料±2%.
3、攪拌站設(shè)備:應(yīng)有精確的原材料自動稱量系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)自動控制系統(tǒng),并能對原材料品質(zhì)均勻性、配合比參數(shù)的變化等,通過人機(jī)對話進(jìn)行監(jiān)控、數(shù)據(jù)采集與分析;
4、攪拌時(shí)間:根據(jù)砼的強(qiáng)度等級以及其他性能要求,結(jié)合攪拌設(shè)備的要求確定合適的攪拌時(shí)間。
三、高性能砼施工方法
1、振動棒是使用:高性能砼因自身流動性較高,易于流動和密實(shí),因此不需強(qiáng)力振搗,可選用低頻振搗器。
2、墻體砼澆注和振搗:砼下料點(diǎn)要分散布置,澆注砼要連續(xù)進(jìn)行,間隔時(shí)間不應(yīng)超過2h.
3、框架柱砼澆注和振搗:若框架柱高度大于3m,澆注砼必須用串桶或溜槽,每層振搗時(shí)振搗棒要插入下層砼且深度不小于50mm, 振搗要均勻。
4、梁、頂板砼澆注和振搗:為了提高頂板砼表面觀感,在頂板澆注時(shí),采用3m長鋁合金杠刮平;在頂板砼進(jìn)行最后一遍壓光時(shí),應(yīng)用毛刷將砼表面沿同一方向刷出順紋,初凝時(shí)再進(jìn)行二次壓面。
5、樓梯砼澆注和振搗:砼澆注樓梯時(shí)應(yīng)自下而上,先振搗平臺板及樓梯板砼,達(dá)到踏步位置時(shí),再與踏步砼一起澆注,接著連續(xù)向上推進(jìn),并一邊推進(jìn)一邊用木抹子將表面抹平。
6、高強(qiáng)砼澆注時(shí)間的控制:由于高強(qiáng)砼的初凝時(shí)間較普通砼來得要快,因此要盡量控制好砼的初凝時(shí)間,高強(qiáng)砼的初凝時(shí)間不小于6個(gè)小時(shí),其終凝時(shí)間應(yīng)不大于10個(gè)小時(shí)。
7、高強(qiáng)砼對施工機(jī)械的要求
在高強(qiáng)砼的施工過程中,對砼的施工機(jī)械又有更嚴(yán)格的要求,如砼泵車、砼運(yùn)輸車輛等等,應(yīng)保持最佳狀態(tài),保證高強(qiáng)砼施工的連續(xù)性,以減少砼施工中的冷縫的發(fā)生。
8、高性能砼養(yǎng)護(hù)
為保證砼具有優(yōu)良的密實(shí)性和強(qiáng)度,要求對已澆注完的砼部位盡早保水養(yǎng)護(hù),通過在砼上面架設(shè)帶孔的塑料管,然后接通自來水連續(xù)澆水,通過隔氣保溫養(yǎng)護(hù),降低砼水化熱高峰時(shí)的溫差,正常施工情況下砼拆模后,可涂刷養(yǎng)護(hù)劑,總養(yǎng)護(hù)時(shí)間不小于14天,可避免砼內(nèi)部失水。
四、高性能砼質(zhì)量保證措施
1、高性能砼在試配與施工前,各方應(yīng)共同制定文件,規(guī)定質(zhì)量控制措施,并明確專人監(jiān)督實(shí)施情況;
2、合理布置泵管和安放泵車,泵送前用同砼配比的去石子砂漿潤管,正確啟動泵車,檢查泵管連接、支撐是否牢固等;
3、施工時(shí)采用泵送砼,為保證砼連續(xù)澆注,要求在技術(shù)和生產(chǎn)組織上保證砼供應(yīng)、輸送和澆注的各環(huán)節(jié)效率協(xié)調(diào)一致,保證泵送工作連續(xù)進(jìn)行。
4、收集施工過程中砼的性能數(shù)據(jù),以幫助調(diào)整、改進(jìn)設(shè)計(jì)配比和監(jiān)督砼拌合生產(chǎn)過程。
5、針對商品砼站運(yùn)距較遠(yuǎn)且地處交通復(fù)雜地帶,為了解決C60級砼坍落度損失的問題(特別是高溫季節(jié)尤為突出),保證砼正常施工,采取部分泵送劑在現(xiàn)場二次摻加的方案,現(xiàn)場二次摻用的泵送劑必須配成溶液使用,二次摻用量根據(jù)試驗(yàn)確定。
6、砼出站運(yùn)送至現(xiàn)場卸料完畢的時(shí)間、試塊的制取、養(yǎng)護(hù)和試驗(yàn)嚴(yán)格按國家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定執(zhí)行。
五、結(jié)束語
本工程高性能砼的生產(chǎn)過程,原材料和外加劑起著重要作用,直接決定砼的高性能,生產(chǎn)過程和后期養(yǎng)護(hù)質(zhì)量檢測都是影響高性能砼的因素,但是,高性能砼才剛剛興起,許多方面還不夠成熟,特別是外加劑還需要進(jìn)一步研究。我們要根據(jù)高性能砼施工的規(guī)定,充分運(yùn)用科學(xué)、合理的方法在施工上高標(biāo)準(zhǔn)、嚴(yán)要求,遵循不斷進(jìn)步、不斷創(chuàng)新的理念,從高性能砼試配、拌制要求、施工方法、質(zhì)量保證措施等方面進(jìn)行嚴(yán)加控制,保證高性能砼達(dá)到“質(zhì)量均勻、體積穩(wěn)定、耐久、滿足設(shè)計(jì)強(qiáng)度”的目標(biāo)。
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