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高性能混凝土前沿進展

生活 更新时间:2025-02-10 14:51:15

高性能混凝土前沿進展(高性能混凝土制備與施工)1

高性能混凝土的形成不僅取決于原材料、配合比以及硬化後的物理力學性能,也與混凝土的制備與施工有決定性關系。高性能混凝土的制備與施工應同工程設計緊密結合,制作者必須了解設計的要求、結構構件的使用功能、使用環境以及使用壽命等。

1.高性能混凝土的拌制

(1)高性能混凝土的配料

應嚴格控制配制高性能混凝土原材料的質量,包括對原材料供應源的調查和預先的抽樣檢測以及原材料進場後的抽樣檢測,如水泥不僅應抽樣複試,而且應該做快測強度以及凝結時間的試驗。還應确立合理的骨料、水泥、外摻粉、外加劑的貯運方式,保證使用過程先進先出,材質均勻,便于修正。

高性能混凝土的配料可以采用各種類型配料設備,但更适宜商品化生産方式。混凝土攪拌站應配有精确的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。但無論哪種配料方式,均必須嚴格按配合比重量計量。計量允許偏差嚴于普通混凝土施工規範:水泥和摻合料±1%,粗、細骨料±2%,水和外加劑±1%。配制高性能混凝土必須準确控制用水量,砂、石中的含水量應及時測定,并按測定值調整用水量和砂、石用量。嚴禁在拌合物出機後加水,必要時可在攪拌車中二次添加高效減水劑。高效減水劑可采用粉劑或水劑,并應采用後摻法。當采用水劑時,應在混凝土用水量中扣除溶液用水量;當采用粉劑時,應适當延長攪拌時間(不少于30s)。

(2)高性能混凝土的攪拌

由于高性能混凝土用水量少,水膠比低,膠凝材料總量大,拌合時較粘稠,不易拌合均勻,因此需用拌合性能好的強制式攪拌設備。卧軸式攪拌機能在較短時間裡将混凝土攪拌均勻,故推薦使用這種設備,禁止使用自落式攪拌機。國外引進設備中有新型逆流式或行星式攪拌機,效果也很好。

高性能混凝土拌合物的特點之一是坍落度經時損失快。控制坍落度經時損失的方法,除選擇與水泥相容性好的高效減水劑外,可在攪拌時延遲加入部分高效減水劑或在澆築現場攪拌車中調整減水劑摻量。拌制高性能混凝土投料順序可見下圖。

高性能混凝土前沿進展(高性能混凝土制備與施工)2

圖:投料順序

高性能混凝土的攪拌時間,應該按照攪拌設備的要求,一般現場攪拌時間不少于160s,預拌混凝土攪拌時間不少于90s。

目前施工現場常用喂料方式見下圖。

高性能混凝土前沿進展(高性能混凝土制備與施工)3

圖:喂料方式

2.高性能混凝土拌合物的運輸和澆築

(1)高性能混凝土拌合物的運輸

長距離運輸拌合物應使用混凝土攪拌車,短距離運輸可用翻鬥車或吊鬥。裝料前應考慮坍落度損失,濕潤容器内壁和清除積水。

第一盤混凝土拌合物出料後應先進行開盤鑒定。按規定檢測拌合物工作度(包括冬施出罐溫度),并按計劃留置各種試件。混凝土拌合物的輸送應根據混凝土供應申請單,按照混凝土計算用量以及混凝土的初凝、終凝時間,運輸時間、運距,确定運輸間隔。混凝土拌合物進場後,除按規定驗收質量外,還應記錄預拌混凝土出場時間、進場時間、入模時間和澆築完畢的時間。

(2)高性能混凝土拌合物的澆築

現場攪拌的混凝土出料後,應盡快澆築完畢。使用吊鬥澆築時,澆築下料高度超過3m時應采用串筒。澆築時要均勻下料,控制速度,防止空氣進入。除自密實高性能混凝土外,應采用振搗器搗實,一般情況下應用高頻振搗器,垂直點振,不得平拉。澆築方式,應分層澆築、分層振搗,用振搗棒振搗應控制在振搗棒有效振動半徑範圍之内。混凝土澆築應連續進行,施工縫應在混凝土澆築之前确定,不得随意留置。在澆築混凝土的同時按照施工試驗計劃,留置好必要的試件。不同強度等級混凝土現澆相連接時,接縫應設置在低強度等級構件中,并離開高強度等級構件一定距離。當接縫兩側混凝土強度等級不同且分先後施工時,可在接縫位置設置固定的篩網(孔徑5mm×5mm),先澆築高強度等級混凝土,後澆築低強度等級混凝土。

高性能混凝土最适于泵送,泵送的高性能混凝土宜采用預拌混凝土,也可以現場攪拌。高性能混凝土泵送施工時,應根據施工進度,加強組織管理和現場聯絡調度,确保連續均勻供料,泵送混凝土應遵守《混凝土泵送施工技術規程》(JGJ/T 10)的規定。

使用泵送進行澆築,坍落度應為120~200mm(由泵送高度确定)。泵管出口應與澆築面形成一個50~80cm高差,便于混凝土下落産生壓力,推動混凝土流動。輸送混凝土的起始水平管段長度不應小于15m。現場攪拌的混凝土應在出機後60min内泵送完畢。預拌混凝土應在其1/2初凝時間内入泵,并在初凝前澆築完畢。冬期以及雨季澆築混凝土時,要專門制定冬、雨期施方案。

高性能混凝土的工作性還包括易抹性。高性能混凝土膠凝材料含量大,細粉增加,低水膠比,使高性能混凝土拌合物十分粘稠,難于被抹光,表面會很快形成一層硬殼,容易産生收縮裂紋,所以要求盡早安排多道抹面程序,建議在澆築後30min之内抹光。對于高性能混凝土的易抹性,目前仍缺少可行的試驗方法。

3.高性能混凝土的養護

混凝土的養護是混凝土施工的關鍵步驟之一。對于高性能混凝土,由于水膠比小,澆築以後泌水量很少。當混凝土表面蒸發失去的水分得不到充分補充時,使混凝土塑性收縮加劇,而此時混凝土尚不具有抵抗變形所需的強度,就容易導緻塑性收縮裂縫的産生,影響耐久性和強度。另外高性能混凝土膠凝材料用量大,水化溫升高,由此導緻的自收縮和溫度應力也在加大,對于流動性很大的高性能混凝土,由于膠凝材料量大,在大型豎向構件成型時,會造成混凝土表面漿體所占比例較大,而混凝土的耐久性受近表層影響最大,所以加強表層的養護對高性能混凝土顯得尤為重要。

為了提高混凝土的強度和耐久性,防止産生收縮裂縫,很重要的措施是混凝土澆築後立即噴養護劑或用塑料薄膜覆蓋。用塑料薄膜覆蓋時,應使薄膜緊貼混凝土表面,初凝後掀開塑料薄膜,用木抹子搓平表面,至少搓2遍。搓完後繼續覆蓋,待終凝後立即澆水養護。養護日期不少于7d(重要構件養護14d)。對于樓闆等水平構件,可采用覆蓋草簾或麻袋濕養護,也可采用蓄水養護;對牆柱等豎向構件,采用能夠保水的木模闆對養護有利,也可在混凝土硬化後,用草簾、麻袋等包裹,并在外面再裹以塑料薄膜,保持包裹物潮濕。應該注意:盡量減少用噴灑養護劑來代替水養護,養護劑也絕非不透水,且有效時間短,施工中很容易損壞。

當在高性能混凝土中摻入膨脹劑時,養護的方法是否及時有效,對膨脹量有很大影響,因鈣礬石的形成需要大量的結合水,尤其是大面積構件的混凝土中,更要注意覆蓋保持濕潤。

混凝土養護除保證合适的濕度外,另一方面是保證混凝土有合适的溫度,高性能混凝土拌合物比普通混凝土對溫度和濕度更加敏感,混凝土的入模溫度、養護濕度應根據環境狀況和構件所受内、外約束程度加以限制。養護期間混凝土内部最高溫度不應高于75℃,并應采取措施使混凝土内部與表面的溫度差小于25℃。

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