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摘要:高强混凝土越来越多的高层建筑中使用,它相对于普通混凝土,具有明显的技术优势:不仅可以减小混凝土结构尺寸,减轻结构自重和地基荷载,节约用地,减少材料用量,节省资源,降低施工能耗,而且能够提高混凝土结构的耐久性能,延长建筑物的使用寿命,减少结构维护和修补费用。
但是高强混凝土也存在着不足之处,由于自身组成材料以及使用环境的影响,在特定的条件下,高强混凝土表现出极高的脆性、开裂敏感性、高温爆裂等。
制备高质量、高性能的高强混凝土离不开科学的配合比设计,与其组成材料,如水泥、集料、水、矿物掺和料及外加剂等有着密闭可分的关系。
高强混凝土的施工可分两个方面:一方面是搅拌站的生产施工,包括了高强混凝土的原材料、制备工艺与运输;另一方面是工程现场的施工,涉及到高强混凝土的浇筑与养护。
因此高强混凝土施工中质量控制亦可分为两个方面:一方面是高强混凝土制备和运输阶段中的质量控制;另一方面是现场浇筑与养护阶段的质量控制,两者密不可分。
关键词:高强混凝土;发展与应用;优缺点;原材料
一、高强混凝土的优缺点
(一)高强混凝土的优点
根据《高强混凝土应用技术规程》JGJT 281-2012规定,强度等级不低于C60的混凝土为高强混凝土。与普通混凝土相比,高强混凝土具有以下特点:
(1)強度高,变形小,适用于大跨、重载、高耸结构;
(2)耐久性和抗渗、抗冻性好,能承受恶劣环境条件考验;
(3)流动性好,可泵送性好,低塌落度损失;
(4)能减小截面尺寸,大大降低结构自重和提高结构刚度。
(二)高强混凝土的缺点
高强混凝土有很多优点,但也有不足之处。
1.脆性
混凝土属于脆性材料,随着强度的提高,弹性模量增高,脆性也在提高,这样易于开裂和突然破坏。随着高强混凝土的推广应用,其脆性问题愈显突出,是目前工程界重大技术难题之一。当混凝土的应变达到3‰时,普通混凝土的承载能力仍能保持一半以上,但同样的应变值对于高强混凝土,实际承载力已近于零,即此时在高强混凝土中可观察到裂缝的形成。
2.开裂敏感性
高强混凝土的开裂敏感性明显超出普通混凝土。造成开裂的原因很多,与材料性能有关,也与结构荷载有关,还与所处环境有关。开裂的影响因素主要包括外界气温变化引起的变形、水泥水化热引起的变形、混凝土收缩引起的变形和约束条件引起的变形。对混凝土组成和配比进行优化,在混凝土中掺加纤维、引气剂、减缩剂、膨胀剂等减缩抗裂组分,可以明显提高高强混凝土的抗裂性。
二、(一)原材料的贮存
高强混凝土所用的集料种类多,避免相混和防潮是共同的要求:
(1)水泥应按品种、强度等级和生产厂家分别贮存,不得与矿物掺合料等其他粉状料相混,并应防止受潮;
(2)骨料应按品种、规格分别堆放,堆场应采用能排水的硬质地面,并应有遮雨防尘措施;
(二)搅拌时间
高强混凝土的强度等级越高,其搅拌时间越长;非泵送施工比泵送施工搅拌时间长。高强混凝土拌合物粘度较大,适当延长搅拌时间或采取合适的投料措施,有利于各种集料和外加剂的混合分散。高强混凝土采用的搅拌机应符合现行国家标准《混凝土搅拌站(楼)》GB/T 10171的规定,宜采用双卧轴强制式搅拌机。
(三)运输
高强混凝土从搅拌机装人搅拌运输车至卸料时的时间不宜大于90分钟。运输需保证浇筑的连续性,有利于避免因浇筑间断过长产生的冷缝或薄弱层。搅拌运输车到达浇筑现场时,应使搅拌罐高速旋转20s-30s后再将混凝土拌合物卸出。当卸出的混凝土拌合料稠度过大,同时高强混凝土从出搅拌机至现场接收不超过90分钟可以适量掺加减水剂来增加混凝土的流动性。添加的减水剂应符合下列规定:
(1)应采用同品种减水剂;
(2)减水剂掺量应有经试验确定的预案;
(四)浇筑要点
高强混凝土泵送是施工的关键环节之一。一般认为,高强混凝土拌合物用水量小,粘度大,尤其在大高程泵送情况下,有一定的控制难度,解决了高强混凝土的泵送问题,基本就解决了高强混凝土施工的主要问题。
在泵送过程中应注意以下问题:
(1)当缺乏高强混凝土泵送经验时,施工前宜进行试泵;
(2)由于高强混凝土黏度大,间歇后开始泵送瞬间黏度作用大,进行较大高程的高强混凝土泵送,对泵压要求高,当泵送高度超过100m时,宜采用高压泵进行泵送;
(3)当向下泵送高强混凝土时,输送管与垂线的夹角不宜小于12°,有利于防止形成空气栓塞引起堵泵;
高强混凝土拌合物中浆体多,流动性大,浇筑时对模板的压力大,浇筑时易于漏浆和胀模,因此高强混凝土浇筑前,应检查模板支撑的稳定性以及接缝的密合情况,并应保证模板在混凝土浇筑过程中不失稳、不跑模和不漏浆。
不同强度等级混凝土现浇对接处应设在低强度等级混凝土构件中,与高强度等级构件间距不宜小于500mm;施工过程中经常出现高强混凝土和普通混凝土交替浇筑施工的现象,由于高强混凝土流动性大,所以需要设置密孔钢丝网拦截。例如在整体现浇柱和梁时,框架柱是高强混凝土,而梁采用普通混凝土,浇筑时应先浇框架柱中的高强混凝土,后浇梁中的普通混凝土,填补柱头混凝土时应注意不要采用梁的混凝土。当混凝土等级由低变高浇筑时,应先清空输送管道中原有的较低强度等级混凝土,方可浇筑高强混凝土。
高强混凝土结构通常是分层浇筑的,分层厚度不宜过大和层间浇筑间隔时间不宜过长,有利于保证每层混凝土浇筑质量和整体结构的匀质性,浇筑的分层厚度不宜大于500mm,上下层同一位置浇筑的间隔时间不宜超过120min。高强混凝土可采用振捣棒捣实,插人点间距不应大于振捣棒振动作用半径,泵送高强混凝土振捣时间不宜过长,以避免石子和浆体分层,每点振捣时间不宜超过20s,当混凝土拌合物表面出现泛浆,基本无气泡逸出,可视为捣实;连续多层浇筑时,振捣棒应插人下层拌合物50mm进行振捣。
(五)养护措施
高强混凝土早期收缩比较大,如果再发生表面水分损失,会加大混凝土开裂倾向,因此,应采取措施防止混凝土浇筑成型后的表面水分损失。高强混凝土浇筑成型后,应及时对混凝土暴露面进行覆盖。混凝土终凝前,应用抹子搓压表面至少两遍,平整后再次覆盖。高强混凝土可采取潮湿养护,并可采取蓄水、浇水、喷淋洒水或覆盖保湿等方式,养护水温与混凝土表面温度之间的温差不宜大于20℃;潮湿养护时间不宜少于10d。
当冬期施工时,高强混凝土养护应符合下列规定:
(1)宜采用带模养护;
(2)混凝土受冻前的强度不得低于lOMPa;
(3)模板和保温层应在混凝土冷却到5℃以下再拆除,或在混凝土表面温度与外界温度相差不大于20℃时再拆除,拆模后的混凝土应及时覆盖;
参考文献:
[1].高强混凝土应用技术规程.JGJT 281-2012
[2].高强混凝土的研究现状及发展趋势[J]/雷颖占著.工程建设与设计.2006
[3].高强混凝土高温下爆裂机理探讨[J]/谢伟峰著.新型建筑材料,2007
[4].高强高性能混凝土用矿物外加剂.GBT 18736-2002
作者简介
第一作者:瞿银花,女,1991年5月;土家族;湖北省恩施州利川市;工作单位:仙桃职业学院;433000;工程师/讲师;本科第一学历:市场营销;本科第二学历:土木工程;湖北省仙桃市纺织大道8号;13120260338
第二作者:胡志鹏,男,1989年11月;汉族;湖北省孝感市汉川市;工作单位:仙桃职业学院;433000;工程师/讲师;本科、土木工程;
但是高强混凝土也存在着不足之处,由于自身组成材料以及使用环境的影响,在特定的条件下,高强混凝土表现出极高的脆性、开裂敏感性、高温爆裂等。
制备高质量、高性能的高强混凝土离不开科学的配合比设计,与其组成材料,如水泥、集料、水、矿物掺和料及外加剂等有着密闭可分的关系。
高强混凝土的施工可分两个方面:一方面是搅拌站的生产施工,包括了高强混凝土的原材料、制备工艺与运输;另一方面是工程现场的施工,涉及到高强混凝土的浇筑与养护。
因此高强混凝土施工中质量控制亦可分为两个方面:一方面是高强混凝土制备和运输阶段中的质量控制;另一方面是现场浇筑与养护阶段的质量控制,两者密不可分。
关键词:高强混凝土;发展与应用;优缺点;原材料
一、高强混凝土的优缺点
(一)高强混凝土的优点
根据《高强混凝土应用技术规程》JGJT 281-2012规定,强度等级不低于C60的混凝土为高强混凝土。与普通混凝土相比,高强混凝土具有以下特点:
(1)強度高,变形小,适用于大跨、重载、高耸结构;
(2)耐久性和抗渗、抗冻性好,能承受恶劣环境条件考验;
(3)流动性好,可泵送性好,低塌落度损失;
(4)能减小截面尺寸,大大降低结构自重和提高结构刚度。
(二)高强混凝土的缺点
高强混凝土有很多优点,但也有不足之处。
1.脆性
混凝土属于脆性材料,随着强度的提高,弹性模量增高,脆性也在提高,这样易于开裂和突然破坏。随着高强混凝土的推广应用,其脆性问题愈显突出,是目前工程界重大技术难题之一。当混凝土的应变达到3‰时,普通混凝土的承载能力仍能保持一半以上,但同样的应变值对于高强混凝土,实际承载力已近于零,即此时在高强混凝土中可观察到裂缝的形成。
2.开裂敏感性
高强混凝土的开裂敏感性明显超出普通混凝土。造成开裂的原因很多,与材料性能有关,也与结构荷载有关,还与所处环境有关。开裂的影响因素主要包括外界气温变化引起的变形、水泥水化热引起的变形、混凝土收缩引起的变形和约束条件引起的变形。对混凝土组成和配比进行优化,在混凝土中掺加纤维、引气剂、减缩剂、膨胀剂等减缩抗裂组分,可以明显提高高强混凝土的抗裂性。
二、(一)原材料的贮存
高强混凝土所用的集料种类多,避免相混和防潮是共同的要求:
(1)水泥应按品种、强度等级和生产厂家分别贮存,不得与矿物掺合料等其他粉状料相混,并应防止受潮;
(2)骨料应按品种、规格分别堆放,堆场应采用能排水的硬质地面,并应有遮雨防尘措施;
(二)搅拌时间
高强混凝土的强度等级越高,其搅拌时间越长;非泵送施工比泵送施工搅拌时间长。高强混凝土拌合物粘度较大,适当延长搅拌时间或采取合适的投料措施,有利于各种集料和外加剂的混合分散。高强混凝土采用的搅拌机应符合现行国家标准《混凝土搅拌站(楼)》GB/T 10171的规定,宜采用双卧轴强制式搅拌机。
(三)运输
高强混凝土从搅拌机装人搅拌运输车至卸料时的时间不宜大于90分钟。运输需保证浇筑的连续性,有利于避免因浇筑间断过长产生的冷缝或薄弱层。搅拌运输车到达浇筑现场时,应使搅拌罐高速旋转20s-30s后再将混凝土拌合物卸出。当卸出的混凝土拌合料稠度过大,同时高强混凝土从出搅拌机至现场接收不超过90分钟可以适量掺加减水剂来增加混凝土的流动性。添加的减水剂应符合下列规定:
(1)应采用同品种减水剂;
(2)减水剂掺量应有经试验确定的预案;
(四)浇筑要点
高强混凝土泵送是施工的关键环节之一。一般认为,高强混凝土拌合物用水量小,粘度大,尤其在大高程泵送情况下,有一定的控制难度,解决了高强混凝土的泵送问题,基本就解决了高强混凝土施工的主要问题。
在泵送过程中应注意以下问题:
(1)当缺乏高强混凝土泵送经验时,施工前宜进行试泵;
(2)由于高强混凝土黏度大,间歇后开始泵送瞬间黏度作用大,进行较大高程的高强混凝土泵送,对泵压要求高,当泵送高度超过100m时,宜采用高压泵进行泵送;
(3)当向下泵送高强混凝土时,输送管与垂线的夹角不宜小于12°,有利于防止形成空气栓塞引起堵泵;
高强混凝土拌合物中浆体多,流动性大,浇筑时对模板的压力大,浇筑时易于漏浆和胀模,因此高强混凝土浇筑前,应检查模板支撑的稳定性以及接缝的密合情况,并应保证模板在混凝土浇筑过程中不失稳、不跑模和不漏浆。
不同强度等级混凝土现浇对接处应设在低强度等级混凝土构件中,与高强度等级构件间距不宜小于500mm;施工过程中经常出现高强混凝土和普通混凝土交替浇筑施工的现象,由于高强混凝土流动性大,所以需要设置密孔钢丝网拦截。例如在整体现浇柱和梁时,框架柱是高强混凝土,而梁采用普通混凝土,浇筑时应先浇框架柱中的高强混凝土,后浇梁中的普通混凝土,填补柱头混凝土时应注意不要采用梁的混凝土。当混凝土等级由低变高浇筑时,应先清空输送管道中原有的较低强度等级混凝土,方可浇筑高强混凝土。
高强混凝土结构通常是分层浇筑的,分层厚度不宜过大和层间浇筑间隔时间不宜过长,有利于保证每层混凝土浇筑质量和整体结构的匀质性,浇筑的分层厚度不宜大于500mm,上下层同一位置浇筑的间隔时间不宜超过120min。高强混凝土可采用振捣棒捣实,插人点间距不应大于振捣棒振动作用半径,泵送高强混凝土振捣时间不宜过长,以避免石子和浆体分层,每点振捣时间不宜超过20s,当混凝土拌合物表面出现泛浆,基本无气泡逸出,可视为捣实;连续多层浇筑时,振捣棒应插人下层拌合物50mm进行振捣。
(五)养护措施
高强混凝土早期收缩比较大,如果再发生表面水分损失,会加大混凝土开裂倾向,因此,应采取措施防止混凝土浇筑成型后的表面水分损失。高强混凝土浇筑成型后,应及时对混凝土暴露面进行覆盖。混凝土终凝前,应用抹子搓压表面至少两遍,平整后再次覆盖。高强混凝土可采取潮湿养护,并可采取蓄水、浇水、喷淋洒水或覆盖保湿等方式,养护水温与混凝土表面温度之间的温差不宜大于20℃;潮湿养护时间不宜少于10d。
当冬期施工时,高强混凝土养护应符合下列规定:
(1)宜采用带模养护;
(2)混凝土受冻前的强度不得低于lOMPa;
(3)模板和保温层应在混凝土冷却到5℃以下再拆除,或在混凝土表面温度与外界温度相差不大于20℃时再拆除,拆模后的混凝土应及时覆盖;
参考文献:
[1].高强混凝土应用技术规程.JGJT 281-2012
[2].高强混凝土的研究现状及发展趋势[J]/雷颖占著.工程建设与设计.2006
[3].高强混凝土高温下爆裂机理探讨[J]/谢伟峰著.新型建筑材料,2007
[4].高强高性能混凝土用矿物外加剂.GBT 18736-2002
作者简介
第一作者:瞿银花,女,1991年5月;土家族;湖北省恩施州利川市;工作单位:仙桃职业学院;433000;工程师/讲师;本科第一学历:市场营销;本科第二学历:土木工程;湖北省仙桃市纺织大道8号;13120260338
第二作者:胡志鹏,男,1989年11月;汉族;湖北省孝感市汉川市;工作单位:仙桃职业学院;433000;工程师/讲师;本科、土木工程;