免振搗自密實(shí)混凝土技術(shù)及工程實(shí)踐[詳細(xì)]

1、免振搗自密實(shí)混凝土技術(shù)及工程實(shí)踐免振搗自密實(shí)混凝土是高性能混凝土的一種,其最主要的性質(zhì)是能夠在自重下不用振搗,自行填充模板內(nèi)的空間,形成密實(shí)的混凝土結(jié)構(gòu).此外它還具有良好的力學(xué)性能與耐久性能,這是一種從混凝土拌合物開(kāi)始直至硬化后的使用期都被全面考慮的高性能混凝土,其優(yōu)越性主要表現(xiàn)在:1.提高混凝土的密實(shí)性和耐久性,避免漏振、過(guò)振等施工中的人為因素以及配筋密集、結(jié)構(gòu)形成復(fù)雜等不利條件對(duì)施工質(zhì)量的影響.2.降低作業(yè)強(qiáng)度,節(jié)省勞力、振搗機(jī)具和電能消耗.3.可消除振搗噪聲,改善環(huán)境,緩解施工擾民的矛盾.4.簡(jiǎn)化工序,縮短工期,提高效率.第1章 制備原理免振搗自密實(shí)混凝土具有高工作性能,表現(xiàn)為具備高流動(dòng)

2、性,高抗分離性,高間隙通過(guò)能力和高填充性.榨流變學(xué)理論,新拌混凝土屬賓漢姆流體,其流變方程為=0+,(為剪切應(yīng)力;0為屈服剪切應(yīng)力;為塑性粘度;為剪切速率).0是阻止塑性變形的最大應(yīng)力,在外力作用下混凝土拌合物內(nèi)部產(chǎn)生的剪應(yīng)力0時(shí),混凝土產(chǎn)生流動(dòng);是混凝土拌合物內(nèi)部阻止其流動(dòng)的一種性能,越小,在相同外力作用下流動(dòng)速度越快,由此可知,屈服剪應(yīng)力0和塑性粘度是可反映混凝土拌合物工作性的兩個(gè)主要流變參數(shù).與普通混凝土采用機(jī)械振搗時(shí)因觸變作用令0大幅減小,使振動(dòng)影響區(qū)內(nèi)的混凝土呈液化而流動(dòng)并密實(shí)成型的道理相似,制備免振搗自密實(shí)混凝土的原理是通過(guò)外加劑、膠結(jié)材料和粗細(xì)骨料的選擇搭配和精心的配合比設(shè)計(jì),使

3、0減小到適宜范圍,同時(shí)又具有足夠的塑性粘度,使骨料懸浮于水泥漿中,不出現(xiàn)離析和泌水問(wèn)題,能自由流淌充分填充模型內(nèi)的空間,形成密實(shí)旦均勻的結(jié)構(gòu).首先,采用高效減水劑可對(duì)水泥粒子產(chǎn)生強(qiáng)烈的分散作用,高效減水劑在水泥粒子界面的吸附和形成的雙電層,使水泥粒子間產(chǎn)生靜電斥力作用,拆散其絮凝結(jié)構(gòu),釋放它們約束的水,水泥粒子間相互滑動(dòng)能力增大,使混凝土開(kāi)始流動(dòng)的屈服剪應(yīng)力引降低,獲得高流動(dòng)性能,同時(shí)能有效控制混凝土用水量,保證力學(xué)與耐久性要求.另一方面,免振搗自密實(shí)混凝土應(yīng)具有較好的抗分離性.試驗(yàn)表明,離析的混凝土在通過(guò)間隙時(shí),粗骨料會(huì)產(chǎn)生聚集而阻塞間隙,難以填充模板和保持拌合物均質(zhì).混凝土離析的主要原因是

4、0和過(guò)小,混凝土抵抗粗骨料與水泥砂漿相對(duì)移動(dòng)的能力弱.由此可知,屈服剪應(yīng)力0和塑性粘度既是混凝土開(kāi)始流動(dòng)的前提,又是不離析的條件.混凝土拌合物的漿固比和砂率值,對(duì)工作性有很大影響,漿固比越大流動(dòng)性越好,但過(guò)大對(duì)硬化后的體積穩(wěn)定性不利;砂率適宜,粗骨料周圍包裹足夠的砂漿,不易在間隙處聚集而影響填充和密實(shí)效果,提高了 拌合物通過(guò)間隙的能力.免振搗自密實(shí)混凝土的工作性能是研究重點(diǎn),要從流動(dòng)性、抗分離性、間隙通過(guò)性和填充性4個(gè)方面統(tǒng)一考慮,解決流動(dòng)性與抗分離性的矛盾,從而提高間隙通過(guò)能力和填充性.此外,還要解決混凝土的高工作性與硬化混凝土力學(xué)與耐久性能的矛盾.第2章 工作性能評(píng)價(jià)免振搗自密實(shí)混凝土的工

5、作性能的研究和評(píng)價(jià)方法是其制備和施工質(zhì)量控制的基礎(chǔ),關(guān)于混凝土工作性評(píng)價(jià),國(guó)內(nèi)外試驗(yàn)方法很多,難以用一種方法來(lái)全面反映混凝土拌合物的工作性.故采用綜合多種試驗(yàn)并與基本流變參數(shù)相聯(lián)系的方法評(píng)價(jià)免振搗自密實(shí)混凝土的工作性.第1節(jié) 綢落度與擴(kuò)展度試驗(yàn)通常新拌混凝土的工作性宏觀上采用現(xiàn)落度、擴(kuò)展度來(lái)表示,它們主要由0決定, 0越小,坍落度和擴(kuò)展度就越大.該試驗(yàn)可反映0的大小,此外從坍落后拌合物的形狀,可目測(cè)抗分離能力.第2節(jié) 模型試驗(yàn)參照國(guó)外流態(tài)混凝土流動(dòng)性試驗(yàn)的盒式模型試驗(yàn)裝置加以改進(jìn),用透明有機(jī)玻璃制成模型試驗(yàn)裝置(圖3-10-1).通過(guò)測(cè)定混凝土拌合物經(jīng)過(guò)間隙,從模型一側(cè)流入另一側(cè)時(shí)經(jīng)過(guò)兩刻度線

6、間的時(shí)間(反映值影響)和流動(dòng)停止后模型兩側(cè)拌合物的高差(反映0值影響),綜合評(píng)價(jià)流動(dòng)性、間隙通過(guò)性和填充性.第3節(jié) 配筋模型試驗(yàn)用透明有機(jī)玻璃制成的配筋模型試驗(yàn)裝置(圖3-10-2),評(píng)價(jià)混凝土拌合物通過(guò)鋼筋間隙的能力和填充性,以及分析拌合物的抗分離性,模型內(nèi)的鋼筋網(wǎng)密度可根據(jù)試驗(yàn)需要調(diào)整.試驗(yàn)方法是觀察拌合物穿過(guò)鋼筋網(wǎng)流動(dòng)的情況,流動(dòng)停止后測(cè)量模型兩端拌合物的高差.另外,可開(kāi)啟模型末端的閘板,放出拌合物,稱取通過(guò)鋼筋骨架前后的拌合物,采用5米米孔徑篩分,測(cè)定粗骨料含有率的變化,定量評(píng)價(jià)抗分離性能.第4節(jié) 旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)試驗(yàn)采用流變學(xué)測(cè)量,用旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)來(lái)測(cè)定篩除石子后拌合物中砂漿的流變參數(shù)0和,混

7、凝土拌合物中砂漿的流變性能對(duì)工作性起著重要作用,該項(xiàng)試驗(yàn)有助于分析自密實(shí)混凝土的機(jī)理,探討制備方法和工作性能的評(píng)價(jià).第3章 制備方法在對(duì)國(guó)內(nèi)外同類技術(shù)比較分析的基礎(chǔ)上提出研究目標(biāo)是:(1)研制一種高工作性能,易于泵送施工,不用振搗成型和密實(shí)的混凝土;(2)混凝土硬化后具有優(yōu)良的力學(xué)與耐久性能要求;(3)可在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)保持混凝土的高工作性能,以滿足經(jīng)遠(yuǎn)距離運(yùn)輸后的施工需要;(4)為便于推廣應(yīng)用,采用常用、易得的原材料和常規(guī)工藝,且經(jīng)濟(jì)合理.為此提出了 新的免振搗自密實(shí)混凝土制備方法.1.采用自行研制的可溶性樹(shù)脂新型高效減水劑,按飽和臨界摻量摻加,既可保證混凝土高流動(dòng)性和避免摻量大造成離析,又使混

8、凝土具有低水膠比特征,從而保證混凝土硬化后具有良好的力學(xué)和耐久性能.2.大量摻用粉煤灰、細(xì)度約4000米2/g的磨細(xì)礦渣等易得礦物摻合料,改善混凝土工作性和硬化后各方面的性能,不采用同類技術(shù)中可能會(huì)引起副作用的增稠劑和加工成本較高的高細(xì)度膠結(jié)材料.3.優(yōu)選適宜的配合比參數(shù).第4章 配合比試驗(yàn)與工作性能和硬化后性能的研究按上述制備方法進(jìn)行了 大量配合比試驗(yàn)工作,采用的原材料為525號(hào)、425號(hào)硅酸鹽、普通硅酸鹽、礦渣硅酸鹽水泥;中砂,520米米卵碎石;DFS-2高效減水劑;、級(jí)粉煤灰、磨細(xì)礦渣粉等摻合料.按正交試驗(yàn)方法,對(duì)影響工作性能和硬化后力學(xué)及耐久性能的各因素進(jìn)行了 分析研究,確定了 免振搗

9、自密實(shí)混凝土的配合比設(shè)計(jì).研究表明:1.摻新型高效減水劑后,拌合物中砂漿的0顯著降低,適宜的摻量和較低的水膠比條件下混凝土流動(dòng)性好,且無(wú)離析現(xiàn)象.2.漿固比增大,拌合物流動(dòng)性、間隙通過(guò)能力和填充性提高,強(qiáng)度增大,但隨漿固比提高,混凝土收縮值有增大趨勢(shì).對(duì)于該項(xiàng)研究的免振搗自密實(shí)混凝土,漿體所占體積比率最佳范圍是34%42%,可使混凝土具有良好的工作性能和力學(xué)及耐久性能.3.砂率值對(duì)間隙通過(guò)性影響較大,對(duì)混凝土硬化后的各方面性能影響不顯著,砂率值在50%左右為最佳.4.水泥用量相同的條件下,增大摻合料摻量可提高漿固比,調(diào)節(jié)改善混凝土拌合物的流變性,并可降低水膠比,提高強(qiáng)度和其他性能.在漿固比相同

10、的條件下,粉煤灰摻量超過(guò)30%時(shí)對(duì)強(qiáng)度有降低影響,摻量45%以上影響較為顯著,粉煤灰摻量提高,混凝土收縮值減小.5.混凝土拌合物的流變性能與拌合物中砂漿的流變性能有關(guān),但不完全取決于砂漿的流變性能,還與粗細(xì)骨料的質(zhì)量、比率和膠結(jié)材料漿體所占比例有關(guān).拌合物中砂漿的屈服剪應(yīng)力虧.過(guò)小是混凝土產(chǎn)生離析的主要原因,故應(yīng)使外加劑摻量和水膠比等控制在適宜范圍,以獲得良好的流動(dòng)性與抗分離性.通過(guò)大量試驗(yàn)優(yōu)選的兔振搗自密實(shí)混凝土配合比有以下特征:水膠比為0.270.41;混凝土拌合物中膠結(jié)材料漿體體積占34%42%;砂率值.為50%左右;DFS-2高效減水劑摻量一般為0.5%0.8%;粉煤灰、磨細(xì)礦渣等摻合

11、料按其品質(zhì)和作用效應(yīng)的不同,有各自不同的摻量范圍,如粉煤灰的摻量一般為20%45%,磨細(xì)礦渣一般為40%75%.工作性能的試驗(yàn)結(jié)果是:胡落度為2427厘米,擴(kuò)展度大于55厘米,大者可達(dá)7080厘米;模型試驗(yàn)高差3米米左右;配筋模型試驗(yàn)高差210米米,鋼筋骨架前后混凝土中粗骨料含量之比為1.0l1.09.對(duì)硬化后混凝土的性能進(jìn)行的全面試驗(yàn)結(jié)果表明:(l)兔振搗自密實(shí)混凝土采用振搗和不振搗成型,抗壓強(qiáng)度基本一致,根據(jù)配合比的不同,抗壓強(qiáng)度為4092米Pa;(2)免振搗自密實(shí)混凝土采用不振搗成型對(duì)鋼筋握裹力無(wú)不利影響;(3)混凝土收縮較小;(4)抗?jié)B和抗碳化性能良好;(5)抗拉、抗折、靜力彈性模量等

12、其他力學(xué)指標(biāo)較理想.第5章 免振搗自密實(shí)混凝土配合比及工作性能實(shí)際工程中采用的部分免振搗自密實(shí)混凝土的配合比見(jiàn)表3-10-1,工作性能試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3-l0-2,抗壓強(qiáng)度見(jiàn)表3-10-3,鋼筋與混凝土握裹力拉拔試驗(yàn)強(qiáng)度值見(jiàn)表3-10-4,收縮,碳化和抗?jié)B試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3-10-5.第6章 工程實(shí)踐及社會(huì)、經(jīng)濟(jì)效益上述成果已成功應(yīng)用于多項(xiàng)工程,如北京西單北大街東商業(yè)區(qū)熱力管道工程、朝陽(yáng)區(qū)南磨房1、2號(hào)樓、西單G3區(qū)2號(hào)樓、十里河綜合樓、恒基中心天元大廈地下通道、恒基中心北京站地鐵地下通道工程、東熱工程等,累計(jì)應(yīng)用近5000米3.工程實(shí)踐表明,這項(xiàng)技術(shù)與傳統(tǒng)混凝土施工方法相比,施工更合理,節(jié)省人力和振搗機(jī)具,無(wú)振搗噪聲,施工速度快且可避免漏振、過(guò)振等人為因素對(duì)施工質(zhì)量的影響,可取代普通混凝土,社會(huì)效益十分顯著.其經(jīng)濟(jì)效益表現(xiàn)在:1.與機(jī)械振搗相比,由于不存在擾民問(wèn)題,可24h作業(yè),故可縮短工期,具有顯著的間接經(jīng)濟(jì)效益.2.由于取消了 振搗成型,可以提高施工速度,并可保證鋼筋、埋件及預(yù)留孔道位置不因振搗而移位,有利于保證結(jié)構(gòu)質(zhì)量.3.由于取消了 振搗機(jī)械及振搗工序,因而可以減少能耗、機(jī)械費(fèi)用及人工費(fèi)用.根據(jù)初步測(cè)算,由于取