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摘要:由于我国自流平混凝土技术的研究较晚,同自流平混凝土蓬勃发展的形式相反的是,目前国内尚没有统一的自流平混凝土配合比设计规程。根据我区原材料相对稳定的实际情况,在配合比设计方面,选用假定表观密度设计方法是最佳方案。
关键词:免振捣自流平混凝土,配制方法
1前言
自流平混凝土(Self-CompactingConcrete,简称SCC),指混凝土拌合物不需要振捣仅依靠它自身的重量的作用下,均匀密实的填充至模板空间,并能保持不离析,属于高性能混凝土的一种。
免振捣自流平混凝土适用于各种房屋建筑和大型工程,尤其适合于浇筑量大、浇筑深度或浇筑高度大、钢筋密集、有特殊形状等混凝土工程。由于我国自流平混凝土技术的研究较晚,同自流平混凝土蓬勃发展的形式相反的是,目前国内尚没有统一的自流平混凝土配合比设计规程。根据我区原材料相对稳定的实际情况,在配合比设计方面,选用假定表观密度设计方法是最佳方案。
经过长时间的试配,我们在自流平混凝土的配合比设计、材料的选择与掺合料的最佳掺量方面取得了一些经验,应用到工程中效果不错。为同类结构的混凝土配合比试验提供了一套合理完整、切实可行的方法,也为进一步完善此类试验提供了宝贵的参考经验。2009年8月评审为企业级工法。
2特点
2.1配合比计算快捷、灵活。
2.2粉煤灰掺量大,节约水泥,满足“节能降耗”原则,绿色建筑,适应时展方向。
2.3试验方法先进,工作效率高。采用水泥净浆流动度法对掺合料进行净浆流动度试验,预测减水剂最佳掺量。简单的六组份配方,在实际应用中减少误差,提高效率。
3适用范围
本工法适用于银川地区配制C30~C50强度的自流平混凝土。
4工艺原理
自流平混凝土要求高砂率、低水灰比、高矿物掺合料掺量,根据我区特点,配制自流平混凝土宜采用假定表观密度法。本工法依据《普通混凝土配合比设计规程》及长期试验总结出的经验参数计算出自流平混凝土的砂、石、水泥、水、粉煤灰用量。科学、合理地提出净浆流动度试验预测减水剂最佳掺量,按照严谨的工作流程,认真操作,使配制出的自流平混凝土流动性、抗离析性和填充性符合应用技术规程。
5工艺流程及操作
5.1操作要点
5.1.1试配计算,假定表观密度法。如配置C40自流平混凝土。按《普通混凝土配合比设计规程》JGJ55-2000规定:
1.先计算混凝土的配制强度,Fcu,o=fcu,k+1.645σ=40+1.645×6=49.87Mpa
因自流平混凝土要求较高,标准差选用宜高些。
2.W/C=0.46×49/(49.87+0.46×0.07×49)=22.54/51.45=0.438
近期水泥强度平均值,作为水泥实际强度取值fce=49MPa
3.选用水量采用减水率法
1查表4.0.1.2中T=90mmmw=215kg/m3
2(260-90)/20=8.5mw0=215+8.5×5=257.5kg
3减水剂减水率25%掺用外加剂用水量mwa=257.5×(1-0.25)=193kg
4.水泥用量:mco=193/0.438=441kg
5.粉煤灰选用外掺,粉煤灰441×24%=106kg(粉煤灰掺量在20%~30%之间较为合适外掺,若胶凝材料较高可考虑粉煤灰内掺)
6.砂率和砂、石子的用量:选砂率查表4.0.2βs=37%
坍落度超过60mm(260-60)/20=10
βs=37+10=47%
每立方米混凝土拌合物的假定重量2450kg,砂率选47%。
砂率控制在40%~50%之间
mgo+mso=2450-193-441-106=1710kg
mso=1710×47%=804kg
mgo=1710-804=906kg
7.外加剂及掺合料:用水泥净浆流动度的试验方法,来检测定量掺合料掺加不同量减水剂的流动度,根据试验效果暂定减水剂掺量。
减水剂用量采用掺合料流动度的试验预测。
5.1.2材料的选择与检验:各种原材料必须检测合格
5.1.3试验环境选择:试验室进行试验时必须在无外部扰动情况下进行。相对湿度与温度符合要求。
5.1.4材料称取:混凝土配合比试配时,每盘混凝土的最小搅拌量应在20L,机械搅拌时,其搅拌量不应小于搅拌机额定搅拌量的1/4.计量误差:水泥、水、外加剂为±1%,骨料为±2%。
5.1.5试拌、调整:通过试拌检查拌合物的性能,在保证水灰比不变的条件下相应调整用水量或砂率,符合要求后,提出供混凝土强度试验用的基准配合比。
5.1.6自流平混凝土二次搅拌:混凝土加料顺序宜为,先加石子、水泥、砂子、掺合料干拌,再加1/2减水剂和水搅拌,搅拌均匀后,把剩下外加剂加入搅拌;如果是液体减水剂,可先拌固料,把1/2减水剂加入2/3用水量进行搅拌,均匀后再加另外1/2减水剂和剩下的1/3用水量,自流平混凝土搅拌时间应延长1分钟。
5.1.7混凝土流动度、抗离析性、填充性检测:试验前需准备合格的坍落度筒、V型漏斗、U型箱,整个操作必须在1×1×1(m)平台上进行,外界无扰动。坍落度应控制在250±20mm,扩展度控制在550-700mm,30秒中内完成。
5.1.8混凝土试块制作:试块应选用100×100×100(mm)试模制作,自流平入模后可侧敲,混凝土初凝后、终凝前压光,同试模一起放进标准养护室进行养护,养护24h后编号,拆模。
6材料与设备
6.1材料的选择
6.1.1水泥:各种水泥都可以,选择取决于对混凝土强度、耐久性等的要求。一般优选稳定性好,低需水性,并与高效减水剂相适应的水泥。我区水泥优选青铜峡牌、赛马牌P·O42.5R.、P·O52.5R.。
6.1.2细骨料:优选中砂,细度模数宜选2.6~2.9,并严格控制含泥量≤2%,泥块含量0.5%。
6.1.3粗骨料:我区常用干沟、下庙5-20mm碎石,形状为圆锥形,针片状颗粒含量≤7%,含泥量≤0.1,泥块含量基本为零。
6.1.4外加剂:是自密实混凝土的重要组成部分,在配制SCC流动性与高抗分离性中起着重要作用。根据混凝土强度,使用要求及施工环境选择适宜的外加剂,且考虑外加剂之间,与水泥之间相互适应性。我们常用外加剂有NF高效减水剂,高效泵送剂,有抗渗、防冻要求时使用引气剂。
6.1.5粉煤灰:优质的一级粉煤灰是自流平混凝土最常见的活性掺合料,不仅能代替部分水泥,节省工程造价,还可以降低初期水化热,减少干缩,改善混凝土的和易性,增强混凝土的后期强度。
7.质量控制
7.1质量控制标准
7.1.1《普通混凝土配合比设计规程》JGJ55-2000
7.1.2《自密实混凝土应用技术规程》CECS203:2006
7.1.3《混凝土外加剂》GB8076-1997
7.1.4《混凝土力学性能试验方法》GB/T50081-2002
7.1.5《混凝土试模》JG237-2008
7.1.6《混凝土坍落度仪》JG3021-94
7.1.7《普通硅酸盐水泥》GB175-2007
7.1.8《水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法》GB1346-2001
7.1.9《普通混凝土用砂、石质量及检验方法》JGJ52-2006
7.2质量控制重点
7.2.1负责设计、配制自流平混凝土人员必须有实际工作经验,责任心强。参与试验操作人员必须有试验员上岗证。
7.2.2自流平混凝土配合比设计采用假定表观密度法,假定密度按2450kg/m3计算。,现行行业标准《普通混凝土配合比设计规程》计算出的水灰比和水泥用量,不能满足自流平混凝土性能设计要求,所以标准差取较大值。
7.2.3水胶比控制在0.32~0.42间,水泥用量一般控制在380~450kg/m3,砂率控制在45%~53%之间,粉煤灰掺量宜为水泥用量的24%,最高不超过35%。
7.2.4原材料必须符合要求。实验室必须对水泥、砂、石进行检测,试配前砂、石应烘干至恒重,材料的堆放需插放标示牌。外加剂及掺合料必须有出厂合格证。
7.2.5计量器具必须符合要求,并在有效期内。外加剂的掺量是自流平混凝土的关键,它的掺量直接关系到的质量。
7.2.6严格按配比单称量材料,按规定搅拌,认真测量混凝土的坍落度及扩展度。
7.2.7加强混凝土试块质量管理,设专人负责制作、养护。
7.2.8试块抗压必须按NYL-2000KN试验机操作规程操作。
8.安全措施
8.1操作人员必须穿工作服、戴手套,必要时需戴口罩。
8.2压力机操作时,先检查电源是否安全,有无漏电。
8.3在试验过程中闲人严禁旁站。
9环保措施
9.1废弃的砂、石、水泥及掺合料外加剂集中处理。
9.2废水不能随便泼洒,下水管排出。
9.3机械废机油再利用。
9.4操作及养护过程中节约电能源。
10效益分析
10.1经济效益:简单的六组分配方,应用到工程中,大大避免在混凝土拌制过程中因人为因素对混凝土质量的影响,易于浇筑,施工快速,提高劳动生产效率,降低劳动强度,节省劳力及振捣机具的消耗。
10.2社会效益:大掺量粉煤灰,节约能源,推动绿色建筑的发展。
10.3技术效益:合理的投料顺序及二次搅拌方式,有利于材料有效成分的充分发挥,应用到工程中效果非常明显。掺合料流动度法预测减水剂最佳掺量,降低了拌制自流平混凝土的工作量,为配合比设计及研究提出了一条新思路。
11应用实例
银川河东机场新建航站楼,2006年8月浇筑L轴钢管混凝土柱,80根8米高钢管柱,钢柱内隔板间距80cm,留直径15cm孔洞,混凝土设计C40自流平混凝土。现场采用泵送顶升法施工,利用混凝土泵车的压力将SCC自下而上挤压顶升灌入钢管内,直至管内注满混凝土。钢管柱顶部设置溢流排气孔,以减少泵送压力,在钢管柱下部接口的接管上设置止流阀,防止混凝土倒流。自流平混凝土的配制:水泥:P·O42.5R宁夏赛马;粗骨料:下庙碎石5-20mm连续粒级,含泥量≤1%,针片状含量≤5%;细骨料:中粗砂,细度模数2.8,含泥量≤2%;掺合料:马莲台的一级粉煤灰,膨胀剂LD-EA1;外加剂:高效减水剂。水胶比0.35,砂率46%,粉煤灰26%掺量,膨胀剂8%掺量。坍落度260±20mm,扩展度大于600mm.混凝土试块经28天标养、试压,强度达
120%以上,钢管混凝土采用超声波检测,混凝土密实度完好,无空洞现象。