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、實用性和耐久性的要求。從而要有嚴格的質量要求。本文從高性能砼試配、拌制要求、施工方法、質量保證措施等方面,介紹了高強砼的施工技術及質量控制措施。
高性能砼是一種新型高技術砼,具有高強度, 高彈性模量, 變形小,耐久性、抗滲性好等優點,在高層建筑中的應用越來越廣泛,本工程的部分剪力墻及框架柱砼強度等級為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量的重點。結合國內實際情況和工藝特點,在堅持采用本地原材料和目前生產工藝的原則下,試驗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,水泥的抗壓強度,抗折強度,安定性和凝結時間必須檢驗合格。隧道高性能砼優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度及后期強度均高,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了水泥砼的70%以上,占有絕大多數,其幾何特性、物理性能、化學成分等對砼早期的工作性能,硬化后的力學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、堿活性和有害物質含量等。
1)合格的顆粒級配可以降低砼的空隙率,提高密實度,提高砼強度;
2)含泥量過大,不應超過5%.超標1%就會使砼強度降低3MPa~5MPa,同樣會降低含氣量,影響砼耐久性;
3)堿活性超標,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生堿集料反應,使砼膨脹開裂。經堿集料反應試驗后,由砂配制的試件無裂縫,酥裂,膠體外溢等現象,在規定試驗齡期的膨脹率應小于0.01%;
4)有害物質含量,會降低砼強度,硫酸鹽和硫化物產生體積膨脹,引起應力,砼開裂,從而耐久性降低。
細骨料不宜使用山砂,不得使用海砂,應采用河砂;粗骨料必須使用多級配碎石,若使用卵石,必須是多個破碎面的卵碎石,且必須是多級配的。另外,經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,對于提高砼強度有利,同時還能改善砼抗滲性能。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收規范≥(TB10210-97)中規定:配置C30砼時,石粉(小于0.08mm顆粒)含量不能大于10%.但實際工程當中人工砂石生產系統制造的遠高于此標準, 經有關方面研究石粉含量介于16%~21%之間時,砼性能較優。
1.3 水
拌制砼用的水,應采用純凈的水,不得采用含有影響水泥正常凝結和硬化的油類、糖類等有害雜質的水。
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。應使用高性能優良的外加劑。
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,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量,也保證了內在質量。
其次,粉煤灰提高高性能砼耐久性。1)火山灰效應,粉煤灰取代部分水泥,不僅能降低砼有效含堿量,還能產生物理化學作用抑制堿-骨料反應。粉煤灰中含有的酸性氧化物和水泥水化產生Ca(OH)
2反應,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;2)提高砼的抗滲性,粉煤灰顆粒分布水泥之間,增加砼密實性,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,砼密實性明顯改善,電通量指標明顯下降,防水砼要求粉煤灰慘量小于20%.
然而,粉煤灰砼應用與隧道襯砌存在凝結時間慢和早期強度低的問題。
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%,增加砼密實性,提高砼強度和耐久性:使泌水率減少,有利于減少砼離析,改善砼工作性; 砼的引氣量和強度是影響砼抗凍性的主要因素,砼強度越高,抗凍性越好;水灰比越小抗凍性越好。
經試驗結果表明,聚羧酸減水劑在分子結構、減水率、泌水率、引氣量、塌落度保留值、凝結時間差、收縮率方面較優。該減水劑的減水率大于20%.
2、試配的技術要求
高性能砼必須經試驗室試配并經現場試驗確認后,方可正式使用,超出的數值應根據砼強度標準差確定。
2.1在滿足強度要求、耐久要求和工作性能的前提下,通過對集料、配合比的優化和優選,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異高強、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、密實性和耐久性等;
2.2配制強度必須大于設計要求的強度標準值,通常大一個等級,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合理摻入優質I級粉煤灰,延緩了砼凝結時間,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,而又不出現離析泌水現象,以保證砼在出機3h內坍落度損失率<10%;
2.6粗骨料采用碎石,級配連續,細集料選用石英含量較高的圓形顆粒狀優質天然中粗河砂。
3、實驗室試驗
為了保證砼的抗滲性和抗裂性能達到設計要求,需要對砼進行體積穩定性試驗,氯離子滲透試驗,碳化實驗和堿活性實驗等進一步檢驗砼性能, 再根據試驗結果,合理確定施工配合比,在原材料有變化及季節變化時,需要及時調整配合比。
二、高性能砼拌制要求
針對本工程砼強度等級高,抗滲性要求高等特點,必須強化砼原材料的檢驗標準,加強砼攪拌過程的技術措施等要求。
1、原材料質量:嚴格控制原材料質量,對原材料供應源必須進行調查和預先進行抽樣檢測,原材料進場后要嚴格按規定要求進行抽樣檢查。
2、原材料稱量:嚴格按配合比重量計量,控制計量偏差,水泥和摻合料±1%,水和外加劑±1%,粗、細骨料±2%.
3、攪拌站設備:應有精確的原材料自動稱量系統和計算機自動控制系統,并能對原材料品質均勻性、配合比參數的變化等,通過人機對話進行監控、數據采集與分析;
4、攪拌時間:根據砼的強度等級以及其他性能要求,結合攪拌設備的要求確定合適的攪拌時間。
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,因此不需強力振搗,可選用低頻振搗器。
2、墻體砼澆注和振搗:砼下料點要分散布置,澆注砼要連續進行,間隔時間不應超過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,采用3m長鋁合金杠刮平;在頂板砼進行最后一遍壓光時,應用毛刷將砼表面沿同一方向刷出順紋,初凝時再進行二次壓面。
5、樓梯砼澆注和振搗:砼澆注樓梯時應自下而上,先振搗平臺板及樓梯板砼,達到踏步位置時,再與踏步砼一起澆注,接著連續向上推進,并一邊推進一邊用木抹子將表面抹平。
6、高強砼澆注時間的控制:由于高強砼的初凝時間較普通砼來得要快,因此要盡量控制好砼的初凝時間,高強砼的初凝時間不小于6個小時,其終凝時間應不大于10個小時。
7、高強砼對施工機械的要求
在高強砼的施工過程中,對砼的施工機械又有更嚴格的要求,如砼泵車、砼運輸車輛等等,應保持最佳狀態,保證高強砼施工的連續性,以減少砼施工中的冷縫的發生。
8、高性能砼養護
為保證砼具有優良的密實性和強度,要求對已澆注完的砼部位盡早保水養護,通過在砼上面架設帶孔的塑料管,然后接通自來水連續澆水,通過隔氣保溫養護,降低砼水化熱高峰時的溫差,正常施工情況下砼拆模后,可涂刷養護劑,總養護時間不小于14天,可避免砼內部失水。
四、高性能砼質量保證措施
1、高性能砼在試配與施工前,各方應共同制定文件,規定質量控制措施,并明確專人監督實施情況;
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、施工時采用泵送砼,為保證砼連續澆注,要求在技術和生產組織上保證砼供應、輸送和澆注的各環節效率協調一致,保證泵送工作連續進行。
4、收集施工過程中砼的性能數據,以幫助調整、改進設計配比和監督砼拌合生產過程。
5、針對商品砼站運距較遠且地處交通復雜地帶,為了解決C60級砼坍落度損失的問題(特別是高溫季節尤為突出),保證砼正常施工,采取部分泵送劑在現場二次摻加的方案,現場二次摻用的泵送劑必須配成溶液使用,二次摻用量根據試驗確定。
6、砼出站運送至現場卸料完畢的時間、試塊的制取、養護和試驗嚴格按國家標準的規定執行。
五、結束語
本工程高性能砼的生產過程,原材料和外加劑起著重要作用,直接決定砼的高性能,生產過程和后期養護質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一步研究。我們要根據高性能砼施工的規定,充分運用科學、合理的方法在施工上高標準、嚴要求,遵循不斷進步、不斷創新的理念,從高性能砼試配、拌制要求、施工方法、質量保證措施等方面進行嚴加控制,保證高性能砼達到“質量均勻、體積穩定、耐久、滿足設計強度”的目標。
參考文獻
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[3]繆昌文著。高性能砼外加劑,化學工業出版社。2008年09月。