密实混凝土层（共7篇）
密实混凝土层 篇1
轨道结构是高速铁路的基础,其稳定性和耐久性对高速铁路营运安全性、舒适性及经济性具有重要影响。目前,高速铁路主要采用有砟轨道和无砟轨道两种轨道结构形式[1,2]。有砟轨道在高速列车的巨大冲击下,碎石道床磨损和道砟粉化均很严重,使轨道几何尺寸难以保持。无砟轨道则是一种以自密实混凝土或CA砂浆取代道砟道床的轨道结构形式,其具有良好的平顺性、稳定性,在整个使用周期中维护量小。目前在我国使用的无砟轨道结构主要有3种:CRTS-Ⅰ型、CRTS-Ⅱ型及CRTS-Ⅲ型。CA砂浆施工复杂,成本高[3,4,5],而自密实混凝土在力学性能、施工性、维修性及经济性等方面有优势,其应用前景广阔。
1 板式无砟轨道充填层自密实混凝土概况
无砟轨道主要由钢轨、弹性有挡肩扣件、轨道板、钢筋混凝土底座以及充填层等部分组成,其中充填层作为轨道板的调平层和传力结构,见图1。自密实混凝土作为充填层的填充材料,其主要作用:
1)承受来自上部轨道板传来的荷载,并将荷载传递给混凝土底板;
2)做为调平层来支承轨道板,保证轨道的平顺性;
3)作为支撑层的填充材料,能实现上下层结构统一性。
板式无砟轨道充填层属典型的狭长板状结[6],施工空间狭窄,无法进行振捣密实,为实现自密实混凝土在浇注时能长距离流动在结构空间中的自填充和自密实,自密实混凝土拌合物性能要求包括如下三方面的内容:
1)流动性和稳定性,即拌合物必须具有足够的流动充模能力,且拌合物具有合适的粘度从而保证拌合物体系在流动过程中各组分不发生分离的性能;
2)充盈性,是指拌合物能在自重作用下自动充满模腔,并在硬化后与周围结构层之间紧密接触,无收缩,不产生空隙,无明显气泡存在的性能;
3)抗离析性,是指拌合物的各组分不发生分离,造成内部组成和结构不均匀的性能。
2 板式无砟轨道充填层自密实混凝土设计及检测方法
自密实混凝土作为无砟轨道充填层的填充材料,需均匀填充整个空间,同时需穿过轨道板预制时预留和下部结构连接的门型钢筋以及为控制自密实混凝土的裂缝而设置的细钢筋网。因此,自密实混凝土需要很高的工作性能。自密实混凝土的配合比是影响其工作性能的关键因素。
2.1 配合比
充填层自密实混凝土的配合比设计可以参考普通自密实混凝土设计方法,其中影响混凝土工作性能的主要因素有:水胶比、砂率、矿物掺合料及外加剂的种类与掺量。
2.1.1 水胶比
水胶比是影响混凝土工作性能和抗压强度主要因素。水胶比和拌合物的塑性粘度有直接关系[7],水胶比越大,拌合物的塑性粘度降低,流动性越大,稳定性下降。水胶比越小,混凝土拌合物硬化后强度越高,混凝土的密实性和耐久性越好。水胶比应根据胶凝材料中矿物掺合料的掺量以及减水剂的用量通过实验决定。
2.1.2 砂率
砂率是影响混凝土工作性能的重要因素[6]。砂率增大,流动性会增大,粘聚性减小。同时,砂率过大会导致浆体量增大,混凝土硬化后收缩增大,抗压强度下降幅度过大。砂率过小,则混凝土拌合物流动性会下降。砂率宜控制0.50~0.55[6]。
2.1.3 矿物掺合料
为满足流动性要求,自密实混凝土的胶凝材料一般用量都比较大,为防止自密实混凝土早期水化热过高、收缩过大,提高自密实耐久性,一般采用在混凝土胶凝材料中掺入矿物掺合料的措施。掺合料一般使用粉煤灰、矿渣粉。
粉煤灰:粉煤灰可以有效改善混凝土的工作性能,减少混凝土拌合物在施工过程中的流动性经时损失,提高混凝土的最终强度和耐久性,粉煤灰的最佳掺量范围为20%~30%[9]。
矿渣粉:矿渣粉可以有效地改善自密实混凝土拌合物的流动性、粘聚性,同时还能显著提高混凝土的强度和耐久性[6]。但矿渣粉比表面积和掺量过大时会加大混凝土的收缩,因此,在使用中应严格控制其比表面积和使用量。矿粉的最佳掺量范围为5%~15%[9]。
2.1.4 外加剂
板式无砟轨道充填层自密实混凝土常用外加剂有减水剂、膨胀剂。
减水剂:由于混凝土拌合物要求具有高的流动性、良好的粘聚性,因此应选择减水率较高,保水性好的减水剂。聚羧酸系减水剂减水率高,同时还能降低混凝土硬化后的收缩量,改善自密实混凝土收缩大的缺陷,因此,自密实混凝土宜优先使用聚羧酸系减水剂[6]。
膨胀剂:自密实混凝土有着高胶凝材料和高砂率的特点,自身的特点决定其收缩率会高于普通的混凝土。当收缩达到一定量时,自密实混凝土与轨道板易脱粘,对行车安全产生不良隐患。因此,应在混凝土拌合物中加入高效膨胀剂,严格控制其收缩量。
2.2 技术要求与检测方法
2.2.1 拌合物技术要求和检测方法
根据自密实混凝土要求的高流动性,良好的抗离析性,间隙通过性,填充性,其各项工作性能指标见表1[6]
1)流动性
由于自密实混凝土要满足长距离流动的要求,所以流动性是其一项非常重要的性能指标,单一的测量方法不能准确地评价其流动性,现在主要采用塌落扩展度、扩展时间(T50,S)综合评定,见图2、图3。
实验步骤[5]:将塌落度筒水平放置在底板中心,用铲子将混凝土匀速连续加入到坍落度筒中,加满后垂直平稳地提起坍落度筒,使混凝土自由流出,记下扩展50cm时所用时间,并记下最终塌落度。
2)间歇通过性及抗离析性
自密实混凝土在轨道板和基础之间流动时会穿过门型钢筋,所以其间隙通过性和抗离析性是一项重要的性能指标。检测间隙通过性和抗离析性主要通过J环测定,见图4、图5。
实验步骤[5]:底板、塌落筒及J环放置好后,将6~7升新拌混凝土连续加到塌落筒内,然后快速垂直的提起塌落度筒,测量J环内外高差。
3)填充性
填充性是保证自密实混凝土能均匀填充轨道板和基础底板之间的支撑层的一项重要指标。主要用L型仪阻滞率和流动时间(T700L,S)来测定新拌混凝土的填充性,见图6、图7。
实验步骤[5]:将L型仪水平放置在地面上,检查仪器活动门能否开关。用混凝土将L型仪前槽填满,快速提起活动门,使混凝土拌合物自流进后槽。记下混凝土拌合物到达水平槽外缘的时间T700L。当混凝土停止流动至静止时,记录H1,H2。
2.3 硬化后自密实混凝土性能与检测方法
硬化后的性能检测主要包括力学性能、耐久性能、体积稳定性,其中力学性能满足设计要求即可。
对耐久性的检测主要包括电通量、抗冻性能、干燥收缩值,检测按《客运专线高性能混凝土暂行技术条件》执行,检测指标见表2[6]。
体积稳定性:自密实混凝土胶凝材料用量大,砂率高,收缩变形较普通混凝土更高。自密实混凝土作为轨道板的调高层和受力支承层结构的填充材料,收缩过大,会导致支承层与轨道板脱粘,严重影响整个轨道结构平顺性、安全性及耐久性。支承层自密实混凝土材料56d干缩值不得大于400X10-6。
3 板式无砟轨道充填层自密实混凝土的应用
自密实混凝土在京津、武广、京沪高铁的道岔板填充层施工中都有应用。目前已建成的成都至都江堰线、武汉城市圈城际线充填层全部采用自密实混凝土,其使用尚待进一步观察,见图8。
4 结语
1)充填层自密实混凝土较普通混凝土需要更大的流动性,对干燥收缩控制更严,所以需根据其技术要求,优化配合比设计。
2)应重点研究如何量化充填层自密实混凝土的工作性能和久耐性,特别是如何评价充填层自密实混凝土在受到高速列车反复荷载作用下的耐久性。
3)外加剂对充填层自密实混凝土的工作性能的改善起着非常重要的作用,应重点开发高性能减水剂及膨胀剂。
4)加强对施工工艺和施工质量控制方法的研究,研究不同的施工工艺对施工质量的影响。
摘要：介绍了充填层自密实混凝土的功能要求和性能要求。评述了在其设计与检测方法领域的研究进展,深入介绍了影响充填层自密实混凝土工作性能的因素。对充填层自密实混凝土的配合比设计方法、耐久性评估、外加剂及工程应用进行了展望,指出了加强充填层自密实混凝土施工质量控制措施研究的重要性。
关键词：自密实混凝土,无砟轨道,检测方法,工作性能,应用
参考文献
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密实混凝土层 篇2
伴随着世界经济的快速发展, 人民生活水平的日益提高, 城市扩张的不断加快, 为体现城市的魅力, 满足人们对建筑活动空间的需求, 超高层钢构建筑像雨后春笋一样快速发展, 大量的城市地标性建筑正在兴建或规划。超高层钢构建筑的核心技术之一, 自密实混凝土技术也越来越受重视。
本文针对某工程超高层钢管柱, 在较低气温下施工自密实钢管柱混凝土, 在浇筑完后第二天出现不同程度的气泡层如图1所示, 通过模拟施工工艺及环境来研究、分析自密实混凝土产生气泡层的原因, 以改善自密实混凝土产生气泡层的状况。
1 试验原材料及方案
1.1 试验原材料
(1) 水泥:福建龙麟水泥集团有限公司生产的龙麟P.O42.5R普通硅酸盐水泥, 其物理性能见表1。
(2) 矿粉:三钢集团 (龙海) 矿微粉有限公司生产的S95级矿渣粉, 其物理性能见表2。
(3) 细集料和粗集料:细集料为漳州龙海中砂, 粗集料为漳州长泰产碎厂, 采用5~20mm反击破碎石试验。其相应的指标参数分别见表3~表4
(4) 减水剂:科之杰新材料集团有限公司生产的Point-S聚羧酸高性能减水剂, 减水率分别为29%, 含固量分别为14.7%。
(5) 粉煤灰:粉煤灰为厦门市嵩能粉煤灰开发有限公司生产的F类Ⅱ级粉煤灰, 其物理性能见表5。
1.2 试验方案
(1) 分析不同环境温度的影响:环境温度:低温设置为8~10℃, 常温设置为20-25℃。
(2) 测试调整配方后的抗气泡性能。
(3) 试验方法:通过PVC水管与塑料桶结合来观察浮浆情况, PCV水管的外径在28cm左右, 高度1m, 径高比约为1∶4。模拟现场钢柱构件现场施工方式。
(4) C60自密实混凝土配合比用量见表6。
(5) 试验项目。
①在低温和常温实验室中, 使用C60原配合比, 观察在8~10℃和25℃下, 初始混凝土坍落度、扩展度、和易性、1h坍落度损失、不同振动时间下的浮浆情况。
②尝试调整外加剂掺量, 按C60原配合比, 观察8~10℃下, 初始混凝土坍落度、扩展度、和易性、1h坍落度损失、不同振动时间下的浮浆情况。
③根据试验情况及时调整试验方案。配合比A检验项目:倒坍时间、拌合物外观/和易性、坍落度、扩展度、抗压强度 (7d、28d) 。
2 试验结果
(1) 在21℃原外加剂库里配方, 外加剂用量为7.97kg, 初始坍落度235mm扩展度650mm, 容重2480 kg/m3, 放在桶里, 表层浮浆无气泡出现, 如图2所示。
(2) 在15℃环境下原外加剂库里配方, 外加剂用量为7.97kg, 初始坍落度240mm扩展度670mm, 容重2470 kg/m3, 放置10min出现跑浆现象如图3, 放在桶里, 初始表层出现浮浆如图4, 随后冒出一层气泡如图5。
(3) 在15℃环境下原外加剂库里配方, 外加剂用量减为7.08kg, 初始坍落度240mm, 扩展度650mm, 容重2480kg/m3, 1h损失坍落度230mm, 扩展度610mm, 混凝土状态良好, 无明显气泡如图6。
(4) 在9℃环境下原外加剂库里配方, 外加剂用量减为7.08kg, 初始坍落度250mm, 扩展度650mm, 容重2480kg/m3, 1h损失坍落度250mm, 扩展度680mm, 损失完有点泌浆, 桶边沿出现气泡层如图7。
(5) 在5℃环境下调整外加剂配方, 外加剂用量为7.97kg, 初始坍落度250mm, 扩展度660mm, 容重2500kg/m3, 1h损失坍落度250mm扩展度650mm, 放在桶里未见泌水, 2h之后坍落度250mm, 扩展度650mm, 倒坍落桶时间9s, 状态良好如图8。
3结论
(1) C60自密实混凝土在气温越低情况下, 混凝土损失越小, 坍落度甚至会变大。成型时混凝土坍落度偏大, 导致混凝土和易性差, 浮浆、气泡比较严重。
(2) 只要降低减水剂掺量, 控制现场混凝土的扩展度, 可以有效防止浮浆产生。
(3) 从成型之后表层混凝土没有浮浆, 到第二天也没有观察到新的浮浆层产生。
摘要：针对C60自密实混凝土钢管柱表面产生气泡层的原因进行研究, 通过模拟、对比C60混凝土在不同条件下的产生气泡情况, 分析气泡产生的原因, 同时通过调整优化混凝土性能, 改善施工现场的气泡情况。
砂石垫层密实度检测相关问题探讨 篇3
关键词：砂石垫层,密实度,最大干密度,堆积密度,孔隙率
1 概述
在砂石垫层密实度检测的过程中,经常会碰到下面现象:1)施工现场按照图纸设计比例进行回填施工现场却不处于最佳密实状态的现象。2)检测过程中不管现场处于最佳密实状态还是不密实状态检测结果总是会出现超密的现象。针对以上现象展开讨论。
2 砂石垫层施工中常出现的密实结构
1)密实悬浮结构,在此结构中,由于碎石含量较少,悬浮在砂中,形成砂多石少的状态,这种状态内摩擦角较小,不能承受过大的横向剪切力。
2)骨架密实结构,此结构中碎石和黄砂分布较为均匀,碎石之间刚好可以形成骨架,砂子密实填满。此结构内摩擦角大,可以承受较大的承载力和横向剪切力,是一种理想的结构状态。
3)骨架空隙结构,此种状态,碎石多黄砂少,黄砂不足以填满碎石间的缝隙,形成的结构不能承受较大的压力。
3 施工过程中的问题原因分析及解决措施
工程施工过程中设计图纸上通常会提供一个供施工参考的砂石比例,有经验的施工队在砂石回填过程中会根据现场的实际情况,按照经验比例进行砂石的回填,如果出现黄砂不能填满碎石空隙时,就适当放大黄砂的比例,反之增加碎石的比例,仅把设计比例当作是参考。如果施工过程中不注意施工原材料的实际情况,只是生搬设计比例,那么施工中就容易出现上述密实悬浮结构和骨架空隙结构两种不利的密实结构。
施工中保证砂石回填达到最佳密实结构的措施:施工现场使用的砂石先进行原材料检测,重新按照原材料检测的参数进行回填比例设计。按照设计的比例进行回填施工。试验室检测参数:1)碎石,取代表性试样进行堆积密度及孔隙率试验。2)黄砂,取代表性试样进行最大干密度试验,以砂填满碎石空隙为准,计算单位体积碎石需要回填黄砂的体积。3)确定最佳密实结构的砂石比例,供施工参考使用。这时的比例应该非常接近现场的实际情况。施工中参照这一比例应该能较好的控制现场的最佳密实状态。如果施工过程中材料有变动应重新进行比例设计。
4 检测出现超密的原因分析及解决方法
1)现场检测方法可能存在的问题,现场一般采用灌砂法,试验人员经常会碰到施工现场的砂石含水量很小、几乎处于干燥状态这种现象,试验人员从试验坑中取出砂石时,由于振动导致周围的黄砂从碎石孔隙中流到坑洞中,流到试坑中的黄砂同样被当成试坑中的样品,同时在用灌砂筒灌砂时,标准砂无法流回碎石框架原来的空隙,导致试验结果偏大。遇到这种情况时,用水喷湿检测部位,保证检测过程试样潮湿,确保检测取出样品时四周的黄砂不发生流动。
2)室内砂石最大干密度试验可能存在问题,室内用表面振动压实仪法做砂石最大干密度时,如果采用干法,在强烈的振动下,砂石很容易分离,由于黄砂流动性较大,黄砂大多流向试筒的底部,上部的碎石间留有较多的孔隙导致结果偏小,最终导致密实度结果偏大。合理的室内最大干密度检测方法采用湿法,在保证试样潮湿但不渗水的情况下进行,砂石比例采用原材料检测提供的密实比例。
5 工程实例
昆山某一大楼基础砂石回填检测。室内砂石最大干密度试验(湿法)测得结果2.16 g/cm3,各项检测参数分别为:水中重法测得碎石表观密度2.70 g/cm3,孔隙率为58.66%,填充料黄砂的最大密度1.78 g/cm3,以密实结构计算砂∶石体积比为59∶41。现场检测点实测值(现场较为干燥)2.26 g/cm3,2.32 g/cm3,设计压实度要求96%,其压实度分别为104.6%,107.4%,出现了超密现象。现场同样检测部位洒水后重新检测结果分别为2.09 g/cm3,2.12 g/cm3。重新计算的压实度结果分别为96.8%,98.1%,消除了由于检测造成的不合理的超密结果。
6 结语
1)保证回填砂石处于最佳密实状态的方法,对施工现场原材料进行检测重新设计回填比例,不能照搬设计的比例。
2)消除检测过程中不合理的超密结果的检测方法:a.现场进行密实度检测时,检测部位应处于潮湿状态,保证试验正常进行b.室内最大干密度试验宜采用湿法,防止振击过程中的砂石分离。
参考文献
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混凝土真空密实成型工艺 篇4
真空脱水密实成型工艺是机械脱水的一种方法, 此工艺能采用塑性稍大的混凝土拌和物, 便于浇筑厚度较小、形状复杂的制品, 又能在脱水成型后获得较高的初始结构强度, 以便马上脱模及蒸养。硬化后的混凝土密实度较高, 耐久性及耐磨性较好。目前, 该工艺在现浇混凝土方面应用较广, 如地面、楼板、停车场以及水工构筑物等。
1 振动真空密实成型工艺制度
为提高真空处理的有效系数, 常把真空密实工艺与振动密实工艺配合使用, 进一步提高混凝土的密实度。试验表明, 真空处理时辅以间歇振动比持续振动效果更佳。真空处理时振动时间的长短对脱水量及剩余水灰比无显著的影响。这时施加振动的主要作用在于使混凝土处于液化状态, 消除脱水阻滞现象, 均匀脱除内部多余水分, 排出气泡使细颗粒埴入脱水空穴, 最终使混凝土在压力差的作用下达到更高的密实度。真空处理时, 振动延续时间不宜太久, 由于真空处理的后期, 混凝土已由流动性变为干硬性, 对于薄壁构件, 振动过久会造成开裂。振动真空密实成型工艺制度包括真空腔的真空度、真空处理延续时间及真空处理时的振动制度。
1.1 真空度
真空处理时, 足够的真空度是建立压力差、克服拌和物内部阻力、排除多余水分及空气的必要条件。真空度越高时。脱水量越大, 真空延续时间越短, 混凝土也越密实。
1.2 真空处理延续时间
1.2.1 混凝土厚度对真空处理延续时间的影响
真空度和混凝土配合比一定时, 混凝土厚度越大, 真空所需的延续时间越长。而真空处理开始时有大量多余水分和空气从混凝土中排出, 随着真空处理过程的延续, 脱水效率急剧下降。实际真空度较低时, 制品厚度不宜过大。
1.2.2 水泥用量、品种及拌和物坍落度对真空处理延续时间的影响
水泥用量越大, 混凝土拌和物坍落度越大, 真空处理时间就越长, 反之亦然。
1.2.3 真空处理时的振动制度
中断真空后, 要立即振动, 不然振动效果就会降低。每次间断振动后, 真空腔内又恢复真空度, 真空又传播到混凝土制品整个厚度, 所以, 每次间断振动的间隔时间应等于真空传播到制品整个厚度的时间。
2 真空脱水密实混凝土的物理力学性能
由于真空处理从混凝土中排除了部分多余水分和空气, 因而改善了混凝土的许多物理力学性能。
2.1 初始结构强度
真空处理结束后, 混凝土内的孔由于失去部分水分而形成弯月面, 并产生使孔壁收缩的微管压力, 从而把混凝土的颗粒骨架约束茌一起。密实成型后, 混凝土的内摩擦力也必然增加。在微管压力和内摩擦力的作用下, 使混凝土具有较高的结构强度。所以, 真空处理后, 混凝土制品可马上脱模, 大大提高模型的周转率。
2.2 不同龄期的强度
在自然养护条件下, 振动真空密实混凝土的强度增长较快。真空混凝土强度提高的主要原因是:因初始含水量较高, 和易性较好, 因而易于搅拌均匀;经真空处理后, 水灰比降低;真空脱水密实与振动密实相结合, 可达到较好的密实效果, 而相同最终水灰比的干硬性混凝土要达到真空处理的密实效果是不容易的。
2.3 收缩率、抗渗性及抗冻性
由于真空混凝土的密实度较高. 其初期的收缩与膨胀同采用最优配比的振动混凝土基本一致, 其后期的收缩与干硬性混凝土没有本质上的区别, 而较普通振动混凝土小得多。对于真空密实成型砂浆, 其收缩率的降低更为明显, 只相当于振动密实成型砂浆的一半, 而与普通混凝土相近。真空密实混凝土密实度高, 毛细管小, 孔隙率降低, 表面坚实光滑, 因此, 不易透水。真空密实混凝土的抗渗性好。由于真空密实混凝土具有坚实的表面, 其抗冻性也比一般混凝土提高2~2.5 倍。
2.4 表面硬度与耐磨性
真空混凝土由于水灰比降低、密实度提高而使表面硬度增大, 耐磨性能提高。这在真空盘一侧表现得特别显著, 如在真空处理后马上进行机械抹光, 则其表面硬度与耐磨性还能提高。
参考文献
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自密实混凝土配制技术探析 篇5
自密实混凝土除了满足硬化后的强度、耐久性外, 更重要的是实现自密实性能。自密实性能包括流动性、抗离析性和填充性三个方面。实现自密实性能, 主要采取增大粉体材料量和选用优质高效减水剂的方法提高浆体的粘性和流动性, 以利于充分包括与分割粗、细骨料颗粒, 使骨料悬浮在浆体中, 形成优越的自密实性能。
1 自密实混凝土的配制技术
1.1 原材料的选择
1.1.1 水泥
普通泵送混凝土所用水泥一般均可用于自密实混凝土。水泥的选择主要是考虑其和外加剂的适应性问题, 一般来说, C3A含量低、碱含量低和标准稠度用水量低的六大通用品种水泥更适宜配制自密实混凝土。
1.1.2 骨料
骨料是混凝土的重要组成部分, 其形状、粒径、性能等对混凝土的工作度、强度、稳定性、密实性以及耐久性都有直接影响。自密实混凝土应选择坚固性好、密实、含泥量少的骨料。粗骨料宜选择粒径方圆、致密、洁净的骨料, 且宜采用连续级配或两个单粒径级配的石子, 最大粒径不宜大于20mm;石子的含泥量、泥块含量、针片状颗粒含量、空隙率宜分别满足≤1.0%、≤0.5%、≤8%、<40%。细骨料宜选用级配良好的Ⅱ区中砂, 砂的含泥量、泥块含量宜分别满足≤3.0%、≤1.0%。
1.1.3 掺合料
自密实混凝土浆体总量较大, 如果胶凝材料单用水泥则会引起混凝土早期水化放热较大、硬化混凝土收缩较大, 不利于提高混凝土的耐久性和体积稳定性, 掺用优质活性矿物掺合料则可克服这些缺陷。而且自密实混凝土需要拌和物具有高流动性、高粘聚性、低泌水性, 品种适宜的优质活性矿物掺合料可以和水泥颗粒形成合理的级配, 可以降低胶凝材料的需水量, 从而改善拌和物的上述工作性, 并提高混凝土的后期强度和耐久性。一般常用的掺合料有:粉煤灰、磨细矿渣、硅灰和沸石粉及其复合物等。掺合料的性能应符合相关标准的要求。
1.1.4 外加剂
高效减水剂是配制自密实混凝土必不可少的成分。由于自密实混凝土要求具有较大的流动性、良好的粘聚性等, 所以需要选择碱水率较高、保水性较好的优质高效减水剂。聚羧酸系高效减水剂具有掺量低、碱水率高、混凝土强度增长快、拌合物坍落度损失小、拌和物粘滞阻力小、可明显改善混凝土的收缩性能、在一定程度上弥补自密实混凝土往往收缩较大的缺陷等优点, 所以, 十分适合于配制自密实混凝土, 尤其是在配制高强自密实混凝土方面表现出更加明显的性能优势。为了使拌和物在高流动性条件下获得适宜的粘度、良好的粘聚性而不离析, 自密实混凝土中也可掺用增粘剂。
1.1.5 水
应符合《混凝土拌和用水标准》。
1.2 配合比设计
1.2.1 初期配合比设计步骤
1) 确定单位体积粗骨料体积用量Vg。 根据自密实混凝土性能等级选取Vg。一级:0.28～0.30m3, 二级:0.30～0.33m3, 三级:0.32～0.35m3。
2) 确定单位体积用水量Vw、水粉比、粉体体积Vp、浆体量。单位体积用水量、水粉比和单位体积粉体量的选择, 应根据粉体的种类和性质以及骨料的品质进行选定, 并保证自密实混凝土所需的性能。
(1) 单位体积用水量宜为155～180kg。
(2) 水粉比按体积比宜取0.80～1.15。
(3) 根据单位体积用水量和水粉比计算得到单位体积粉体量。单位体积粉体量宜为0.16～0.23 m3。
(4) 根据单位体积用水量和单位体积粉体量计算得出单位体积浆体量。单位体积浆体量宜为0.32～0.40 m3。
3) 确定含气量Va。自密实混凝土的含气量应根据粗骨料最大粒径、强度、混凝土结构的环境条件等因素确定, 宜为1.5%～4.0%。
4) 计算单位体积细骨料量Vs。 单位体积细骨料量Vs应由单位体积粉体量Vp、细骨料中粉体含量 (设为a) 、单位体积粗骨料量Vg、单位体积用水量Vw和含气量Va确定。
Vg+Vp+Vw+Va+ (1-a) Vs=1
5) 计算单位体积胶凝材料体积用量Vce。 单位体积胶凝材料体积用量可由单位体积粉体量减去骨料中小于0.075mm的粉体颗粒体积量确定。
6) 计算水灰比 (W/C) 与理论单位体积水泥用量Vco。 根据混凝土设计强度等级, 按照《普通混凝土配合比设计规程》JGJ55计算混凝土配制强度和W/C, 再根据计算出的W/C和已确定的Vw得到相应的理论单位体积水泥用量Vco。
7) 计算单位体积矿物掺合料量Vf和实际单位体积水泥用量Vc。
根据活性矿物掺合料的种类和工程设计强度确定活性矿物掺合料的取代水泥率 (设为X) 、超量取代系数μ, 然后通过胶凝材料体积用量Vce、理论水泥用量Vco计算出单位体积矿物掺合料量Vf和实际单位体积水泥用量Vc。
Vco* (1-X) +Vco*ρc*X*μ/ρf =Vce
(ρc、ρf分别为水泥、矿物掺合料的表观密度)
Vf =Vco*ρc*X*μ/ρf
Vc=Vco* (1-X)
8) 计算水胶比, 根据已确定的用水量与水泥、矿物掺合料总量之比计算。
9) 外加剂掺量, 应根据所需的自密实混凝土性能经试验确定。
1.2.2 配合比的调整与确定
1) 验证新拌混凝土的质量, 按设计出的初期配合比进行试拌, 验证是否满足新拌混凝土的性能要求。
2) 根据新拌混凝土性能进行配合比调整, 当新拌混凝土达不到所需性能时, 应对外加剂、单位体积用水量、单位体积粉体量、单位体积粗骨料量进行适当调整。若上述调整仍不能满足要求, 应对使用材料进行变更, 如变更较难时, 应对配合比重新进行综合分析, 调整新拌混凝土性能目标值, 重新设计配合比。
3) 验证硬化混凝土质量, 新拌混凝土性能满足要求后, 应检验硬化混凝土性能是否符合设计要求。若不符合要求, 应对材料和配比进行适当调整后, 重新进行试拌和试验再现确认。
1.3 自密实混凝土的拌制
拌制自密实混凝土宜采用强制式搅拌机, 并采用二次投料方式。各种原材料的计量均应按质量计, 每盘计量允许偏差为:水泥、掺合料 +2%, 水、外加剂 +1%, 骨料+3%。应及时测定砂、石含水率, 准确控制用水量。
1.4 自密实混凝土的浇筑
浇筑时的最大自由落下高度宜在5m以下, 最大水平流动距离不宜超过7m。楼板混凝土面层浇筑完毕后, 应在初凝后终凝前进行二次抹压。
1.5 自密实混凝土的养护
由于自密实混凝土的胶结料用量一般较高。混凝土的水胶比较小, 在终凝前的失水极易造成早期收缩裂缝, 因此早期的养护尤为重要。混凝土浇筑完毕后, 可采用覆盖、洒水、喷雾或用薄膜保湿、喷养护剂等措施及时养护, 养护时间不得少于14d。
摘要：从原材料的选择、配合比设计、混凝土的配制、浇筑、养护等方面浅析了自密实混凝土的配制技术, 供同行参考。
关键词：自密实混凝土,流动性,抗离析性,填充性
参考文献
[1]自密实混凝土应用技术规程CECS203:2006中国工程建设标准化协会标准.
[2]刘英, 吴冬, 王兴辉.自密实混凝土在国家体育场的研究和应用.混凝土, 2008.
自密实混凝土的试验配制 篇6
关键词：自密实混凝土,配合比,试验
自密实混凝土因其优良的工作性能而被应用于一些需要大流动度的结构和工作环境中。由于自密实混凝土在浇注过程中无需振捣成型, 显著降低了传统振捣混凝土施工中的噪音污染, 大幅度减轻了工人的劳动强度。此外, 它解决了配筋密集、结构复杂工程因骨料阻塞造成的空洞等问题, 减少了传统混凝土施工因漏振、过振造成的上下分层蜂窝麻面, 提高了混凝土质量和耐久性能。同时由于配制自密实混凝土需要大量利用粉煤灰、粒化高炉矿渣、硅灰等工业固体废弃物, 有利于资源的综合利用和生态环境的保护, 因此自密实混凝土被誉为“绿色混凝土”。本文主要探讨试验配置自密实混凝土的方法。
1 试验目的
1) 探讨自密实混凝土配合比设计的流程;
2) 试验室配制出强度等级为C50-C80的自密实混凝土。
2 试验方案
2.1 自密实混凝土配合比设计思路
自密实混凝土需要掺加高效减水剂和各种矿物质材料提高其流动性和稳定性, 达到依靠重力作用自行流平密实而不离析泌水。不同水泥与外加剂之间相容性存在差异, 这是毫无疑义的, 同时矿物掺合料也存在与减水剂的相容性问题, 因此, 自密实混凝土的浆体组成应通过净浆流动度试验, 判断所用水泥、掺合料与高效减水剂的相容性, 在此基础上进行合理选择, 确定高效减水剂和矿物掺合料的种类和掺合料系数γ。
自密实混凝土拌合物的均匀性要求需要各种组分达到最佳密实状态, 按照最大密实理论, 粗细骨料应达到最佳的堆积状态以使得空隙率最小, 表现为粗细骨料的堆积密度达到最大。此时, 确定合理砂率βs。根据Metha和Aitcin对高性能混凝土研究结果:要使高性能混凝土同时达到最佳的施工和易性和强度性能, 其水泥浆与骨料应有一个最佳体积比, 其值为35∶65。本试验将在固定其他参数的基础上, 取浆体体积比为33%、36%、39%和42%做对比试验, 综合确定最佳的浆体体积比Vp。混凝土的强度往往取决于水胶比W/B的大小, 因此, 为了配制满足不同强度要求的自密实混凝土, 需要通过试验确定水胶比的范围, 合理取值。
在确定上述参数取值的基础上, 按体积法计算自密实混凝土的配合比。按照计算配合比进行试配, 结合工作性和强度进行调整, 确定最终的自密实混凝土配合比。
2.2 自密实混凝土性能检测方法
1) 工作性:采用坍落度仪和L-型仪, 测量提起坍落筒2m in后的扩展度D, 扩展至50cm时的时间T50, 水平槽内拌合物的流平坡度, 并目测拌合物的保水性和骨料堆积情况。
2) 力学性能:按《普通混凝土力学性能测试方法》测定硬化后混凝土的抗压强度。
2.3 试验设计
2.3.1 净浆流动度试验
试验目的:检测水泥、高效减水剂和粉煤灰在不同水胶比条件下的性能和适应性, 以流动度最大, 经时损失最小为准。
试验内容:通过固定水胶比和粉煤灰掺量, 寻找减水剂的饱和点;通过固定水胶比和减水剂, 改变粉煤灰用量, 考察净浆的性能, 以此确定粉煤灰最佳用量。
参数范围:水胶比W/B=0.35;粉煤灰掺量:15%、30%、45%、60%。
2.3.2 合理砂率试验
试验目的:寻找粗、细骨料在不同砂率βs条件下的最大堆积密度。试验内容:设定不同砂率值, 测量砂、石在该条件下的堆积密度, 绘出相应拟合曲线图, 确定最大堆积密度条件下的合理砂率值。
参数范围:βs=30%、40%、50%、60%
2.3.3 最佳浆骨比试验
试验目的:寻找最佳浆骨比, 确定净浆体积比Vp。
试验内容:固定W/B=0.35和βs, 变化净浆的体积比, 以混凝土坍落扩展度最大且拌合物密实均匀性良好满足要求。
参数范围:Vp=33%、36%、39%、42%。
2.3.4 水胶比试验
试验目的:探讨自密实混凝土的强度随水胶比变化趋势。
试验内容:变化水胶比, 配制满足工作性要求的自密实混凝土, 测定其28天抗压强度。
参数范围:W/B=0.29、0.32、0.35、0.40
2.4 试验结果及分析
2.4.1 净浆流动度试验结果
固定水胶比W/B=0.35, 测定高效减水剂SP的饱和点。
从图1可以看出, 聚羧酸系高效减水剂与水泥的的适应性良好, 表现为饱和点用量低 (1.0%左右) , 在低掺量时也能使浆体具有高流动性, 且流动度经时损失小。
在水胶比W/B=0.35时, 变化粉煤灰掺量得到图2, 可以看出, 粉煤灰最佳掺量为30%左右。
2.4.2 合理砂率试验
由图3的拟合曲线可知, 合理砂率应取βs=40%左右。
2.4.3 最佳浆骨比试验
取砂率βs=40%, 固定水胶比W/B=0.35, 粉煤灰掺量为30%, 测定不同净浆体积含量下的混凝土坍落扩展度, 试验结果见图4。可以看出, 随着拌合物中浆体体积的增大, 拌合物流动性能增加, 表现为坍落扩展度增加。但当浆体体积增加到一定程度时, 坍落扩展度增加不明显, 而拌合物则出现离析泌水现象。综合考虑, 最佳的浆体体积应取Vp=40%左右。
2.4.4 水胶比试验
基本固定砂率、掺合料系数及浆体体积比的取值, 变化水胶比W/B取值0.40、0.35、0.32、0.29, 考察单纯水胶比变化对混凝土性能的影响。试验结果可知, 当水胶比从0.40降至0.29时, 28天抗压强度从62.5MPa增至91.2MPa, 增长幅度高达46%。混凝土强度随水胶比的降低而升高, 这与普通混凝土相似。由此可认为, 水胶比是影响自密实混凝土强度的主要因素。
3 结语
基于本文提出的自密实混凝土配合比设计思路, 在实验室内配制出强度高达91.2MPa的自密实混凝土。在本试验条件下, 粉煤灰最佳掺量为30%, 砂率40%, 浆体体积比40%, 高效减水剂掺量1%左右, 选择不同水胶比可以配制出满足不同强度要求的自密实混凝土。
参考文献
[1]冯乃谦.高性能混凝土[M].北京:中国建筑工业出版社, 1996.
[2]刘广同, 等.基于最佳浆骨比的混凝土配合比设计方法研究[J].混凝土, 2003.
自密实混凝土研究及应用 篇7
自密实混凝土是一种在自重作用下无需振捣即能密实成型的高性能混凝土。即拌合物具有很高的流动性而不离析、不泌水, 能不经振捣或少振捣而自动流平并充满模型和包裹钢筋的混凝土。
近几年来, 由于自密实混凝土的优越性, 自密实混凝土的研究与应用实践在世界范围内广泛展开。我国中南大学等单位于2005年5月26～28日在湖南长沙主办了我国第一次自密实混凝土技术方面的国际研讨会。
2 优缺点
2.1 避免采用振动造成钢模板变形, 内部钢筋、波纹管、预埋件位置偏移。
2.2 消除混凝土振捣施工中的噪音污染, 减轻工人劳动强度, 可加快施工速度、保证和提高施工质量。
2.3 由于配制自密实混凝土需要大量粉煤灰、矿渣粉、硅灰等工业固体废弃物, 有利于资源的综合利用和生态环境的保护。
2.4 因为具有很高流动性能, 能保证混凝土在不利的浇筑条件下也能密实成型, 可避免出现因振捣不足而造成的空洞、蜂窝、麻面等质量缺陷, 应用范围广泛。
2.5 自密实混凝土因使用大量矿物细掺料而降低混凝土的温升, 自密实混凝土有很好的抗化学侵蚀和抗碱骨料反应的能力, 矿物细掺料抗碱骨料反应的有效掺量粉煤灰为30%, 矿渣是40%, 提高其抗劣化的能力, 可提高混凝土的耐久性。
3 自密实混凝土拌合物的性质
自密实混凝土具有良好的流变性能, 具有良好的抗离析性, 能通过较密钢筋间隙和狭窄通道即间隙通过性, 较好的填充能力。
4 自密实混凝土试验配比
4.1 原材料
4.1.1 水泥优先选用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥。
4.1.2 易选用中砂或中粗砂, 细砂和粗砂不易采用。
4.1.3 外加剂优先选用聚羧酸系高效减水剂。
4.2 配合比设计
4.2.1 配合设计原则
高性能自密实混凝土是在较低水灰比条件下, 利用外加剂和掺合料的调节作用, 降低混凝土的屈服应力, 同时混凝土拌合物又具有足够的塑性粘度, 使骨料悬浮在水泥浆中, 不泌水, 不离析, 填充钢筋和模板空隙, 形成致密结构。
4.2.2 配合比设计程序
在配合比设计中, 遵守流动性和抗离析性平衡的原则, 遵循水泥用量、粉煤灰掺量、砂率、外加剂掺量四因素, 以混凝土坍落扩展度、V型漏斗通过时间、箱型试验填充高度、28d标养强度为考核指标建立正交试验表, 确定各种原材料的比例。
4.2.3 配合比验证
(见表2)
4.2.4 混凝土性能
(1) 力学性能
在水胶比相同条件下, 自密实混凝土的抗压强度、抗拉强度与普通混凝土相似, 弹性模量与普通混凝土的相当。
(2) 长期耐久性能
自密实混凝土均具有更高的抗冻融性能, 自密实混凝土中氯离子的渗透深度要比普通混凝土的小, 耐久性更好。
5 施工特点
自密实混凝土由于优异的施工性能, 可大大加快施工速率, 减小劳动强度, 并可避免由于可能振捣不足而引起混凝土的严重质量事故;低水胶比、低温升和大量矿物细掺料, 可保证混凝土的耐久性。
自密实混凝土由于一般凝结时间较长, 早期强度较低, 冬季施工时要注意保温, 自密实混凝土的质量对原材料的变动很敏感, 制作和施工中各环节的控制要求严格, 因此对技术和管理人员的要求高。由于组成材料多, 必须注意搅拌均匀, 目前多采用双卧轴强制式搅拌机搅拌时间比普通混凝土的长1～2倍, 60～180min甚至更长是必要的, 从而避免施工过程离析发生。
投料顺序最好是先搅拌砂浆, 最后投入粗骨料。一般来说, 自密实混凝土更加适合于泵送浇筑。
柱子和墙浇筑前要严格检查钢筋间距及钢筋与模板间的距离可准备一根长钎插捣, 排除可能无法逃逸的空气。
6 结论
目前对自密实混凝土已有的测试方法中在评价自密实混凝土填充性、间隙通过性方面, 取得了较好的效果, 获得了较为一致的认同;自密实混凝土原理已经明了, 在国外已经使用较广, 引进先进的国外技术, 配比优化和外加剂使用, 将使自密实混凝土的应用更加广泛。
参考文献
[1]刘传昆, 张丽红, 周建伟, 邬士旭.C50自密实混凝土试验研究[J].混凝土, 2009年, 第4期 (期) :122-123.
[2]田倩, 姜国庆, 等.自密实高性能混凝土外加剂[J].江苏建筑, 2002 (3) :40-41.
[3]CECS203:2006, 自密实混凝土应用技术规程[S].
[4]JGJ/T10-95, 混凝土泵送施工技术规程[S].