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高流动、不离析,不用振捣就能均匀密实的混凝土是什么样子?

编辑:华伟银凯   发布时间:2018-1-13?
  提到混凝土浇筑,你能想象到的画面是什么样子的呢?是不是有钢筋、模板、混凝土车,还要有几个人穿着雨鞋站在里面不停地振捣?如果说有一种混凝土不需要振捣就能够自动成型,而且可以做到均匀密实,您相信吗?
  随着混凝土技术的不断发展,有一种流动性高、不离析,可以通过钢筋填满模板内的任何空隙,在重力作用下自行密实的混凝土出现,颠覆了大家对传统混凝土的认知,这就是自密实混凝土
  自密实混凝土源于高性能混凝土而高于高性能混凝土,是高性能混凝土的一个重要分支和发展方向。其显著特点是拌合物具有良好的工作性能,即使在密集配筋和复杂形状的条件下或浇筑难度很大、振捣困难的条件下,能仅依靠自重而无需振捣便能均匀密实填充成型,为施工操作带来极大方便。
  自密实混凝土同时具有改善施工环境、加快施工进度、提高劳动生产率、降低工程费用等技术经济效果,被称为“最近几十年中混凝土技术最具革命性的发展”。自密实混凝土自身明显的特点,如胶凝材料用量大、砂率较高、使用高效减水剂、矿物掺量较多等,故普通混凝土配合比设计方法和原则已不再适用,探索合理的配合比设计方法和根据各地区的具体原材料情况,开展满足本地区原材料性能要求的自密实混凝土研究与试验,具有非常重要的意义。
  一、 配合设计
  自密实混凝土配合比设计的一般原则是:要求拌合物具有较高的坍落扩展度,且不产生离析,满足所要求的强度和耐久性。具体原则为:
  ①水灰比:自密实混凝土的水灰比和普通混凝土的水灰比基本相同,根据要求的强度和耐久性来确定;
  ②单位用水量:在采取其他措施能保证自密实混凝土坍落度的前提下,应尽量降低单位用水量;
  ③砂率:为了保证自密实混凝土在泵送时和浇筑后不离析,要适量增加砂率。
  自密实混凝土除要检测常规混凝土指标外,另外需进行如下指标的检测,以确定混凝土的工作性能。
  ①、坍落扩展度,此指标是衡量自密实混凝土自密实能力的重要技术指标,一般要求自密实混凝土的坍落扩展度在500~600mm 之间。自密实混凝土 T50时间是流动度的次要表征,时间短表示流动性好,一般建议T50时间为3~7秒;
  ②、V型漏斗试验,把混凝土装入V型漏斗内,测定混凝土流空时间,这个试验测量的是混凝土流动性能,时间越短表明流动性越好。对于自密实混凝土,流动时间为10秒被认为是适当的。
  ③、L型箱流动试验,检测自密实混凝土在没有阻碍条件下通过L型箱的流动度,测量混凝土到达200mm和400mm标记的时间T20、T40和混凝土的下落高度,计算混凝土的混凝土阻塞率D,D值越接近1,表明混凝土的流动性越好,一般建议可接受的最小值为0.8。
  ④、U型箱间隙通过能力测试,U型箱装置测量最大粗集料尺寸不超过25mm的自密实混凝土的间隙通过能力,通过检测填充后两边的高度差来反映混凝土的流动性能,填充高度差越接近零,混凝土的流动和通过能力越好。

自密实混凝土试验
图1   L型箱试验

  自密实混凝土的力学性能指标:强度、弹性模量等,耐久性指标:收缩、碳化、电通量等指标。
  二、 原材料选择及配合比确定
  1.原材料:自来水;52.5P.Ⅱ水泥:3天强度30.5MPa,28天强度62.3MPa,标准稠度用水量27.2%,安定性合格;粉煤灰:电厂Ⅱ级灰,细度11.5%,烧失量7.2%,需水量比98%;矿粉:沙钢S95,比表面积435mm2/g,烧失量3.0%,28天活性指数106%;砂:中砂,细度模数2.8,泥含量0.1,泥块含量0,无其他有机杂质;碎石:5~20mm连续级配,无泥、泥块含量,压碎值6.2%,空隙率42%;外加剂:聚羧酸减水剂,减水率35%,净浆流动度230mm。
  2. 混凝土配合比:自密实混凝土配合比没有统一的依据,根据查阅相关资料结合本地原材料进行试验,拟用如下配合比:

           

表一:混凝土配合比(单位:Kg/M3)

自密实混凝土试验

  三、 试验结果及分析
  根据表一的配合比,分别进行了混凝土工作性能、力学性能和耐久性能指标的检测,其试验数据如下:

表二:混凝土工作性能检测结果

自密实混凝土试验

  从试验结果可以看出:所有试验配合比基本满足自密实混凝土工作性能要求,无泌水离析现象,能够顺利通过钢筋隔栅填充自制填充箱,尤其编号2各项性能更具备良好的工作性能。


表三:力学、耐久性能检测结果

自密实混凝土试验


  从上表可以看出,混凝土力学性能和耐久性指标均能满足C70高强自密实高性能混凝土的技术要求,结合工作、力学、耐久性能指标,选择编号2进行重复试验并进行模拟生产和浇注,混凝土泵送顺利,浇注后表面平整光滑无气泡,回弹强度达75MPa,满足设计要求,拆模后构件如下图2:
   
自密实混凝土

 图2 模拟浇注后的构件外观


  四、 自密实的生产和施工现场控制要点
  南通一船厂工程,仓内一承重结构,外形复杂不规则,振动棒无法达到所有部位,且梁柱交界处间距不足20mm,设计要求C70,根据结构钢筋分布情况及复杂的外形,经过分析讨论后认为,为保证工程结构质量,决定采用C70自密实混凝土进行浇注。自密实混凝土生产过程中必须严格控制质量,保证混凝土质量满足工程技术要求,主要通过以下几方面进行控制:
  1、原材料的质量控制,认真检测所有原材料,来合格原材料严禁使用;
  2、混凝土生产浇筑过程中的质量控制。生产过程中应对混凝土配合比进行及时调整,及时测定骨料的含水率、含石率,对出场混凝土安排专人检测混凝土塌落度、扩展度,如不能满足出厂要求及时进行调整,并且对运输、浇筑过程进行监控,了解混凝土运输过程中塌落度的损失及现场浇筑情况,避免出现混凝土塌落度损失、混凝土离析等质量问题,并及时反馈到厂内进行及时调整。

  3、施工现场技术人员应进行技术交底,及时解决混凝土浇筑、养护过程中出现的问题。混凝土入模前再次进行混凝土塌落度和扩展度的测定,以确保塌落度220~260mm,扩展度大于600mm.,并且密切关注浇筑过程中有没有离析、泌水现象,发现问题及时进行现场调整或返回厂内调整。混凝土试块制作方式模拟实际施工情况,不做任何插捣和振动,轻轻抹平试块表面,进行同条件和标准条件养护,28d试压强度均在80MPa~85 MPa之间,混凝土强度稳定,混凝土实体结构养护7d后开始拆模,混凝土构件表面光滑平整,无蜂窝、麻面、露石、露筋现象。28天时使用非金属超声波探伤仪进行全面检测,未发现混凝土内部有孔洞或不密实现象,对构件进行实体回弹,强度满足设计要求。


  总结:通过认真试验,模拟试生产浇注和生产、施工现场的认真把控制,总结如下:

  (1) C70高强自密实混凝土配合比设计满足工程质量和施工要求,此配合比生产的自密实混凝土切实可行。
  (2)自密实混凝土原材料要建立严格的验收制度,专料专用,现场施工建立完善的制度和措施。
  (3)自密实混凝土胶结材用量大,应尽可能利用磨细矿渣粉和粉煤灰,降低混凝土水泥用量,降低成本节省能源。
  (4)采用自密实混凝土能显著提高混凝土施工效率,节省劳动力,降低工人劳动强度,尤其对于结构复杂和钢筋密集结构,能大幅度提高混凝土结构的施工质量,是一种值得推广和研究的新型混凝土。

  参考文献
  1、《自密实混凝土的发展应用及展望》 齐永顺、杨玉红 《混凝土》 2007(1)P25-28
  2、《自密实混凝土的研究现状及展望》白永兵、田元峰 《山西建筑》2006(10)P168-169
  3、《自密实混凝土的试验配制与应用》王铁柱  《商品混凝土》2012(8)
  4、《C70 高强混凝土配合比试验研究》杨文杰,郑卫东《商品混凝土》2015(2)

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