抗裂防水材料(共12篇)
抗裂防水材料 篇1
0前言
加大截面加固法和外包钢加固法是既有建筑修缮加固的常用方法。加大截面法和外包钢法的加固截面很小,给加固施工带来了很大困难,灌浆材料具有流动性大、无收缩、早强及高强等特点[1,2],可适用于薄壁结构的免振捣加固施工。但灌浆材料在加固工程中的应用目前尚未形成成熟的施工工艺和质量控制方法,实际使用中,若加固用灌浆材料选用或使用不当、采取施工方法不合理,灌浆加固材料很可能会出现开裂,从而影响工程质量。灌浆加固施工后出现开裂的原因比较复杂,主要可归结为两方面:一方面是灌浆材料快速水化产生的水化热引起的温度应力造成加固体开裂;另一方面是灌浆加固材料干燥收缩引起的裂缝。前者以贯穿缝居多,后者以表面裂缝为主[3]。研究表明,在水泥混凝土材料中加入粉煤灰、矿粉等掺合料,可降低混凝土的早期强度、降低水化热引起的温度应力,减少干燥收缩,从而改善水泥混凝土的抗裂性能[4,5,6]。此外,加强对灌浆加固材料早期的养护也是避免其早期出现开裂的有效措施。
基于以上原因,本文对既有建筑加固中薄壁结构灌浆加固材料的抗裂性能及其影响因素开展研究,以期通过优化提高灌浆加固材料的抗裂性能,确保加固结构的安全性。
1 原材料及试验方法
1.1 原材料
灌浆材料:Sika214灌浆材料,水∶粉剂=0.15∶1,灌浆材料的性能见表1。
骨料:粒径5~10mm小石子。
粉煤灰采用华能某电厂Ⅱ级灰,45μm筛余9.8%,需水量比101%;矿粉采用上海某新型建材公司S95矿粉,比表面积430m2/kg,28d活性指数101%。掺合料的化学成分见表2。
纤维:12mm杜拉纤维。
1.2 试验方法及试验设计
水化热委托武汉某仪器设备有限公司进行测试,采用仪器为PTS-12S数字式水泥水化热测量系统进行,测试方法参照GB/T 12959—2008《水泥水化热测定方法》,分别测试纯灌浆材料以及掺加15%、20%粉煤灰、20%矿粉的灌浆材料的水化热。
竖向膨胀率测试方法参照GB 50119—2013《混凝土外加剂应用技术规范》附录的相关规定,分别测试纯灌浆材料及掺加15%粉煤灰、15%矿粉的灌浆材料的竖向膨胀率。
%
灌浆加固材料干燥收缩测试及早期抗裂性能测试参照GB/T 50082—2009《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》进行,试验配合比及强度见表3。
2 试验结果与讨论
2.1 水化热
水泥水化热是混凝土及其它水泥基材料早期温度应力的主要来源。温度应力是目前预拌混凝土或其它水泥基材料早期开裂的一个重要因素。R.Springenschmid[7]认为,混凝土的2/3应力来自于温度变化,1/3来自干缩和湿胀。掺加矿物掺合料是降低水泥水化热的最有效措施之一。表4列出了掺合料在不同水化时间的放热总量,其中掺10%和20%粉煤灰的试样在24h的放热量分别为基准试样的94.4%和75.3%,72h分别为基准试样的87.6%和81.7%;掺加20%矿粉后,灌浆材料的水化热有所降低,胶凝材料24h和72h的水化热分别为基准试样的98.7%和92.2%。
因而,掺入粉煤灰可明显减少灌浆材料的放热量并降低早期的水化放热速率,且掺量越大,灌浆材料早期水化热降低越明显,由此可以有效降低灌浆加固材料施工产生的内外温差,这对防止灌浆加固材料因温度应力引起的开裂是十分有利的。
2.2 体积稳定性
2.2.1 竖向膨胀
图1给出了掺加粉煤灰和矿粉的灌浆材料竖向膨胀率的变化规律。从图1可以看出,灌浆材料加水后在塑性阶段出现明显膨胀,在3h时出现峰值,在此之后浆体出现较明显的收缩。掺加粉煤灰和矿粉后,灌浆材料膨胀出现滞后现象,从图中可以看到,掺加15%矿粉后,5~7h浆体膨胀出现峰值,此后浆体出现收缩,24h后竖向膨胀率基本与基准组持平。掺加15%粉煤灰后,浆体的竖向膨胀率远大于基准组和掺矿粉的灌浆材料的膨胀率,浆体在前28h内出现持续膨胀,之后膨胀率趋于稳定。
图1说明纯灌浆材料有一个明显的膨胀峰,即浆体出现先膨胀后收缩,两者未同步进行,掺加粉煤灰和矿渣粉后,由于掺合料的稀释作用,灌浆材料的水化反应有所延缓,膨胀出现滞后现象,其中掺加粉煤灰后,竖向膨胀率达到0.123%,这与试验中采用的粉煤灰所含Ca O含量较高有关,但仍满足GB/T 50448—2015《水泥基灌浆材料应用技术规范》中对竖向膨胀率的要求[8],浆体在塑性阶段以及早期产生一定的膨胀有助于提高灌浆材料浇筑的密实度,膨胀所产生的附加应力对于减小或消除浆体收缩引起的应力也是有利的。
2.2.2 干燥收缩
测试了掺加掺合料和骨料的灌浆加固材料的干燥收缩,见图2。需要指出的是,此处干燥收缩值是指试件在标养3d后测得的收缩值。
从图2可以看出,掺加15%矿粉的灌浆加固材料干燥收缩值略小于基准组,干燥收缩发展基本与基准组同步,60d的干燥收缩趋于稳定,试验结果与文献[9]基本一致。掺加粉煤灰后干燥收缩显著降低,且随着粉煤灰掺量增加干燥收缩减小,当粉煤灰掺量为15%时,其90d干缩率仅为基准组的1/3。这是由于粉煤灰参与水化反应的速度和程度远低于水泥,其火山灰活性需要水泥的水化产物才能激发,在早期粉煤灰对体系的水化抑制作用非常明显,从而也抑制了混凝土的干缩[10]。
因此,粉煤灰的掺入,有抑制胶凝材料浆体早期收缩的作用,并降低大体量构件的水化热。同时,随着粉煤灰掺量的增大,抑制收缩的效果也会更加明显,胶凝材料体系的开裂敏感性明显降低。
2.3 早期抗裂性能
2.3.1 试验室平板法试验
参照GB/T 50082—2009,测试掺加粉煤灰和矿渣粉的早期抗裂性,但从灌浆加固材料的早期抗裂性试验来看,除基准组灌浆加固材料表面有细微裂纹外(开裂面积为4.6mm2/m2),掺加粉煤灰和矿粉的试件都没有出现开裂现象,即开裂面积为0,这与浆体在塑性阶段的膨胀有关,在受约束状态下,加固材料的塑性膨胀可抵消或部分抵消其早期的化学和干燥收缩,使得浆体内部没有因收缩产生足够的应力而开裂。并且由于该测试方法中试验材料用量较少,热量不能在加固材料中聚集形成温差,因而并不适用于温差引起的材料开裂试验。当灌浆加固材料用于大面积施工或构造柱加固时,墙面或柱是否可能会开裂依旧存在疑虑。
2.3.2 现场模拟试验
在前期研究的基础上,现场采用六组配比浇筑了结构柱墙面作了进一步比较试验,表5列出了其中两组结构柱灌浆加固材料配比,设计强度等级为C40,试样柱截面370mm×500mm,高度3.0m,内配主筋8Ø16,箍筋Ø10@100-200,现场试验灌浆加固材料性能见表6。
kg/m3
由表6可知,灌浆加固材料的施工性能良好,坍落度均达到270mm,扩展度都在600mm以上,可用于薄壁结构的免振捣加固施工。从力学性能来看,没有掺加粉煤灰的灌浆加固材料早期强度很高,1d强度可达到29.4MPa,但3d以后强度增长较慢,说明其水化反应主要发生在早期;而掺加粉煤灰后早期强度明显降低,1d强度为19.5MPa,且后期强度持续增长,28d强度可赶上未掺粉煤灰的灌浆加固材料。
为考察灌浆加固材料早期水化放热情况,采用测温仪测试现浇柱子不同部位的温度变化情况,测温点布置如下:在柱子高度1.5m,距表面20mm、185mm及350mm处,布置上表面、上中和上里3个点;在柱子高度0.5m处,距表面20mm、185mm处,布置下表面、下中2个点。图3给出了不同配比灌浆加固材料在不同部位测温点的温度变化规律。表7列出了采用不同配比灌浆加固材料柱子的温度峰值及测点间的最大温差。
从图3可以看出,试验柱在同一截面里中外的温差并不大,而上下截面的温差较大。采用纯灌浆材料加石子作加固材料的柱子内部最高温度及最大温差明显高于掺粉煤灰的灌浆加固材料,构造柱内部最高温度一般出现在浇筑后17~20h。从表7可知,Z-1最高温度达到了58.7℃,最大温差达到了14.7℃,当灌浆加固材料竖向温差较大时,有可能在竖向产生较大的温度拉应力,造成柱子在水平方向出现环状开裂。掺加粉煤灰后,Z-2内部最高温度为50.8℃,最大温差为7.2℃,从而可降低构造柱中的应力,有效防止温差引起的裂缝。
从现场试验结果来看,采用基准配比Z-1的柱和板,出现了开裂现象,而采用优化设计配比Z-2的柱和板均没有出现开裂现象,如图4所示。
黄士元教授[11]从混凝土早期的力学性能分析了早期裂缝的成因。他认为对受约束的混凝土,其开裂条件为:ε=Rp/E>SL,式中:ε为混凝土的应变;Rp为混凝土的抗拉强度;E为混凝土的弹性模量;SL为混凝土的极限应变。即当混凝土所产生的应变大于它的极限应变SL时,混凝土就产生开裂。其认为表征混凝土的开裂参数不是收缩值,而是极限抗拉应变值。
混凝土是一种弹塑黏性体。拌合物成型的最初几小时,还没有形成凝聚结构,此时主要表现为黏塑性;随着水泥水化,塑性减小,弹性增大。成型后4h至8h,弹性模量E从10~102MPa迅速增大到104~105MPa,增加了3个数量级,而在此期间抗压和抗拉强度以正常的速率增长。因此,极限拉应变由2h的4.0×10-3急剧下降,6~8h降到最低值0.04×10-3左右,即极限应变减小到原来的1/100[12]。
目前,市售灌浆材料对早期强度有较高要求,其组成中含有较多早强组分,强度发展较快,若按24h抗压强度达到30MPa、抗拉强度为3.0MPa测算,弹性模量按3.0×104MPa计算,此时极限应变值为10×10-5,灌浆加固材料的热膨胀系数为1.0×10-5/℃,由此可知,当灌浆材料内外温差超过10℃时,就会出现开裂。掺加粉煤灰后,灌浆加固材料最早期强度有明显降低,但其弹性模量的降低幅度更大,按此推论,掺粉煤灰的灌浆加固材料的极限应变值应大于10×10-5,若灌浆加固材料的热膨胀系数还是按1.0×10-5/℃测算,则当灌浆材料内外温差小于10℃时,掺加粉煤灰的灌浆加固材料不会开裂。根据表7,对现场灌浆结构柱温度进行监测,不掺掺合料的灌浆加固材料17.5h时内外温差最大,为14.7℃;掺加15%粉煤灰后,20h时内外温差最大,为7.2℃。从现场加固构件的开裂状况来看,与之前的推论是吻合的。
综上,灌浆加固材料中宜掺加粉煤灰,这样不但可以降低加固材料早期的水化热,防止构造柱因温度应力造成开裂,同时也可以降低加固材料早期的强度及中后期的干燥收缩,可降低其用于墙面加固时因收缩出现开裂的风险;而对灌浆加固材料早期进行保温、保湿养护,可进一步降低构造柱和墙面因温度应力和干燥收缩产生裂纹的风险。
3结论
(1)掺入粉煤灰可明显减小灌浆材料早期的水化放热速率,且掺量越大胶凝材料体系早期水化热降低的效果越明显,掺入矿粉后水化热有所降低,但并不显著。
(2)掺加粉煤灰和矿粉后,灌浆材料的竖向膨胀出现滞后现象,在本文试验条件下,掺加粉煤灰的灌浆材料竖向膨胀率明显大于纯灌浆材料或掺加矿粉的灌浆材料。掺加矿粉后,灌浆加固材料的干燥收缩率有所降低,而掺加粉煤灰后,干燥收缩率大幅降低。
(3)现场试验表明,掺加粉煤灰后,灌浆加固材料的水化放热峰值和最大温差明显降低,早期强度也显著降低;通过优化设计,现场灌浆加固材料的抗裂性能明显改善。
参考文献
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抗裂防水材料 篇2
掺减缩剂水泥稳定碎石抗裂性能研究
对掺减缩剂水泥稳定碎石进行了抗压强度试验、劈裂强度试验和干缩试验.结果表明,减缩剂具有减水效应,掺减缩剂水泥稳定碎石90 d抗压强度和劈裂强度增加,但90 d劈裂应变减小,不利于抗裂性能的提高;掺减缩剂水泥稳定碎石干缩应变大幅减小;水泥稳定碎石掺减缩剂的最佳掺量为2%.
作 者:刘孝江 丁胜 程箭 Liu Xiaojiang DingSheng Cheng Jian 作者单位:刘孝江,丁胜,Liu Xiaojiang,DingSheng(盐城市交通局,江苏,盐城,224005)程箭,Cheng Jian(同济大学道路与交通工程教育部重点试验室,上海,92)
刊 名:现代交通技术 英文刊名:MODERN TRANSPORTATION TECHNOLOGY 年,卷(期): 6(3) 分类号:U414 关键词:水泥稳定碎石 减缩剂 抗裂性能 cement-stabilized macadam shrinkage reducing agent anti-crack performance抗裂防水材料 篇3
关键词:水泥稳定碎石基层;裂缝;预防
中图分类号:U415.12 文献标识码:A 文章编号:1006-8937(2014)29-0156-01
近年来,水泥稳定碎石基层作为公路路面结构的主要承重层,得到了广泛的应用。水泥稳定碎石基层的使用大大提高了公路路面的使用寿命,降低了公路路面发生坑槽和冻害的几率,而且水泥稳定碎石基层材料比较便宜,原料来源丰富,因而得到了大力的推广。但在工程实践中我们发现,随着时间的推移,水泥稳定碎石基层的物理性能开始发生变化,其强度、稳定性、抗渗性开始弱化,导致使用水泥稳定碎石基层的公路在早期阶段容易形成干缩裂缝和低温收缩裂缝,裂缝形成后,在沥青面层与半刚性基层层间会形成一个薄弱点,在温度变化和行车荷载的作用下,该薄弱点的压力逐渐集中,会引起沥青面层的开裂,在荷载的反复作用下,该裂缝会逐渐扩展到沥青表面,形成沥青面层反射裂缝。沥青面层反射裂缝的产生会迅速引起沥青面层出现龟裂等病害,不仅影响了道路的美观和舒适性,而且路面积水顺着裂缝渗入进来,破坏了路面结构,大大降低了公路的正常使用寿命,维修和养护起来也十分麻烦,需要大量的资金投入。因此,水泥稳定碎石基层裂缝是当前公路行业所面临的一大技术难题,也正是由于这一缺陷影响了水泥稳定碎石基层的进一步推广和应用。
1 提高抗裂稳定碎石基层施工质量的措施
1.1 增加沥青面层的厚度
通过增加沥青面层的厚度可以显著的提高基层反射裂缝产生的几率。从国际工程实践中可以看出,在施工中适当的增加15~25 cm厚度的沥青面层厚度,不仅可以降低沥青面层的温度变化,减少加铺层的拉应力,还可以增加路面结构的弯曲刚度,降低接缝处的弯沉差,减少加铺层的剪切应力。同时,可以延长其疲劳断裂寿命。但这种方法的弊端也是显而易见的:①通过增加沥青面层的厚度也增加了路面标高,受到路面标高的限制;②这种方法必然大幅度增加工程施工成本;③在高温天气下,沥青混合料会在高温作用下产生蠕变,引起车辙的产生;{4}增加沥青面层的厚度后,原来的利用水泥混凝土板做路面基层的优势被消弱了,可见,这种措施有一定的局限性。
1.2 在面层与基层之间增加级配碎石层
在工程实践中,施工人员发现,可以用具有一定厚度的优质级配碎石来作为公路路面的上基层,下基层用半刚性材料,这种上柔下刚的组合基层结构能够很好的防止半刚性基层反射裂缝的产生,而且这些级配碎石基层还能起到排水的作用。级配碎石层最好选用特粗式开级配沥青碎石混合料所组成,具有20%~35%的空隙率,可以提供一种散逸运动的方式,能够把交通荷载与环境温度作用下所引起的原水泥混凝土路面板产生的运动消散掉。这种施工手法在国内不大常见,在美国、澳大利亚等国家应用广泛,效果也不错。唯一的缺陷是增加了施工成本。
1.3 加强摊铺质量控制
摊铺环节的质量控制对于提高水泥稳定碎石基层的抗裂性具有重要作用。很多沥青路面裂缝的出现与摊铺环节控制不力有很大的关系。摊铺前,要将道路表面清理干净,不能留有杂物,并洒水将表面润湿。实践证明,在道路下基层施工时在基层洒一些水泥浆,有利于摊铺的顺利进行。同样,在上基层施工时,也要在下基层洒上一些水泥。摊铺时要注意速度的掌控,一般来说,抗裂水泥稳定碎石粗集料含量高、粒径大,如果摊铺机速度掌控不好,很容易发生离析现象。一般情况下,摊铺机速度控制在1.0~3.0 m/min之间,在摊铺前必须认真检查摊铺及碾压设备,以免由于机械故障造成中途停机,摊铺机的夯锤或夯板的振捣频率要均匀一致,避免施工停止问题的出现。每台摊铺机的后面都要有专人负责,主要将对局部出现的集料集中问题进行铲除,然后用合格的混合料进行替代。保证基层的高、厚、平整度达到设计的标准,尤其注意对超高段补强厚度的调整。一台摊铺机最好搭配5辆以上的运料车,运料车卸料时,掌握摊铺机收斗时机,摊铺机不要完全用完受料斗中的混合料,最好留少部分在里面,避免现场摊铺作业出现缺料现象。
1.4 加强抗裂稳定碎石的配合比设计
要提高水泥稳定碎石的抗裂性,就要加强抗裂稳定碎石的配合比设计,配合比设计的原则是既要达到一定的设计强度,又要保证温缩和干缩系数的要求。首先,水泥用量要保证合适的范围内,一般控制在5%~6%之间。如果水泥掺入量太少,会影响稳定碎石的强度系数。如果掺入过多,在强度提高的同时也会带来干缩裂缝的产生。另外,在水泥类型的选择上,不仅要考虑终凝时间长、水化热低等指标,还要考虑抗析强度等指标,抗析强度越大的水泥料越不容易形成裂缝。一般的矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥都有不错的抗析强度,被广泛应用于抗裂性水泥稳定碎石基层施工中;其次,抗裂稳定碎石的集料要满足施工技术规范的要求,一般来说,集料平均粒径越大,水泥对干缩性的影响就越小,在相同条件下,水泥稳定中粗粒土的收缩性较细粒土的收缩性要小得多。因此,对碎石中直径小于0.6 mm的颗粒要进行必要的液限和塑性指数试验。
1.5 提高混合料的拌合质量
均匀性是影响水泥稳定碎石抗裂性的关键因素,为保证抗裂水泥稳定碎石混合料拌和均匀,基层水泥稳定碎石必须采用集中厂拌混和料,拌和厂对于不同规格的集料应该分别堆放,应有可靠的隔离措施。拌合时,拌和含水量应比最佳含水量略高,若气温较高或运输距离较长时应高一些,以弥补混和料运输、摊铺和碾压过程中水分的损失。拌和设备的性能决定了混和料的配料精度和均匀性,在选择设备时,要根据施工的具体情况做出判断,满足工程所需要的配料精度,一般选用生产能力大于400 t/h的高性能拌和机,保证物料的配合比,达到均匀搅拌的效果。同时,最好配有电子计算装置。拌合时要有专门人员负责对拌合时间、水泥剂量、加水量等的控制,对拌合料取样检测时,可以在皮带运输机骤停状态下进行,发现异常应及时调整。
1.6 养生及交通管制
抗裂性水泥稳定碎石基层经过最终碾压后,要进行压实度的检测,保证湿度和高程达到设计要求。合格后立即进行养生和交通管制,养生期间要严禁车辆通行,除了洒水车之外。合理的养生措施不仅可以大幅提高水泥稳定碎石强度,而且可以避免干缩裂缝的形成。对于新铺的水泥稳定碎石而言,随着时间的推移,混合料中的水分开始挥发,形成一定的干缩应力,水分流失的越快,干缩应力就越大。如果养生不及时或者措施不到位,水流流失形成的干缩应力很容易在道路上表面形成干缩裂缝,并越来越大。养生时需要借助洒水车对水泥稳定碎石基层洒水,保持表面湿润,防止水泥混合料中水分流失。遇到高温天气,还要在水泥稳定碎石基层上加铺草帘子和毛毡,再利用洒水车洒水,洒水的次数应根据工程的实际情况来调整。
2 结 语
抗裂型水泥稳定碎石基层优点很多,但其带来的早期裂缝问题也不容忽视。对于施工方而言,要严格做好水泥稳定碎石的配合比设计,加强施工过程的质量控制,严格执行施工技术规范,重视养生工作,确保工程质量。
参考文献:
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抗裂防水材料 篇4
1.1 路面接缝防水方法及不足
传统路面接缝的防水方法, 主要是靠洒布和涂刷黏层沥青或乳化沥青实现, 由于铣刨形成的垂直面凹凸不平, 因此不可能是绝对光滑的平面, 凹陷的部分难以充分喷涂黏接油, 所以新旧路面不可能形成100%充分黏接。渗水发生后, 水分快速进入路面结构, 在高温天气、行车动载和雨水侵蚀的共同作用下, 水分在路面内部加速循环, 加剧了沥青与矿料的剥离, 并且渗入基层。对于养护维修工程, 新旧路面接缝渗水一直以来是工程质量控制的难点和弱点。
1.2 防水贴应用的必要性
新旧路面的接缝渗水是配合比无法解决的, 当今迫切需要新材料来弥补接缝渗水的缺陷。这种材料主要应用于摊铺沥青混合料前的铣刨垂直面上, 待铺入沥青混合料后, 受热拌沥青混合料的热熔和挤压作用, 这种黏接材料开始消熔、变形, 充分填补于接缝处的细小孔隙中, 同黏接油共同作用, 一部分熔入两边的细小孔隙间, 一部分立于接缝处, 起到黏接和密实的作用。
2 防水贴主要功能特点和应用
2.1 材料性能及特点
沥青基的高分子材料具有一定的高、低温特性, 可使材料在高温时不流淌, 低温时不脆裂, 保持形状不发生变化。
2.2 防水贴技术指标
2.3 立面防水贴在机场高速和兰海高速公路养护维修工程中的应用情况
机场高速公路XK1610-XK1603段, 在以往的养护维修中, 主要是以接缝垂直面涂刷黏接油的方法防水, 但是由于接缝不平整、清扫不彻底、涂刷不均匀等因素, 屡修屡坏等不良现象时有发生。采用立面防水贴, 在铣刨垂直面涂刷完黏接油以后, 在纵向和横向四个垂直面都黏贴了双面立面贴, 新铺筑的路面接缝平整、密实、美观。经过雨后反复观察发现, 接缝干燥无积水和渗水现象。
2.4 防水贴施工工艺及操作步骤
(1) 根据铣刨和开槽深度, 选择所需宽度的产品待用。
(2) 用钢丝刷将沥青混凝土立面清刷一遍, 去除浮动尘粒, 均匀喷涂黏接油。
(3) 揭开双面贴一面的隔离纸一段, 延立面用力将胶贴按在立面上, 并用橡皮锒头锤打, 之后边揭隔离纸边用力锤打, 使胶贴完全黏贴在立面上, 不能预先一次性揭去全长隔离纸。
(4) 摊铺沥青混凝土前, 撕去外层的隔离纸。
(5) 若施工温度过低时可用烘枪烘烤, 边烤边黏贴, 或用尼龙钉将预置胶贴钉在立面上 (不可用铁钉, 铁钉会对铺筑设备造成损坏) 。
3 基层抗裂贴主要功能特点和应用
3.1 功能特性
能自行愈合较小的穿剌破损, 可自动填塞愈合较小的裂缝。抗撕裂强度高, 耐久性优良, 能有效阻止裂缝再扩张。能有效阻止和防止基层裂缝的发生和发展, 能有效对放射性裂缝及分叉裂缝进行处理。工艺简单, 不会对环境造成污染。经济效益明显, 人工投入少、无设备投入, 防水效果极佳, 由于其低温柔性好、黏接力大, 贴接压实后形成永久性无缝隙的黏接层, 使雨水不能进入基层裂缝。
3.2 抗裂贴作用机理分析
沥青路面基层抗裂贴的力学效应表明, 高分子聚合物材料作为一个应力吸收膜, 本身属于一种柔性、韧性、高弹材料可吸收基层裂缝向上发展的应变应力, 从而延缓裂缝反射到路面结构部分的时间。抗裂贴还具有嵌锁咬合作用, 能显著提高开裂断面抗剪切和传荷能力, 间接地提高了基层强度和稳定性。沥青基的高分子材料具有良好的高低温特性, 可使材料在高温时不显著变形和流动, 低温时不会发生脆裂破坏, 保持形状和作用机理不发生变化。
3.3 抗裂贴的优点
(1) 应力吸收及抗开裂。高分子抗裂贴在沥青面层中, 能够将车轮接触的下面层压力和轮载边缘以外区域受到的应力分散, 在两块受力区域之间形成缓冲带, 使此处应力逐步减小, 减少应力集中对沥青面层的破坏, 从而有效地延长路面的寿命。
(2) 整体的稳定性。高分子抗裂贴凭借其良好的抗拉强度及黏接性可以将下层裂缝两侧连接起来, 形成75~100mm宽的绝对的整体防护层。
(3) 较好的抗低温开裂。由于高分子抗裂贴具有较强的抗拉强度。其在沥青基层中的应用, 可以提高基层的横向拉伸强度、抵抗较大的拉应力而不至于破坏。即使局部区域产生裂纹, 在裂纹处的应力集中, 经高分子抗裂贴的传递而消失, 裂纹也不会发展到面层而破坏路面。
3.4 抗裂贴施工工艺及操作步骤
(1) 根据基层裂缝的宽度选择所用抗裂贴的规格, 通常有24cm、32cm和48cm三种, 5cm以上宽的裂缝选用至少32cm的抗裂贴, 5cm以下的裂缝选用至少24cm的抗裂贴。
(2) 使用电动刷子、吹风机对选择使用抗裂贴的裂缝进行清洁处理, 裂缝表面须平整 (宽度大于5cm的裂缝须先灌注处理) , 无大的突起、凹陷、松散、碎石或油痕、油脂及其它杂物, 如有较大坑槽及破损等缺陷必须先修补。
(3) 将抗裂贴背面的隔离纸张揭去, 无黏性物面朝上, 以裂缝为中心线将抗裂贴平整地贴在基层上。气温低于0℃时需先刷胶或者火烤, 再黏贴。
(4) 如遇不规则的裂缝, 可用裁纸刀或剪刀将抗裂贴切断, 按裂缝的走向跟踪黏贴。但在抗裂贴与抗裂贴的结合处, 要形成50~60mm的重叠。
(5) 将抗裂贴熨贴至地面, 并采用小型压实设备压实, 不能有气泡、皱褶和鼓起现象。
(6) 在基层黏贴抗裂贴的施工完成后, 避免对抗裂贴表面的污染和破坏。
4 结束语
对施工环节进行把关, 尤其对混合料摊铺、压实、接缝质量控制要一丝不苟。重视每道工序细节, 细节决定成败。防水贴和抗裂贴的应用不仅是重视科技创新和大胆应用新材料的结果, 也是养护施工精细化的具体体现。同时也是一种低碳、环保、绿色、高效的施工方法, 可明显降低养护费用、节约资源、节约能源、减少环境污染, 有利于公路养护可持续发展。
参考文献
[1]JTGF40-2004.公路沥青路面施工技术规范[S].北京:人民交通出版社, 2004.
[2]JTGHJ10-2009.公路养护技术规范[S].北京:人民交通出版社, 2009.
抗裂防水材料 篇5
摘要:建筑施工技术作为建筑施工的重要组成部分,混凝土因其综合施工性能优越而在许多的建筑工程中发挥着无可替代的作用。混凝土裂性差直接影响到混凝土施工工程的质量安全和使用寿命,是我们相关技术人员面临的重要混凝土技术问题。
关键词:建筑施工;混凝土;抗裂性;产生原因;防治对策
混凝土技术在建筑施工中的重要地位是不容置疑的,但是裂缝的出现一直是混凝土工程不可避免而又危害甚大的问题,是我们工程技术人员密切关注的重点课题。只有分析找出混凝土裂缝产生的原因并有针对性地提出防止对策,才能从根本上提高混凝土的抗裂性,保证工程整体的质量安全。
1.混凝土裂缝产生原因
从结构组成上来分析,混凝土并不是一种单一物质构成的,而是混合材料,主要包括有砂石、水分、固定气体和一些添加剂。在成型过程中极易受到外界因素如温度、气候、湿度、压力和内部因素如水泥膨胀造成的应力影响而发生形变。一旦这种形变超出了混凝土水泥自身的承压范围就会对混凝土造成拉伸或弯曲作用力,使其表面产生细小裂缝;如果不及时对这些细小裂缝进行填补处理,在工程后期就会受到各种因素影响而逐渐扩大、相连,最终形成较大的可见裂缝,严重影响工程质量安全,甚至造成毁灭性后果。
混凝土裂缝产生的原因除了上述自身物理作用因素和外界自然环境因素之外,还有很大一部分是由于人为因素而产生的。设计人员参照标准有误致使方案中混凝土用量和配比有错;施工人员不按照规定要求的施工方法进行规范化施工;混凝土后期养护维修工作不到位;建筑物受到水土沉降的作用;混凝土成型后运输和储藏方式不当、地点不对都在很大程度上导致混凝土裂缝的产生。
2.防治混凝土裂缝的有效对策
2.1混凝土原材料质量与配比控制
在建筑工程中,混凝土的抗裂性主要是由其原材料来决定。只有控制对了混凝土原材料的质量和配比,才能从根本上确保混凝土部件整体抗裂性能。作为最有效的裂缝防治措施,对混凝土原材料质量和配比的控制工作要全程狠抓,在选择材料时要考虑到工程实地情况选用最适合施工当地的原材料,同时对其质量进行全面检查,一旦发现质量不达标的.材料坚决不准许进入施工现场,要求退换,绝不姑息;在混凝土原材料配比阶段时,要严格按照施工方案要求进行合理的配比,不能有任何马虎,对于一些小细节更是重点关注,对每一种混凝土原材料都要进行性能测试和过秤检查,加强原材料重量控制,争取混凝土配比做到科学无误,不会有任何裂缝的出现。
2.2混凝土强度设计
在混凝土原材料确J无误以后,其强度设计环节也是防止裂缝产生的有效环节之一。混凝土的抗拉强度将会直接影响到其自身抗裂性,而且混凝土强度等级也与抗裂性有着间接影响关系。所以在混凝土强度设计阶段尽量要设计出高强度的混凝土来提高它的综合抗裂性。在成本允许的条件下,混凝土强度应同时满足抗裂性良好和抗拉强度高两大特点。
2.3混凝土浇筑过程裂缝控制
在实际施工中,混凝土在设计和配比过程之后就要进行浇筑了,就裂缝控制而言,这个阶段最为关键,因为人为、自然以及混凝土内部反应能多种因素能够共同作用导致裂缝产生,所以我们要对其有足够的重视。将混凝土浇筑在垫层的薄板面上,会因为该平面的地基水平位移或垂直沉降使得混凝土产生裂缝。在浇筑过程中,还要保证填筑材料的密度和种类,要完全符合施工设计标准才行,同时垫层面的要相对平整,以达到施工要求规定为最适宜平整度。
2.4混凝土施工时期的选择
混凝土在浇筑过程中受到外界因素如温度、气候、湿度的影响较多,这就对混凝土施工的时间段选择提出了一个问题。究竟如何合理选择施工时期以使得环境因素对混凝土施工的影响最小,保证混凝土的抗裂性。
自然因素对混凝土的作用主要是通过其中水分的流通来实现。在温度较高、湿度较低的条件下,混凝土内部水分较往常时候更易散失,在未达到初凝时间就已经过量失水,致使混凝土凝结过早,没有达到指定的强度;同时失水使得混凝土内部结构收缩,产生拉应力,因而出现裂缝。水分的流失是混凝土出现裂缝的主要内部成因,而环境因素又是造成水分流失的主要原因。
2.5混凝土运输、储藏时的注意事项
针对混凝土在搬运储藏中因物理碰撞导致的裂缝产生,我们就要从其运输和储藏阶段着手。首先,减少混凝土搬运次数和事件,用最合适的方法将混凝土在最短时间内就进入仓库储藏,不会因暴露在外界环境过久而造成不必要的裂缝产生。然后,在仓库储藏阶段要对混凝土进行振捣工序,从而使得混凝土充分密实,紧贴垫层,尽量控制不会有空隙出现,减少裂缝产生的机会。最后,要对入库混凝土时刻检查以确保不会有初凝现象的出现,杜绝一切裂缝隐患。
2.6混凝土的养护工作
对已成型的混凝土面板实施全面养护工作至关重要。好的养护工作能够在短时间内大大提升混凝土的强度至预定值,同时能够有效减少裂缝的出现几率。根据实际施工数据显示,经过细致养护的混凝土面板强度是经过粗略养护混凝土面板强度的两倍,前者的使用寿命也远远超过后者,这一点充分证明了养护工作对混凝土的重要性。在混凝土成型之后,工程养护人员还要采取防护措施避免其直接暴露在空气之中,或者受到雨水的浇淋和阳光的直射。将混凝土养护工作做到完善,不仅能增强其强度,还能减少裂缝产生,具有非常显著的抗裂性效果。
3.结语
抗裂防水材料 篇6
关键词:水利施工;大体积混凝土;抗裂技术
混凝土是我国水利工程施工中的一项重要的施工材料,混凝土结构的稳定性往往会对水利工程的安全性与稳定性造成直接的影响作用。一般来说,水利工程施工中的混凝土结构具有较大的截面尺寸,其内部组成结构中的水泥部分在进行水化反应之后,容易产生大量的热量从而引发整个混凝土结构的变化使其受热发生膨胀,成为造成我国水利工程施工中出现大体积混凝土裂缝的主要原因。
一、水利施工中大体积混凝土裂缝的主要形式
(一)混凝土裂缝中的温差裂缝
由于混凝土结构中的水泥在进行水化反应之后会产生大量的热量,使得混凝土的内部与表面之间存在着严重的温差。通常情况下,在进行水利工程的混凝土结构的整体浇筑时,要求其进行一次性的整体浇筑,这就容易使得其在浇筑完成之后,造成大体积混凝土结构内部的水泥迅速的发生水化反应而产生一定的热量,并进一步使得其所产生的热量在内部聚集而不能进行有效的散发,从而使得大面积混凝土结构的表面出现拉应力而内部出现压应力,一旦其内外的温度差超过了混凝土的实际抗拉强度,就会出现水利工程的大体积混凝土裂缝现象。
(二)混凝土裂缝中的收缩裂缝
由于混凝土在进行散热和硬化的过程中往往会产生非常大的收缩应力,尤其是在水利施工中大体积的混凝土结构中,一旦其所产生的应力比混凝土结构所能承受的实际抗拉强度大,就会使得大体积混凝土出现收缩裂缝。此外,在水利施工中的大体积混凝土结构中,在水泥与水的比例适中,且其自身所产生的收缩量值也相对稳定的情况下,一旦其与温度收缩相叠加,就会使其所承受的应力不断加大,从而进一步导致其出现收缩裂缝的现象。因此,混凝土的收缩特征通常会被当做水利工程施工中的一项比较重要的性能指标[1]。
二、水利施工中大体积混凝土抗裂技术分析
(一)大体积混凝土温差裂缝的抗裂技术分析
混凝土内外结构的温差变化是引起大面积混凝土结构裂缝的重要原因,因此对于水利施工中大体积混凝土抗裂技术进行充分的分析,能够有效的提升混凝土结构的稳定性与可靠性。
1.合理的控制大面积混凝土的初始温度:要想从根本上解决由温差而造成的混凝土裂缝,就要求我们必须合理的限制混凝土的初始温度。尤其是在气温较高的季节,由于刚出机口的混凝土拌料的温度通常会比较高,所以为了有效的控制混凝土的初始温度,就要求我们必须对其采取合理的降温措施来对其进行人工降温工作。
2.充分的提高混凝土的捣实强度:我们所说的混凝土捣实工作所指的就是将入模的混凝土完成相应的成型与密实工作的过程。这就要求我们在混凝土浇筑入模之后,必须马上对其进行充分的振捣工作,确保新入模的混凝土能够全面的充满模板中的每一个角落,并及时的将模板中的气泡排出,来进一步提高混凝土拌合物的均匀性与密实度。而在实际的大体积混凝土的捣实工作时,我们可以选择两次振捣的技术,来合理的提高混凝土的结构强度,从而进一步提高水利工程施工中大面积混凝土的抗裂性能[2]。
3.合理的控制混凝土的浇筑厚度:在进行大体积混凝土的浇筑工作时,通常需要将其分为全面分层、斜面分层和分段分层这三个重要部分。其中,运用全面分层法进行大体积混凝土的浇筑工作时所需要的浇筑强度一般较大,而斜面分层法所需要的混凝土浇筑强度则通常较小。因此,在实际的水利工程施工中,要求施工人员必须依据混凝土结构的实际结构与尺寸和实际的供应能力,来为其选择相应的浇筑方案。现阶段,我国各大水利工程施工中所运用的更多的是斜面分层法。
(二)大体积混凝土收缩裂缝的抗裂技术分析
1.选用质量更高的水泥:由于水泥的水化反应所产生的热量是导致混凝土结构出现裂缝的重要原因,因此,在进行水利工程混凝土材料的选择时,要求其必须选用具有低发热量以及低含碱量的水泥来作为基础的混凝土材料,确保其所选用的水泥具有高强度一起良好的可塑性且具有较长的初凝期等。
2.进行砂石骨料的合理选择:在混凝土实际的结构组成中,骨料所占的体积往往是整个混凝土体积的80%~83%,这就要求我们在进行混凝土砂石骨料的选择时,必须充分的考虑实际的工程施工需要,来尽可能的选取膨胀系数较小且级配更高的骨料,同时要求其要适当的规划混凝土中细石粉与宽石粉的含量,促使其在提高实例工程项目施工的安全性與可靠性的同时,也能够有效的提高混凝土的耐久性与密实性,从而进一步提高水利工程施工的大体积混凝土的抗裂性[3]。
3.合理的控制水泥的用量和混凝土的水灰比:在进行实际的混凝土配置工作时,要求其必须充分的结合水利施工的实际特点,尽量的减少水泥的使用量,同时要求其必须合理的控制水灰比,促使其既能确保水泥具有一定的保水性,同时也能具备相应的流动性和粘聚性,促使其所配置出的混凝土能够充分的满足水利施工的具体需要,使其能够更好地完成混凝土的浇筑工作。
4.为其选取质量更高的掺合料:掺合料的质量是影响混凝土强度与使用寿命的重要因素。在进行水泥掺合料的选择时,要求我们必须对其进行有效的试验,来选取更加符合水利施工要求的具有充分活性的掺和材料,其中,由于粉煤灰的实际含硫量与含碱量通常较低,且其所需的水量也比较少,因此可以将其合理的掺在混凝土中来使用,这样不仅能够有效的提高混凝土的耐久性与抗渗性,同时也能合理的提高混凝土的抗拉强度,使得混凝土内部的碱骨料反应能够得到合理的抑制,从而进一步提升水利施工中大面积混凝土的抗裂能力。
5.进行砂石骨料的合理选择:在混凝土实际的结构组成中,骨料所占的体积往往是整个混凝土体积的80%~83%,这就要求我们在进行混凝土砂石骨料的选择时,必须充分的考虑实际的工程施工需要,来尽可能的选取膨胀系数较小且级配更高的骨料,同时要求其要适当的规划混凝土中细石粉与宽石粉的含量,促使其在提高实例工程项目施工的安全性与可靠性的同时,也能够有效的提高混凝土的耐久性与密实性,从而进一步提高水利工程施工的大体积混凝土的抗裂性。
6.选用合理的外加剂:将高效的减水剂与引气剂进行复合使用,能够有效的控制大体积混凝土单位水泥的胶凝材料含量与用水量,从而使其能够更好地对新拌混凝土的工作度起到一定的改善作用。外加剂的合理添加与使用,不仅能够充分的提高硬化混凝土的耐久性和变形,同时也能有效的促使混凝土向高性能化发展。
结语
随着我国经济的不断进步与科学技术水平的不断提高,我国的水利工程事业也实现了进一步的发展进步,同时,人们对于水利工程施工的质量水平要求也越来越高。在我国各大水利工程施工中,受各种因素的影响作用,使得其通常会出现大体积混凝土的裂缝,从而对整个水利工程施工的安全性与可靠性造成不小的影响作用。因此,我们必须采取有效的措施,来对水利工程施工的大体积混凝土裂缝进行充分的预防与修复。
参考文献:
[1]庄树梅.浅析水利施工中大体积混凝土抗裂技术[J].科技创业家,2014,(7):21.
[2]雪刚,赵娜.水利施工中大体积混凝土抗裂技术的应用[J].企业技术开发(下半月),2014,(4):46-47.
混凝土抗裂配合比试验及材料管理 篇7
1 混凝土材料性能变化及单位用水量的控制
1.1 水泥和单位用水量
目前市场上供应的水泥品种较多, 质量也参差不齐。不同的普硅水泥其性能对混凝土的抗裂性能影响较大。
1.1.1 水泥的标准稠度用水量与单位用水量
从水泥标准用水量与等稠度胶砂强度试验看, 水泥的标准稠度用水量差异较大, 单个标准稠度用水量在122~144ml之间, 标准稠度在24.3%~28.4%, 两者用水量差异达18%;各厂家品牌水泥之间的用水量差异在9.8%~14.2%之间。
水泥胶砂强度试验采用固定用水量法, 我们注意到, 由于此时胶砂流动度不同, 流动度在154mm~170mm之间, 两者流动度差异为9.4%;若水泥按混凝土要求采用等稠度的胶砂制作试件, 水泥强度下降明显。由此, 我们认为水泥净浆流动度的大小和水泥温度是直接影响混凝土单位用水量的主要因素 (见表1) 。
1.1.2 水泥净浆流动度与单位用水量
根据不同厂家水泥与外加剂适应性试验表明:在保持等稠度胶砂流动度的情况下, 不掺外加剂时, 单位用水量在229~242ml之间, 单位用水量差异5.4%;掺用外加剂时, 单位用水量在180~201ml之间, 减水率在23.1%~16.9%之间, 掺外加剂后单位用水量差异为10.5%, 对于外加剂对水泥的分散性能上, 差异更大, 流动度在75~197mm之间 (见表2) 。
1.1.3 水泥温度与单位用水量
通过对不同温度水泥的试验, 水泥温度对单位用水量及胶砂强度有较大的影响。当水泥温度为37℃时, 用水量加1.5%, 28天抗压强度降低6.4%, 抗折强度降低1.2%;当水泥温度为57℃时, 用水量增加3.0%, 28天抗压强度降低10%, 抗折强度降低3.4% (见表3) 。
1.2 不同掺量矿物掺合料与单位用水量
⑴目前市场供应的粉煤灰质量差异较大。优质粉煤灰对混凝土性能的改善作用大, 试验表明, 用优质粉煤灰进行不同掺量单掺时, 当掺量为30%时, 胶砂减水率为8%, 随着粉煤灰掺量的增加, 胶砂减水率增加;当粉煤灰掺量为60%时, 胶砂减水率为11%, 其减水效果具有普通减水剂功能。不同掺量矿粉单掺时, 当矿粉掺量为30%时, 胶砂减水率为2%, 矿粉掺量小于等于50%时, 其胶砂减水率随掺量的增加而增加;当掺量为60%时, 胶砂减水率减少。
优质粉煤灰和矿粉都有减水增塑作用, 两种掺合料的减水效果, 优质粉煤灰比矿粉明显。当优质矿物掺合料与高效减水剂共同作用时 (即双掺) , 在保持相同胶砂流动度的情况下, 双掺的复合减水和塑化效果更为明显, 其减水率大于单掺减水剂的砂浆流动度, 当使用较差粉煤灰时, 随着粉煤灰掺量的增大, 其需水量也增大 (见图1) 。
⑵不同掺量优质矿粉掺合料复元组合的胶砂试件单位用水量和强度增进率。
从表4看出, 对于不同矿物掺合料的复元组合与基准比对减水效果以及对混凝土早期、后期强度的贡献 (见表5) 。
⑶矿物掺合料复元组合能降低早期 (3d) 强度及提高混凝土后期强度增进率 (见表6) 。
表6试验表明, 在保持相同水胶比的前提下, 复元组合掺合料替代水泥达到有效降低混凝土的水化热效果。
1.3 天然砂、机制砂及不同比例搭配时的单位用水量
目前因砂、石资源短缺引起的混凝土质量波动, 是我们急需关注的问题, 我们对使用的天然砂、机制砂和不同比例搭配在相同单位用水量的情况下, 进行流动度和强度的对比 (见表7) 。
使用天然砂、机制砂在相同用水量时, 对胶砂强度影响不大, 但对流动度有较大的影响, 以目前市场天然砂作比对样, 使用机制砂胶砂流动度减少6.9%;若要达到较大的流动度, 则天然砂与机制砂要进行合理搭配。
从表8看, 若全部采用机制砂, 则出机坍落度比用天然砂降低24%, 扩展度降低19%, 30分钟坍落度损失比用天然砂降低11%, 扩展度降低19.2%。
2 防裂混凝土材料控制和配合比的设计
防裂混凝土是高性能混凝土的细化, 其配合比设计的关键以最小的单位用水量控制混凝土拌合物达到施工要求的和易性和流变性能, 减少坍落度损失;在混凝土硬化过程中, 降低水化热、减少混凝土的自收缩和控制混凝土的早期开裂。对此, 必须对材料性能和混凝土的配比设计进行严格的检验和科学管理。
2.1 原材料性能控制
混凝土原材料除按《预拌混凝土》GB/T14902所规定的材料检验项目外, 根据裂控要求和我们的实践, 尚应做其他性能的检验, 特别是影响混凝土单位用水量和流动度性能的相关原材料因素。水泥是混凝土中主要的活性胶凝材料, 其性能的优劣直接影响混凝土的工作性能。在实践中, 我们经常碰到, 同一种外加剂在不同品牌的水泥中使用的效果不一样, 而同一品牌水泥对外加剂的适应也是有变化的, 且差异也较大, 特别是掺外加剂对水泥净浆流动度的大小直接反映外加剂对水泥的分散作用, 外加剂对水泥分散作用大, 其净浆流动度大, 减水率高, 反之就小。
由表9表明, B水泥由于净浆流动度仅为90mm, 当采用等稠度胶砂强度时, 用水量增加5.2% (见表9) , 3天、28天强度分别下降14.1%和8.2%。表中D水泥净浆流动度为185mm, 采用等稠度胶砂强度, 用水量增加2%, 3天、28天强度下降8.3%和4.4%。在实际生产中, 也验证了使用不同品牌水泥, 在相同水泥用量和保持同稠度时, 混凝土强度的增长差异较大。
从上述试验说明, 胶砂减水率与净浆流动度对胶砂强度和混凝土强度的影响是一致的。因此, 在配制混凝土配合比前, 对材料的性能除按标准需求检测项目, 尚需加强以下几个方面的控制:
⑴水泥:加强批水泥与外加剂适应性试验, 根据我们的多年实践经验, 掺外加剂的胶砂减水率≥18%, 净浆流动度≥180mm, 应作为预拌混凝土企业对水泥厂家的新要求。
⑵掺合料:将细度、烧失量、需水量比作为必检项目, 检验批可以缩小, 每月测定常用掺合料不同
⑶骨料:要进行搭配试验, 选择需水量小的搭配比例。
⑷外加剂:除水泥外还需加强对粉煤灰和矿粉的适应性试验。
2.2 防裂混凝土配合比设计
防裂凝土配合比设计除按普通混凝土设计方法外, 还需遵循以下几个原则:
⑴在满足施工要求的条件下, 尽量采用较小的混凝土坍落度。基础梁及低层楼面, 屋面用的混凝土坍落度宜小于120mm;柱、墙用的混凝土坍落度宜小于150mm;高层用混凝土坍落度根据泵送高度控制在180mm左右。
⑵采用较小水胶比和砂率, 水胶比≤0.60。
⑶90d干缩率宜小于0.06%。
⑷尽量采用复元组合掺合料替代水泥, 达到有效降低水化热和混凝土的绝热温升抑制混凝土早期开裂, 提高后期强度。
3 注重材料和配比的科学管理
要真正按掌握材料性能为用户提供防裂要求的优质混凝土, 还需进行科学管理。
⑴内部管理:在明确材料质量的基础上, 确定从材料采购、进货验收、配比计算审核、开盘鉴定、计量控制、混凝土拌合料检查、现场抽查的管理要求, 并对各关键环节落实监视检测, 目的在于控制生产过程, 确保监视检查的对象和内容符合要求。要加强粉料库的管理, 不同厂家、强度等级的水泥、不同等级的粉煤灰都必须分库贮存, 严禁混库;按防裂混凝土配合比设计要求, 进行混凝土坍落度、水胶比、出机温度及混凝土绝热温升的复验, 必要时, 进行混凝土干缩试验;每月定期对材料、工艺、成品等监视检测数据进行统计分析, 用分析结果指导管理工作;内部应建立材料质量综合评价体系, 定期发布材料质量信息, 指导经营人员和材料部按指定的范围内收取“甲供水泥”。
⑵外部管理:首先与材料供应商提出质量要求和签订质量合同。合同要进行有效管理, 做到及时与厂家沟通, 使材料商真正了解混凝土的质量需求和供应材料的实际质量;在提供混凝土给用户时, 也要与施工单位进行多方沟通, 要进行现场混凝土的抽查, 要督查现场加水、试件的制作养护情况。
4 结束语
通过以上分析得出, 任何一项工程, 都必须确保材料的合理应用, 优化防裂混凝土的配合计划, 应作出预拌混凝土厂家的重要管理措施, 实施有效管理。
参考文献
抗裂防水材料 篇8
本文为提高刚柔复合式路面耐久性, 以高温软化点和低温延度为指标开发刚性基层抗裂材料, 将全面测试抗裂材料的基本性能, 系统分析材料组成、比例对抗裂材料的低温柔韧性和高温稳定性的影响, 为刚柔复合式路面更加耐久的应用奠定基础。
1 实验
1. 1 原材料
1) 基础沥青。本文所用的沥青为SK70 号基质沥青, 按照JTG E20—2011 公路工程沥青及沥青混合料试验规程的试验方法测试基质沥青的各项指标如表1 所示, 其各项指标均符合JTG F40—2004 公路沥青路面施工技术规范的要求。
2) 改性剂。
a. 高分子延展型改性剂。本文选用的高分子延展型改性剂为SBS-1301 线型, 作为建筑沥青和道路沥青的改性剂可明显改进沥青的耐候性和耐负载性能。SBS技术指标见表2。
b. 高分子弹性改性剂。本文选用的高分子弹性改性剂为废旧的橡胶粉, 主要用于运动场、防水卷材、工程轮胎、橡胶制品、塑料制品改性等领域。试验中橡胶粉的细度为30 目。
3) 助剂。本文采用的助剂是一种低分子量非晶态的共聚物, 由丙烯、乙烯为原料聚合而成。其具有较好的耐水性能, 能够提高沥青材料的高温、低温性能, 增强沥青材料的粘结性能, 广泛用于防水卷材中。
4) 填料。本文选用优质石灰粉作为填料, 用以增加沥青材料的高温稳定性能。
1. 2 试验方法
1) 基本性能试验。基本性能试验参照JTG E20—2011 公路工程沥青及沥青混合料试验规程的规定对改性沥青材料进行针入度、软化点、延度、离析、老化等试验。
2) 低温柔韧性试验。参照GB T328. 14—2007 建筑防水卷材试验方法中沥青防水卷材—低温柔性方法进行试验, 参照GB23441—2009 自粘聚合物改性沥青防水卷材采用冷弯温度评价其低温性能。
3) 高温稳定性试验。参照GB T328. 11—2007 建筑防水卷材试验方法中沥青防水卷材—耐热性方法进行试验, 并结合上层沥青混合料施工终压温度以及沥青层工作环境进行高温性能评价。
2 结果与讨论
2. 1 抗裂材料开发
选择SBS和胶粉单一材料加入到沥青中, 并添加适量助剂和填料, 进行以软化点、延度为指标的温变性能试验。结合高、低温性能初选胶粉或SBS作基础添加剂, 并添加另外一种材料, 确定抗裂材料配比。试验结果如图1 ~ 图6 所示。
从图1, 图2 可以看出, 随着掺量的增加, 改性沥青的软化点、延度都有不同程度的增加, 其变化规律基本一致。其中SBS改性沥青的高温性能、低温性能提升能力最强, 相比而言胶粉对高温耐温变性能提升性能不明显。因此, 选择SBS为抗裂材料的基础添加剂, 后续将以SBS掺量8% , 12% 和16% 为基础添加胶粉, 进行以软化点、延度为指标的温变性能试验。
从图3, 图4 可以看出, 胶粉对SBS改性沥青高温软化点有一定的提高功效, 随着SBS含量的增加, 胶粉对SBS改性沥青的高温性能影响逐渐减小, 而延度呈现先增大后减小的趋势。考虑材料的抗高温耐温变性能确定SBS∶ 胶粉∶ 沥青 ( 8∶ 30∶ 100 ~ 12∶ 30∶ 100) 为优选配比。后续将添加4% 的助剂, 研究填料对抗裂材料的性能影响规律, 确定抗裂材料配比。
从图5, 图6 可直观看出, 填料对复合沥青材料的高温性能有明显的改善作用, 填料用量增加, 则复合改性沥青的软化点逐渐提升, 在用量大于30% 后有减缓的趋势; 而复合沥青材料的低温延展性能逐渐降低。原因在于填料的加入致使部分沥青粘结料裹覆于其表面, 沥青材料之间的连接基团减少, 故其延展性能逐渐降低。结合施工需求, 确定抗裂材料优选配比为A ( 8∶ 30∶ 30∶ 100) 和配比为B ( 12∶ 30∶ 40∶ 100) 。
2. 2 抗裂材料基本性能研究
刚性基层抗裂材料是由沥青、SBS改性剂、胶粉、填料等按一定比例配置而成的聚合物改性沥青材料, 按照JTG E20—2011 公路工程沥青与沥青混合料试验规程对优选配比A和B进行基本性试验, 试验结果如表3 所示。
从表3 可以看出, 两种优化配比的抗裂材料的基本性能都维持在较高的水平, 满足中华人民共和国交通运输行业标准JT/T798—2011 公路工程—废胎胶粉橡胶沥青的技术性能要求。相比较而言, 配比A的相关性能优于配比B, 短期老化后, 两种配比的抗裂材料性能相差不大。
2. 3 抗裂材料低温柔韧性能研究
抗裂材料在低温环境下延展性明显下降, 并具有一定的脆性。然而, 刚性基层并没有因为气温下降而轴载减小。对优选配比A和B进行低温柔韧性能研究。试验结果如表4 所示。根据同济大学谈至明教授的研究结论为在加铺层10 cm以下的抗裂材料所处深度的极限温度为- 10 ℃ 。
通过表4 可以看出, 掺量大于4% 的SBS改性沥青均满足低温性能的要求, 抗裂材料也均满足低温性能的要求。为直观的分析各因素对抗裂材料低温性能的影响, 将其分类绘制直观图进行系统说明, 如图7, 图8 所示。
从图7 可以看出, 随着SBS掺量的增加沥青材料的抗低温性能逐渐提高, 并且低温性能的渐变率逐渐下降。很明显, SBS加入沥青增强了材料的延展性能, 在低温环境下改性沥青的脆性表现逐渐不明显。结合图8 延度试验结果分析: SBS的加入使得沥青内聚力增加, 表面分子间的粘聚力增加, 在低温环境下任意方向的变形, 拉应力均能够较好的缓和, 宏观表现为低温抗弯性能增强。各材料成分中, 橡胶起到增加弹性的作用, 而填料起到填充空隙、增加骨架及抗压的作用, 所以橡胶及填料对沥青的低温性能的改善均建立在SBS改性沥青的基础上。
2. 4 抗裂材料高温稳定性能研究
为研究抗裂材料在上层沥青混凝土施工过程中的高温稳定性能, 对优选A和B进行高温稳定性能试验, 试验结果如表5 所示。考虑沥青混合料在铺筑过程中, 由摊铺到碾压完成这个过程中沥青混合料温度的变化, 根据长沙理工大学郑健龙教授及孙洁《热拌沥青混合料施工压实过程中温度场变化规律研究》的研究结论, 认为有效压实时间30 min内, 6 cm沥青混合料的温度可降低到110 ℃ 。
为直观的分析各因素对抗裂材料高温性能的影响, 将其分类绘制直观图进行系统说明, 如图9, 图10 所示。
从图9 可以看出, 随着SBS掺量的增加沥青材料的耐热性能逐渐提高, 并且耐热性能的渐变率逐渐下降。加热60 min, SBS掺量的增加对耐热性能的提高逐渐不明显。表明在长时间的加热状态下, 高温性能较强的沥青材料也会发生软化, 耐热性能逐渐下降。SBS加入沥青中在结构上加固了沥青的稳定性, 在长时间的高温状态下, 能量逐渐累积, 沥青中局部稳定性下降, 轻组分逐渐流淌, SBS对沥青的结构稳定作用逐渐降低, 故耐热性能下降。在上层沥青混合料摊铺、碾压过程中很少出现持续60 min的高温加热作用, 故以持续加热30 min为时限分析抗裂材料的耐热性能。
从图10 可以看出, 随着SBS掺量的增加沥青的软化点和耐热性逐渐增加, 其中软化点与SBS掺量基本呈线性关系, 而耐热性的增长趋势逐渐减小。总体而言, 软化点和耐热性呈现了明显的相关性, 在设计、施工过程中提高沥青材料的软化点对提高抗裂的耐热性能具有直接作用。
3 结论
1) 开发了用于刚性基层裂缝控制的沥青材料, 能够在较高的温度下保证不软化, 在低温环境下不发生脆性破坏。且满足我国相关行业标准的技术要求。
2) SBS掺量的增加使沥青材料的低温柔韧性、高温稳定性逐渐提高, 并且低温性能的渐变率逐渐下降。在SBS改性沥青中添加橡胶、填料对沥青材料的低温性能的影响规律一致。
摘要:为增加刚柔复合式路面耐久性, 以高温软化点和低温延度为指标, 开发刚性基层抗裂材料, 测试了抗裂材料的基本性能, 分析了材料组成、比例对抗裂材料的低温柔韧性和高温稳定性的影响, 为抗裂材料的应用奠定基础。
关键词:道路工程,抗裂材料,温度敏感性,刚性基层
参考文献
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抗裂防水材料 篇9
吴中伟院士在其1990出版的著作《膨胀混凝土》中指出“在大体积混凝土工程和大截面的混凝土构件中, 冷缩和干缩常常是同时出现的。采用水化热低、又有一定膨胀性能的补偿收缩混凝土, 同时加以适当的温度控制, 能有效地解决大体积混凝土的冷缩和干缩开裂问题”, 并提出了冷缩和干缩的联合补偿模式[1]。在以往的研究中, 大量的学者对抵御干燥收缩变形的材料进行了研究, 证明了膨胀剂在补偿干燥收缩方面的作用, 无数的工程应用也验证了这一事实。随着这些年混凝土强度标号越来越高, 单方水泥用量增高, 同时水泥细度增加, 导致由水泥水化热引起混凝土温升而导致的冷缩开裂愈发严重, 工程师门发现, 单纯的膨胀材料在面对干缩和冷缩联合作用的时候, 效果并没有预想的那么理想。
2 新型抑温膨胀材料及其作用机理
中国建筑材料科学研究总院赵顺增团队针对研发的HCSA-R水化热抑制型膨胀剂[2], 同时具有降低混凝土水化温升和补偿混凝土收缩变形的双重功能, 如图1所示, 入模温度25℃, 可以降低C40混凝土的最高温升6-8℃。
新型抑温膨胀材料HCSA-R主要由氧化钙类膨胀剂与水化热抑制剂组成[3], 早期升温阶段, 氧化钙类膨胀剂发生下列反应:
Ca O水化形成Ca (OH) 2, 固相体积增加了98%, 发生体积膨胀。其中Ca (OH) 2还与CA2、无水硫铝酸钙 (3Ca O.3Al2O3.Ca SO4) 进一步反应, 形成钙矾石 (C3A.3Ca SO4.32H2O) , 产生膨胀效果。
恒温和降温阶段, 主要发生下列反应:
温度大于40℃时:
温度小于等于40℃时:
水化热抑制剂中的还原糖能够抑制水泥中早期放热较快的C3S和C3A水化速率, 进而减少混凝土早期水化放热, 达到降低混凝土水化热温升的目的。
3 工程案例概况
应用部位为某大型商场地下室外墙, 整个商场长150m, 宽83m。地下二层, 外墙层高4.5m, 厚度400mm, 混凝土强度等级C50, 抗渗等级P8。
4 配合比设计
4.1 原材料
水泥:滕州中联P.O 42.5水泥, 激光粒度分析D50=13.68um, 28d抗压强度可达到52MPa左右;
粉煤灰:I级, 烧失量3.42%, 激光粒度分析D50=11.43um, 需水量85%;
矿粉:S95级, 激光粒度分析D50=10.31um, 流动度比94%, 28d活性指标106%;
砂:中砂;
石:5-25mm碎石;
水:自来水;
泵送剂:脂肪族与萘系复合型减水剂。
4.2 试验结果
根据结构的具体情况, 经过限制膨胀率和强度的双指标筛选, 最终择定如表1所示配合比为施工用配比, 其混凝土性能检测结果见表2。
5 外墙施工过程
为了比较HCSA-R的应用效果, 特别选了负一层和负二层相同的位置进行了比对试验, 一段墙做空白段, 一段墙做掺HCSA-R的对比段。另外, 为了对两段墙的温度进行监测, 本别在两段外墙中埋设了由中国建筑材料科学研究总院研发的无线测温仪, 如图3、图4所示。
6 工程效果
墙体测温结果如图5所示, 空白段最高温度出现在32h, 最高温度达54℃, 温峰后40h小时降温速率0.5℃/h左右, 掺HCSA-R段墙体最高温出现在60h, 最高温达到47℃, 比空白段降低了7℃, 温峰后40h小时降温速率0.3℃/h左右。HCSA-R外墙拆模后效果如图6所示, 统计开裂情况发现, 34m长外墙空白段拆模后即发现裂缝15条, 掺HCSA-R段外墙, 拆模后没有发现裂缝, 后期观察出现2条裂缝。HCSA-R水化热抑制型膨胀剂大大降低了墙体的收缩开裂概率, 较好的达到了补偿冷缩和干缩的应用目的, 也再次证明了干缩冷缩补偿模式在墙体收缩裂缝控制中的实际应用意义。
摘要:文章结合某一工程C50外墙进行了掺与不掺抑温膨胀材料的对比试验, 以强度和限制膨胀率为指标进行了配合比设计, 最终的测温结果与实际裂缝观察结果证实了冷缩干缩联合补偿模式在墙体裂缝控制中的应用意义, 也证明新型抑温膨胀材料解决墙体开裂的良好效果。
关键词:干缩,冷缩,联合补偿,抑温,膨胀
参考文献
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[2]赵顺增, 刘立.抑制水化热型混凝土膨胀剂HCSA-R的性能[J].膨胀剂与膨胀混凝土, 2010 (2) :7-9.
抗裂防水材料 篇10
近年来, 以普通水泥混凝土 (PCC) 、连续配筋混凝土 (CRC) 、碾压混凝土 (RCC) 、贫混凝土 (LCC) 、横缝设传力杆的普通混凝土 (JPC) 、钢纤维混凝土 (SFRC) 等作为刚性基层的复合式沥青路面得到了快速发展, 还有很多早期修建的水泥路面经过多年的交通荷载与雨水作用也面临维修和提质改造, 而水泥混凝土面加铺沥青面层 (CC+AC) 是最常见的一种路面结构形式, 混凝土刚性基层能大大提高路面结构的承载力, 沥青面层能有效改善行车的舒适性[1,2,3], 且刚性基层加铺沥青面层的复合式路面明显提高了路面的使用性能, 延长了路面的使用寿命。
在CC+AC路面结构型式中如何预防反射裂缝是最关键的技术, 抗裂层材料是设置在水泥路面与沥青加铺层之间的一种特殊沥青混合料, 其具有良好的抗剪切、抗弯拉和弹性回复性能, 可有效延缓反射裂缝的产生和扩张[4,5]。目前国内对抗裂层材料的研究较少, 在抗裂层材料最佳油石比确定过程中主要采用旋转压实 (SGC) 试验方法, 鲜有采用我国普遍使用的马歇尔试验方法, 而旋转压实设备较为昂贵, 也在一定程度上限制了抗裂层材料在我国的应用。因此, 研究马歇尔试验方法在抗裂层材料中的应用具有十分重要的现实意义。
在研究过程中, 根据SGC试验结果进行不同次数的马歇尔击实试验, 确定适用于抗裂层材料的马歇尔最佳击实次数, 将马歇尔试验和SGC试验结果进行回归, 并结合抗裂层材料特点和相关技术规范要求, 综合得到抗裂层材料马歇尔试验的技术要求。
1 抗裂层材料SGC试验研究
研究马歇尔试验方法在抗裂层材料中应用, 首先必须确定合适的马歇尔击实次数, 在研究抗裂层材料马歇尔试验最佳击实次数前, 需对抗裂层材料进行SGC试验, 以确定抗裂层材料的最佳油石比, 并在最佳油石比的基础上研究马歇尔最佳击实次数。
1.1 SGC试验设备
Superpave旋转压实仪[6], 主要包括反力架、旋转基座和电动机;加载系统、加载压头和压力表;高度测量和记录系统;试模和基座, 旋转压实仪及其工作参数如图1所示。
1.2 抗裂层材料SGC技术指标
抗裂层材料SGC试验在国外已趋于成熟, 一般选择设计压实次数为N设计=50次, 测定在设计压实次数下试件的体积性能[7,8], 抗裂层材料技术指标如表1所示。
1.3 抗裂层材料SGC最佳油石比的确定
参照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》JTG E-20-2011中沥青混合料旋转压实试件制作方法成型4种不同油石比试件[9], 其中沥青采用笔者研发的一种适用于路面结构抗裂层的复合改性沥青[1], 集料采用玄武岩。不同油石比下抗裂层材料的压实特性和体积特性如表2所示。
由表2试验结果和表1抗裂层材料技术指标可知, 在不同沥青含量下, 矿料间隙率和沥青饱和度均满足抗裂层材料技术指标要求, 在N设计下孔隙率技术要求为0.5%~1.5%, 抗裂层材料目标空隙率按技术要求中值, 即按1.0%进行设计, 以此确定了抗裂层材料最佳油石比为7.6%。
2 抗裂层材料马歇尔最佳击实次数的确定
马歇尔最佳击实次数确定采用SGC试验结果 (即7.6%油石比) 进行不同击实次数的马歇尔试验, 分析不同击实次数与孔隙率之间的关系, 以期找到抗裂层材料马歇尔击实试验最佳击实次数。
2.1 确定最佳击实次数的试验过程
试验采用双面击实30、45、60、75、90、110次成型马歇尔试件, 测得各组试件的体积性能参数如表3所示, 不同马歇尔击实次数与毛体积密度、孔隙率关系曲线分别如图2所示, 其中理论最大密度采用计算法获得。
2.2 最佳击实次数的确定
由表3试验数据和图2可以看出, 随着击实次数的增加, 试件的毛体积密度逐渐增加, 孔隙率逐渐减小, 当击实次数达到75次时, 击实效果达到最佳, 随着击实次数进一步增加, 试件毛体积密度变化较小, 且孔隙率变化趋于稳定, 因此综合考虑我国现行规范马歇尔试验要求及上述试验结果, 选择抗裂层材料马歇尔最佳击实次数为双面击实75次。
3 抗裂层材料马歇尔试验方法研究
目前国内外抗裂层材料最佳油石比设计都采用旋转压实方法, 均未采用过马歇尔方法, 由于旋转压实仪器设备较为昂贵, 限制了其在国内的推广使用。我国沥青混合料油石比确定主要采用马歇尔试验方法, 但是对于抗裂层材料这种沥青含量高、孔隙率小的特殊沥青混合料, 《公路沥青路面施工技术规范》中没有明确其技术要求[10], 因此, 研究马歇尔试验方法在抗裂层材料中的应用具有十分重要的意义。
3.1 抗裂层马歇尔试验结果
成型不同油石比的马歇尔试件, 经24h后测定其毛体积相对密度、空隙率、沥青饱和度等物理指标, 测定物理指标后的试件, 在60℃测定其马歇尔稳定度和流值, 其中沥青混合料最大理论相对密度采用计算法获得[10]。抗裂层材料马歇尔试验性能指标如表4所示。
3.2 抗裂层马歇尔试验技术要求确定方法
马歇尔试验技术要求确定采用回归曲线法, 根据上述SGC试验结果和马歇尔试验结果进行对比研究分析, 并根据回归曲线公式计算结果和公路沥青路面施工技术规范综合确定抗裂层材料马歇尔试验技术要求。马歇尔试验与SGC试验相应技术指标如表5所示, 马歇尔试验与SGC试验回归曲线公式如表6所示, 马歇尔试验与SGC试验回归曲线图分别如图3、图4、图5所示。
注:其中x代表SGC试验结果, y代表马歇尔试验结果
3.3 抗裂层马歇尔试验技术要求探讨分析
分析表6马歇尔试验与SGC试验回归曲线公式可知, 回归得到计算公式相关系数均较高, 表明2种试验结果具有一定的相关性, 将表1抗裂层材料SGC试验技术要求带入上述回归公式, 可计算得到抗裂层材料马歇尔试验孔隙率技术要求为2.0%~3.0%、沥青饱和度技术要求为不小于16%、矿料间隙率技术要求为不小于80%。
《公路沥青路面施工技术规范》JTG F40-2004中规定[10], 高速公路和一级公路密级配沥青混合料马歇尔试验稳定度值应不小于8kN, 因此选择稳定度值不小于8kN作为抗裂层材料技术要求。
流值表征沥青混合料受压变形特点, 而抗裂层材料因需要吸收来自各方面的应力, 防止和延缓反射裂缝的产生, 自身具有较好的变形能力, 且抗裂层材料油石比较大, 随着沥青用量的增加, 流值也相应增加。因此, 综合分析抗裂层材料和流值特点, 笔者认为流值不适合作为抗裂层材料的限定指标。
综合以上分析, 确定了抗裂层材料马歇尔试验技术要求, 如表7所示。
3.4 抗裂层马歇尔试验最佳油石比的确定
通过分析表4马歇尔试验结果, 并参照表7抗裂层材料马歇尔试验技术要求可知, 马歇尔试验得到的矿料间隙率、沥青饱和度和稳定度均满足技术要求, 目标空隙率范围为2.0%~3.0%, 以目标孔隙率范围中值, 即2.5%作为设计值确定最佳油石比, 得到最佳油石比为7.5%, 计算结果与SGC试验结果7.6%相近, 表明采用上述方法得到的抗裂层马歇尔试验技术要求具有一定的准确性和可靠性, 且具有一定的推广使用价值。
4 结论
(1) 根据抗裂层材料SGC试验结果, 进行了不同击实次数的马歇尔试验, 确定了适用于抗裂层材料的马歇尔最佳击实次数为双面击实75次。
(2) 将SGC试验结果和马歇尔试验结果进行曲线回归, 并根据回归曲线公式、SGC试验技术要求和相关技术规范, 综合分析得到了抗裂层材料马歇尔试验的技术要求。
(3) 以研究的抗裂层材料马歇尔试验技术要求为基础, 计算得到了抗裂层材料马歇尔最佳油石比为7.5%, 与SGC试验结果7.6%接近, 表明研究的试验方法具有一定的准确性和可行性。
(4) 研究结果可为马歇尔试验方法在抗裂层材料中应用和抗裂层技术在我国的推广应用提供重要参考。
参考文献
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抗裂防水材料 篇11
【关键词】大体积混凝土;超长结构;抗渗防裂
本文案例工程在进行建设的过程中,其所处的环境区域冬夏温差最高能够达到70℃,并且该工程的地下室是利用超长结构来进行建设,没有设置相应的变形裂缝,基础的筏板主要为厚板结构存在,在执行施工的过程中会呈现出极高的内部水化热。为了能够使得该工程建设过程中不会出现温度以及收缩方面的不利影响,最终采取了我国《超长钢筋混凝土结构无缝设计和施工方法》专利技术,并且与专用的配套膨胀剂进行使用,能够切实有效的避免裂缝出现的可能性。下文主要针对底板大体积混凝土抗裂防渗施工技术进行了全面详细的探讨。
1.工程技术难点
1.1底板大体积混凝土裂缝控制问题
本工程的混凝土主体部分厚度达到了2.4m,局部厚度甚至达到了4.4m,在较大的厚度数值之下,混凝土本身在凝固的过程中,其水化热现象所导致的内部温度提升也就达到了一个较高的水平范围上,极易呈现出温度裂缝的问题。而要通过怎样的方式来使得整个温度裂缝现象得以顺利的解决,就成为了控制其中裂缝现象是否成败的重点。
在我国,绝大部分的大体积混凝土在进行施工的过程中,实际上都是利用地热混凝土来进行施工,并且在其中掺入了相应的缓凝减水剂、膨胀剂、粉煤灰、矿渣粉等多种活性材料,这类具有活性的混合材料能够切实有效的对于水泥进行取代,最大限度限度的降低了混凝土之中所呈现出来的发热量大小,使得温升能够处在良好的可控范围之下,使得工程的温度裂缝趋向能够在这期间得以避免。限于当地建筑业的条件和技术水平,只有水化热极高的早强型硅酸盐水泥,当地混凝土无掺粉煤灰或矿渣粉的先例,我公司技术人员建议其掺加粉煤灰的行为被认为是偷工减料,无法接受混凝土中掺加粉煤灰的理念。单方混凝土水泥用量较国内大很多(国内C35混凝土掺粉煤灰后水泥用量约为280kg/m3,当地C35号混凝土所用42.5号水泥为510kg/m3,且为纯硅酸盐快硬性水泥),使用M42.5号水泥为俄罗斯进口,前期发热量大,如何降低水化热及防止混凝土开裂是首要解决的问题。
1.2控制超长钢筋混凝土结构收缩开裂问题
本工程为超长钢筋混凝土结构,若按照传统方法施工,每隔20~40m需留一条后浇带,以解决混凝土结构的收缩开裂问题。按照规范规定,后浇带至少需42d以后(待混凝土结构收缩基本稳定),才能用膨胀混凝土回填,这样就会延长工期;且后浇带贯穿于整个地下结构,所到之处遇梁断梁,遇板断板,给施工带来很多不便,模板支撑、处理工艺繁琐;本工程地下水丰富,后浇带的清理、灌缝非常麻烦,处理不好会成为渗漏的隐患;而且后浇带混凝土与先浇混凝土的结合非常薄弱,将严重影响结构的整体性和安全性。
本文案例工程使用了相应的收缩混凝土,没有留下任何后浇混凝土带。也就是在混凝土之中掺入了相应的ZY膨胀剂,这直接促使其中的适度膨胀系数的存在,达到了良好的收缩补偿效果,直接利用膨胀的压应力来对于混凝土之中所产生的收缩拉应力进行抵消。在不留下后浇带的情况下,混凝土的相应连续浇筑量,能够极大的提升施工进度,避免其中所呈现出的问题对于施工质量隐患得以避免,这极大的提升了工程构造过程中所具有的可靠性、安全性、整体性,并且工程建设的工程本身的各方面造价费用也得到了更高的利用。
1.3防水问题
混凝土结构工程大都是百年大计,而外防水(如沥青卷材或煤焦油、聚氨酯防水涂料等)通常寿命较短,根据工程经验,外防水寿命往往不超过10年,这样就存在外防水寿命和结构寿命不同步的问题。在外防水失效后,混凝土结构本身能不能防水才是决定性的因素。因此,我们认为混凝土结构自防水是根本。要做好混凝土本身的自防水,首先要解决超长混凝土结构收缩开裂问题,然后才是抗渗,即抗裂比抗渗更重要。
1.4其他问题
某市建都11周年,正处于建设期,整个市内随处可见在施工地,但当地搅拌站规模小(日产量仅为600㎡)且数量少,混凝土供应也是影响底板施工质量的重要因素。
2.施工技术措施
2.1混凝土原材料选择
(1)水泥:采用俄罗斯进口水泥M500(42.5),相当于中国的PⅡ型硅酸盐水泥。(2)骨料:采用中砂,细度模数为2.3~2.9,含泥量≤0.3%;采用人工碎石,连续级配为5~31.5,含泥量≤1%,含泥量和针片状含量等指标均符合规定。(3)外加剂:采用北京中岩特种工程材料公司ZY高效混凝土膨胀剂和N型高效缓凝减水剂,质量符合JC476-2001和GB8076-1997。(4)水:洁净自来水。
2.2混凝土配合比设计
为了能够最大限度确保案例工程建设期间所呈现出来的施工质量以及混凝土本身所具有的耐久性,那么就必须要针对混凝土的具体性能进行强化,做到以下几个方面:(1)新浇筑的混凝土性能:混凝土坍落度控制在160±20mm,混凝土坍落度损失小;不出现离析、泌水现象。(2)混凝土本身的稳定性必须要能够满足工程质量各方面的需求,无论是收缩性还是变形量都要严格的控制在一个相对的范围之内,避免任何无何荷载能力的裂缝出现,如此以来,才能够使得整个结构体系的耐久性、密实度、渗透性都得到极大的保障。
2.3施工組织
超长结构之中所存在的自防水混凝土浇筑,从理论上来说,必须要在各个方面的施工条件都完全准备好的情况下才能够开始进行,一次性成功。在计划浇筑区段内混凝土应尽可能连续施工,不宜中断,浇筑时间间隔不得超过混凝土初凝时间,软接槎有利于防水质量,减少渗漏隐患。通过现场试验配合比,本工程缓凝高效减水剂的掺量为1%,混凝土初凝时间控制在8~10h,ZY膨胀剂掺量为8%,膨胀加强带为10%。并将主楼分为4段,将车库部分分为3段,在施工缝处做膨胀加强带及附加防水处理。
3.结语
综上所述,本工程在进行建设的过程中,使用了收缩,减水的补偿技术,极大的降低了混凝土体积的干缩性,使得混凝土在水化热现象出现的过程中,内外部的温差不会超出25℃的范围内,无论是抗裂效果还是防渗效果,都处在一个良好的范围之内。此外,该工程建设期间,还主要依据结构的不同,来对于混凝土的补偿膨胀剂进行适当的调整,从而使得混凝土自身的收拉性能能够充分的满足各方面需求,这对于整个建筑功能的完善来说,起到了极其重要的作用。
参考文献
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抗裂防水材料 篇12
地下空间与地面空间不同之处在于, 地下空间常年受地下水环境的影响, 引起地下结构开裂、渗漏及腐蚀问题。本文针对此介绍了地下空间及隧道混凝土结构抗裂抗渗新材料:纤维素纤维。
1 纤维素纤维简介
纤维素纤维是一种天然原生纤维素纤维, 取材于高寒地区经基因改良的针叶木树种, 主要成分为纤维素 (符合ICC-AC217中关于原生纤维素纤维的定义和要求) , 纤维素的分子式为 (C6H10O5) n, 是由D-葡萄糖以β-1, 4糖苷键组成 (见图1) 。纤维素纤维的化学构成决定了其分子链上存在大量羟基, 使得与水分子之间存在较强的氢键作用, 在混凝土中可以与基体产生更强的粘结力、握裹力, 同时由于具有良好的亲水性, 在混凝土中更易分散且施工性能较好。
纤维素纤维一般提纯于树材或经济作物, 但并不是所有的纤维素纤维都适用于混凝土, 适用于混凝土的纤维素纤维应该具有较好的耐碱性、力学性、耐久性及合适的尺寸参数。纤维素纤维的技术参数见表1, 与合成类纤维 (如聚丙烯、聚丙烯腈和聚酯纤维) 相比, 理化性能具有明显的优势。
2 纤维素纤维混凝土的抗裂性能
实际工程中多数混凝土裂缝并不是外部荷载超过混凝土极限强度引起的, 而是混凝土收缩到约束限制产生的。引起收缩的因素有多种, 如胶凝体系水化反应、塑性期水分损失、硬化期自然干燥、温降冷缩、碳化反应、化学物质侵蚀等, 因此在混凝土结构设计时, 除充分考虑强度之外, 应从多角度、多方面提高混凝土的抗裂性能。
纤维的抗裂性能除了与纤维的抗拉强度、弹性模量、黏结性能、分散性能等相关之外, 还与纤维在混凝土基体中的分布状态有关, 而单位体积混凝土中纤维的根数 (N) 、纤维的平均中心间距 (S) 与纤维的累计长度 (ΣL) 这3个参数主要反映纤维在混凝土中的分布状态, N和ΣL与抗裂性能正相关, S与抗裂性能负相关[1,2,3]。表2是纤维素纤维与聚丙烯纤维在0.9 kg/m3掺量下的参数对比, 纤维素纤维的N值和ΣL值分别是聚丙烯纤维的17.8倍和2.1倍, 而S值是聚丙烯纤维的0.375倍, 从此角度分析, 纤维素纤维的抗裂性能优于聚丙烯纤维。
2.1 纤维素纤维室内模拟抗裂对比试验
试验按照ASTM C1579-06《纤维混凝土塑性裂缝标准测试方法》的相关规定测试[4,5,6], 采用的混凝土强度等级为C30, 纤维掺量为1 kg/m3。图2为基准试件、掺纤维素纤维试件、掺聚丙烯纤维试件的裂缝情况。各试件裂缝情况统计见表3。
由表3可以看出, 纤维素纤维优于聚丙烯纤维。
2.2 纤维素纤维室外抗裂对比试验
图3为基准混凝土板和掺纤维素纤维混凝土板室外抗裂试验对比情况, 试件尺寸为3 m×7 m×0.3 m, 室外环境温度为40℃。基准混凝土板出现大量收缩裂缝, 而纤维素纤维混凝土板表面未发现裂缝, 可见纤维素纤维显著提高了混凝土的抗裂性能。
3 纤维素纤维混凝土的抗渗性能
3.1 无荷载作用下抗渗性能
表4中的渗水高度指标为试验水压1.1 MPa时水渗入试件的高度。试验结果表明:纤维提高了混凝土的抗渗性, 其中纤维素纤维使得混凝土抗渗等级提高2个标号, 聚丙烯纤维提高1个抗渗等级, 1.1 MPa水压时渗水高度比分别为31.7%和55.8%。
3.2 有荷载作用下抗渗性能
本试验通过设计特殊的测试装置可以测试混凝土在受压荷载作用下混凝土的抗渗性能, 图4为不同纤维素纤维掺量 (0、0.1%、0.3%和0.5%) 下渗透系数与荷载级别 (0、0.3fu、0.5fu, fu为混凝土极限抗压强度) 之间的关系曲线。由图可知, 在无荷载情况下, 随着纤维掺量增加, 混凝土渗透系数显著下降, 掺量0.1%、0.3%和0.5%混凝土试件分别比基准降低约47%、65%和82%;随着荷载级别提高, 所有混凝土试件均呈先下降后上升的趋势, 主要是因为在0~0.3fu荷载范围内, 混凝土内部孔隙及微裂纹在荷载作用下受到压缩, 而荷载超过0.3fu时, 混凝土内部微裂纹开始扩展导致抗渗性能逐步下降, 但混凝土掺入纤维后这种现象被显著改变 (见图4曲线) , 在0.5fu荷载级别下, 掺量0.1%、0.3%和0.5%混凝土试件分别比基准降低约70%、83%和91%, 改善率比无荷载下有所提高, 这说明在有荷载情况下, 纤维混凝土可以更有效地改善混凝土的抗渗性能。
3.3 纤维素纤维改善混凝土抗渗性的机理分析
3.3.1 促进孔径细化, 减少有害孔数量
采用TP (热孔法) 及MIP (压汞法) 测试基准、掺1 kg/m3及掺3 kg/m3纤维素纤维对混凝土毛细孔孔径的影响 (见图5) 。由图5可知, 纤维素纤维使得几十纳米级的毛细孔数量减少, 而几纳米级的毛细孔数量增多, 并且随着纤维掺量增加, 趋势越明显, 这意味着掺纤维素纤维降低对混凝土抗渗性能有害的毛细孔数量, 提高混凝土抗渗性能。
3.3.2 荷载下减少微裂缝的产生和汇集
混凝土在荷载作用下大致经历以下过程。
1) 在30%极限荷载以内, 混凝土基本无变化, 但部分原生孔隙和裂缝受到压缩, 混凝土整体抗渗性反而略有提高 (见图4中无荷载与30%极限荷载下混凝土渗透系数的变化) 。
2) 当荷载超过30%极限荷载时, 混凝土界面过渡区微细裂缝开始产生, 随着荷载增加逐渐增多、扩展、相互交错, 混凝土抗渗性能显著下降。
3) 随着荷载进一步增大, 裂缝逐渐向砂浆基体过渡, 并逐步交错、贯通, 直至混凝土破坏, 此阶段内混凝土抗渗性能已严重劣化。
如图4所示, 纤维素纤维在上述第二阶段有效地限制微裂缝扩展和汇集, 使得混凝土在荷载作用下渗透系数显著下降 (与基准相比) 。
4 实例应用
4.1 纤维素纤维在上海虹桥交通枢纽地下空间混凝土结构中的应用
上海虹桥枢纽高铁站房工程采用超长、超宽的空间结构, 混凝土浇筑面积大, 承台部位厚度达5 m, 底板为无缝设计, 东西长度达400 m。在施工中, 按设计要求采用高耐久性混凝土, 在超长结构中同时考虑采用纤维混凝土控制裂缝。表5为掺不同纤维的试验段 (各80 m) 裂缝统计结果, 混凝土龄期为90 d, 与基准相比, 纤维素纤维对混凝土工作性能无影响, 抗压强度略有提高, 裂缝数量、面积大幅度降低, 而聚丙烯纤维由于其憎水及不易分散的特性, 与纤维素纤维相比效果相差较多。
经过试验段对比研究, 最终选用纤维素纤维应用在虹桥枢纽高铁部分地下侧墙、顶板。这些部位所受应力较复杂、受约束集中, 伸缩缝距离长, 受环境交替导致温湿度变化的影响大。经检测, 试验段地下侧墙、顶板裂缝面积与基准相比减少率97.3, 防渗性能明显提高。
4.2 纤维素纤维在世博央企总部基地地下空间结构中的应用
在世博央企总部基地地下空间结构中, 混凝土浇捣后易产生较大的收缩应力, 导致墙板梁开裂, 诱发渗漏。为降低危害, 从地下室底板至地下室顶板设置多道后浇带, 选用抗裂纤维素纤维混凝土浇注在关键墙板部位 (如在“两墙合一”地下连续墙内侧的钢筋混凝土内衬墙、地下室外墙与底板连接区域、地下室外墙与地下室楼层板的连接区域、地下室底板及底板的后浇带以及地下连续墙刚性接口区段等) 。
为保证纤维混凝土具有较好的施工性能, 采用的纤维应不结团。纤维的掺量根据正常使用状态下混凝土构件的应力状态确定:当混凝土结构 (构件) 的最大压应力<0.25fc (fc为混凝土轴心抗压设计强度) , 纤维的掺量为0.1%;最大压应力介于0.25fc和0.5fc, 纤维的掺量为0.2%;最大压应力>0.5fc, 建议纤维的掺量为0.3%。实践证明纤维素纤维的应用能很好地解决开裂、渗漏等问题, 尤其是地下空间大地板后浇带处防渗性能可显著提高。
5 结语
针对地下空间混凝土产生裂缝和渗漏的现象, 介绍地下空间及隧道混凝土结构抗裂抗渗新材料:纤维素纤维。并结合在上海虹桥交通枢纽地下空间和世博央企总部基地地下空间混凝土结构中的应用进行分析, 经检测, 抗压强度略有提高, 裂缝数量、面积大幅度降低 (裂缝减少97.3%) , 尤其在有荷载情况下, 纤维混凝土可以更有效地改善混凝土的抗渗性能。
摘要:地下空间是城市快速发展越来越依赖的重要生产、生活、交通场所, 地下空间常年受地下水环境影响, 因此地下混凝土结构的抗裂抗渗性能尤为重要。目前, 地下空间混凝土产生裂缝和渗漏现象较普遍, 对结构、设备及人们生产、生活造成严重不利影响。针对这一现象, 介绍地下空间及隧道混凝土结构抗裂抗渗新材料:纤维素纤维。结合在上海虹桥交通枢纽地下空间和世博央企总部基地地下空间混凝土结构中的应用进行分析, 经检测, 抗压强度略有提高, 裂缝数量、面积大幅度降低 (裂缝减少97.3%) , 尤其在有荷载情况下, 纤维混凝土更有效地改善混凝土的抗渗性能。
关键词:地下空间,隧道,抗裂,抗渗,纤维素纤维
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