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摘要:自密实混凝土因其具有很高的流动性、不离析、不泌水,不需要外加振动,与普通混凝土相比具有其自身的优点,但是其耐久性与传统混凝土相比较有什么优越性,怎么提高自密实混凝土的耐久性还是一个问题需要研究。本文就自密实混凝土的耐久性做简单阐述并提出一些针对措施。
关键词:高性能混凝土 自密实混凝土 耐久性 影响因素
Abstract: self-compacting concrete because of its high mobility, no segregation, no bleeding, no need of additional vibration, compared with ordinary concrete has advantages of its own, but its durability and traditional concrete compared with what advantage, how to improve the durability of self-compacting concrete is a question need to research. This paper briefly expounds and puts forward some corresponding measures on the durability of self-compacting concrete.
Keywords: since the influence of concrete durability of high performance concrete compacting factor
U461.7+1
自密实混凝土(Self Compacting Conrete,简称 SCC)[1]是高性能混凝土的一种,其具有很高的流动性、不离析、不泌水,不需要外加振动,完全靠自重就能浇筑到模板内各个角落。 尽管自密实混凝土具有较高的流动性,但其粗骨料是不离析的,自密实混凝土与常规浇注、振捣的混凝土最大的区别在于它的匀质性、填密性,完全靠在自身的重量作用下能够自流平填密。与常规振捣成型的混凝土相比,自密实混凝土主要有以下几个优点: (1) 使用自密实混凝土可以缩短施工工期。(2)可以保证结构中混凝土的密实性。尤其在浇注振捣困难的狭窄部位时,这种要求更为突出。同时能够改善混凝土的外观质量,避免表面气泡和蜂窝麻面情况产生。(3)增加了结构设计的自由度,不需要振捣可以浇筑成形状复杂、薄壁和密集配筋的结构。(4)可以消除因振捣而带来的噪音。(5)自密实混凝土取消了施工中的振捣工序,在质量上也减少了混凝土人为因素的影响。这在提倡环保,保证居民生活质量的今天,自密实混凝土具有很大的吸引力。 此外,使用自密实混凝土还可节约大量劳动力,提高劳动效率,由此而带来的经济效益 也十分可观。
在我国[2],自密实混凝土的研究和应用尚处于起步阶段,其发展的主要推动力量来自于两个方面:高等院校和聚羧酸减水剂的生产厂商。高校的研究是为了更好的在我国推广自密实混凝土这项先进的建设技术,使其能够为我国的建筑行业带来有利的变革。我国自密实混凝土的研究及应用相对国外较晚,但是在最近几年发展速度较快。国内一些城市开始有了SCC 的研究和应用,随着超高层结构、薄壁结构、大型钢结构和 大配筋等结构复杂工程的出现,SCC 受关注程度和应用的领域越来越广泛,包括水工、 桥梁、隧道等大型工程,最为典型的是在三峡大坝二期、三期工程中的成功应用。2006 年第一本由中国工程建设标准化协会推荐的《自密实混凝土应用技术规程》出版,标志着 SCC 在我国的研究和应用均取得了较好的发展[4]。 但是自密实混凝土的耐久性与传统混凝土相比较有什么优越性,怎么提高自密实混凝土的耐久性还是一个问题需要研究。本文就自密实混凝土的耐久性做简单阐述并提出一些针对措施。
混凝土抵抗环境介质作用并长期保持其良好的使用性能的能力称为混凝土的耐久性。即混凝土结构在自然环境、使用环境及材料内部因素作用下保持其工作能力的性能[3]。提高混凝土耐久性,对于延长结构寿命,减少修复工作量,提高经济效益具有重要的意义。其主要包括混凝土的抗渗性,抗冻性,抗侵蚀性及抗碳化性。
1、抗滲性:混凝土的抗渗性是指混凝土抵抗压力水渗透的能力。混凝土渗水的原因,是由于内部孔隙形成连通的渗水孔道。这些孔道主要来源于水泥浆中多余水分蒸发而留下的气孔、水泥浆泌水所产生的毛细管孔道、内部的微裂缝以及施工振捣不密实产生的蜂窝、孔洞,这些都会导致混凝土渗漏水。
2、抗冻性:混凝土的抗冻性是指混凝土在水饱和状态下,能经受多次冻融循环作用而不破坏,同时也不严重降低强度的性能。混凝土受冻融作用破坏的原因,是混凝土内部的孔隙水在负温下结冰后体积膨胀造成的静水压力,因冷冻水蒸汽压的差别推动未冻水向冻结区的迁移造成的渗透压力,当这两种压力所产生的内应力超过混凝土抗拉强度时,混凝土就会产生裂缝,多次冻融使裂缝不断扩展直至破坏。
影响混凝土抗冻性的因素有:(1)混凝土强度愈高,抵抗冻融破坏的能力越强,抗冻性越好。(2)混凝土密实度、混凝土孔隙构造及数量。密实度越小,开口孔隙愈多,水分愈易渗入,静水压力越大,抗冻性越差。(3)混凝土孔隙充水程度。饱水程度愈高,冻结后产生的冻胀作用就大,抗冻性越差。(4)水灰比。水灰比与孔隙率成正比,水灰比越大,且开口孔隙率大,抗冻性越差。(5)外加剂。在混凝土中掺入引气剂,可在水泥石中形成无数细小、均匀的气泡,使之成为压力水进出的“水库”,使静水压力和渗透压力得以释放,对冰冻破坏起到很好的缓冲作用。适宜的引气量以4%~6%为宜。
3、抗侵蚀性:抗侵蚀性是指混凝土在含有侵蚀性介质环境中遭受到化学侵蚀、物理作用不破坏的能力。混凝土的抗侵蚀性主要取决于水泥的品种、混凝土密实度与孔隙特征等。
4、抗碳化性:混凝土的碳化作用是指空气中的二氧化碳与水泥石中的氢氧化钙作用,生成碳酸钙和水。碳化又叫中性化。碳化对混凝土性能有明显的影响,首先是减弱对钢筋的保护作用。由于水泥水化过程中生成大量氢氧化钙,使混凝土孔隙中充满饱和的氢氧化钙溶液,其PH值可达到12.6~13。这种强碱性环境能使混凝土中的钢筋表面生成一层钝化薄膜,从而保护钢筋免于锈蚀。碳化作用降低了混凝土的碱度,当PH值低于10时,钢筋表面钝化膜破坏,导致钢筋锈蚀。其次,当碳化深度超过钢筋的保护层时,钢筋不但易发生锈蚀,还会因此引起体积膨胀,使混凝土保护层开裂或剥落,进而又加速混凝土进一步碳化。碳化作用还会引起混凝土的收缩,使混凝土表面碳化层产生拉应力,可能产生微细裂缝,从而降低了混凝土的抗折强度。
根据以上分析,影响混凝土的耐久性的因素主要为:①混凝土的强度,②混凝土内部孔隙率,③水泥的品种的质量,④混凝土的密实程度,⑤混凝土水灰比,⑦混凝土的掺合料及混凝土钢筋保护层厚度。
为了提高混凝土的耐久性,我们可以采取以下措施:
1、合理选择水泥品种。
2、适当控制混凝土的水灰比及水泥用量,水灰比的大小是决定混凝土密实性的主要因素,它不仅影响混凝土的强度,而且也严重影响其耐久性,故必须严格控制水灰比。在保证混凝土和易性的前提下,采用尽量小的水灰比。
保证足够的水泥用量,同样可以起到提高混凝土密实性和耐久性的作用。
3、选用质量良好的砂石骨料,质量良好、技术条件合格的砂、石骨料,是保证混凝土耐久性的重要条件。改善粗细骨料级配,在允许的最大粒径范围内尽量选用较大粒径的粗骨料,可减小骨料的空隙率和比表面积,也有助于提高混凝土的耐久性。
4、掺入引气剂或减水剂,掺入引气剂或减水剂对提高抗渗、抗冻等有良好的作用,在某些情况下,还能节约水泥。
5、选择适当的掺合料,掺合料的加入有助于控制水泥的用量,减少混凝土的早期水化放热较大及硬化混凝土收缩较大,减少对混凝土的耐久性和体积稳定性影响,并有助于提高混凝土的密实度。
德国慕尼黑工业大学建筑材料和工程材料检测研究所的R.Springenschmid先生列出了降低混凝土水灰比和掺入硅粉有关刚强混凝土耐久性的重要标准,以及目前对于低水灰比和掺硅粉的利弊的看法[5]。
高强混凝土与普通混凝土耐久性的比较
(译注:+表示提高抵抗能力;—反之。)
6、加大混凝土钢筋保护层的厚度,防止碳化影响钢筋保护层。
7、加强混凝土的施工质量控制,混凝土施工中,应当搅拌均匀、浇灌密实并加强养护,以保证混凝土的施工质量。
参考文献:
1、中国建筑标准设计研究院 清华大学。自密实混凝土应用技术规程。CECS 203:2006。2006 年 7 月。
2、廉慧珍 张青 张耀凯。国内外自密实高性能混凝土研究及应用现状。施工技术。 清华大学。自密實混凝土应用技术规程。CECS 203:1999 年 第 28 卷 第 05 期。
3、吴浩。混凝土材料的耐久性。中国建筑材料研究总院。
4、岳德斌。自密实混凝土性能研究及工程应用。辽宁工程技术大学研究生论文。
5、R.Springenschmid。高强混凝土与普通混凝土耐久性的比较。德国慕尼黑工业大学建筑材料和工程材料检测研究所。
6、刘数华 王晓燕。自密实混凝土综述。建筑技术开发。2004 年第 7 期。
7 、张长清。免振捣自密实混凝土与振捣混凝土的对比。武汉城市建设学院院报。1999 年 16 卷 3 期。
8 、段雄辉。免振捣自密实混凝土技术及工程实践。建筑技术。1997 年 28 卷 1 期。
9、周永元 相玉成。自密实混凝土在浙江电力调度大楼工程中的应用。中国混凝土与 水泥制品网。
10、顾韬。自密实高性能混凝土在中国建筑工程的应用前景初探。江苏建筑。2005 年第 2 期。
11、祝叶陈俊。自密实混凝土的发展应用及展望。中华建设科技。第 9 期。
关键词:高性能混凝土 自密实混凝土 耐久性 影响因素
Abstract: self-compacting concrete because of its high mobility, no segregation, no bleeding, no need of additional vibration, compared with ordinary concrete has advantages of its own, but its durability and traditional concrete compared with what advantage, how to improve the durability of self-compacting concrete is a question need to research. This paper briefly expounds and puts forward some corresponding measures on the durability of self-compacting concrete.
Keywords: since the influence of concrete durability of high performance concrete compacting factor
U461.7+1
自密实混凝土(Self Compacting Conrete,简称 SCC)[1]是高性能混凝土的一种,其具有很高的流动性、不离析、不泌水,不需要外加振动,完全靠自重就能浇筑到模板内各个角落。 尽管自密实混凝土具有较高的流动性,但其粗骨料是不离析的,自密实混凝土与常规浇注、振捣的混凝土最大的区别在于它的匀质性、填密性,完全靠在自身的重量作用下能够自流平填密。与常规振捣成型的混凝土相比,自密实混凝土主要有以下几个优点: (1) 使用自密实混凝土可以缩短施工工期。(2)可以保证结构中混凝土的密实性。尤其在浇注振捣困难的狭窄部位时,这种要求更为突出。同时能够改善混凝土的外观质量,避免表面气泡和蜂窝麻面情况产生。(3)增加了结构设计的自由度,不需要振捣可以浇筑成形状复杂、薄壁和密集配筋的结构。(4)可以消除因振捣而带来的噪音。(5)自密实混凝土取消了施工中的振捣工序,在质量上也减少了混凝土人为因素的影响。这在提倡环保,保证居民生活质量的今天,自密实混凝土具有很大的吸引力。 此外,使用自密实混凝土还可节约大量劳动力,提高劳动效率,由此而带来的经济效益 也十分可观。
在我国[2],自密实混凝土的研究和应用尚处于起步阶段,其发展的主要推动力量来自于两个方面:高等院校和聚羧酸减水剂的生产厂商。高校的研究是为了更好的在我国推广自密实混凝土这项先进的建设技术,使其能够为我国的建筑行业带来有利的变革。我国自密实混凝土的研究及应用相对国外较晚,但是在最近几年发展速度较快。国内一些城市开始有了SCC 的研究和应用,随着超高层结构、薄壁结构、大型钢结构和 大配筋等结构复杂工程的出现,SCC 受关注程度和应用的领域越来越广泛,包括水工、 桥梁、隧道等大型工程,最为典型的是在三峡大坝二期、三期工程中的成功应用。2006 年第一本由中国工程建设标准化协会推荐的《自密实混凝土应用技术规程》出版,标志着 SCC 在我国的研究和应用均取得了较好的发展[4]。 但是自密实混凝土的耐久性与传统混凝土相比较有什么优越性,怎么提高自密实混凝土的耐久性还是一个问题需要研究。本文就自密实混凝土的耐久性做简单阐述并提出一些针对措施。
混凝土抵抗环境介质作用并长期保持其良好的使用性能的能力称为混凝土的耐久性。即混凝土结构在自然环境、使用环境及材料内部因素作用下保持其工作能力的性能[3]。提高混凝土耐久性,对于延长结构寿命,减少修复工作量,提高经济效益具有重要的意义。其主要包括混凝土的抗渗性,抗冻性,抗侵蚀性及抗碳化性。
1、抗滲性:混凝土的抗渗性是指混凝土抵抗压力水渗透的能力。混凝土渗水的原因,是由于内部孔隙形成连通的渗水孔道。这些孔道主要来源于水泥浆中多余水分蒸发而留下的气孔、水泥浆泌水所产生的毛细管孔道、内部的微裂缝以及施工振捣不密实产生的蜂窝、孔洞,这些都会导致混凝土渗漏水。
2、抗冻性:混凝土的抗冻性是指混凝土在水饱和状态下,能经受多次冻融循环作用而不破坏,同时也不严重降低强度的性能。混凝土受冻融作用破坏的原因,是混凝土内部的孔隙水在负温下结冰后体积膨胀造成的静水压力,因冷冻水蒸汽压的差别推动未冻水向冻结区的迁移造成的渗透压力,当这两种压力所产生的内应力超过混凝土抗拉强度时,混凝土就会产生裂缝,多次冻融使裂缝不断扩展直至破坏。
影响混凝土抗冻性的因素有:(1)混凝土强度愈高,抵抗冻融破坏的能力越强,抗冻性越好。(2)混凝土密实度、混凝土孔隙构造及数量。密实度越小,开口孔隙愈多,水分愈易渗入,静水压力越大,抗冻性越差。(3)混凝土孔隙充水程度。饱水程度愈高,冻结后产生的冻胀作用就大,抗冻性越差。(4)水灰比。水灰比与孔隙率成正比,水灰比越大,且开口孔隙率大,抗冻性越差。(5)外加剂。在混凝土中掺入引气剂,可在水泥石中形成无数细小、均匀的气泡,使之成为压力水进出的“水库”,使静水压力和渗透压力得以释放,对冰冻破坏起到很好的缓冲作用。适宜的引气量以4%~6%为宜。
3、抗侵蚀性:抗侵蚀性是指混凝土在含有侵蚀性介质环境中遭受到化学侵蚀、物理作用不破坏的能力。混凝土的抗侵蚀性主要取决于水泥的品种、混凝土密实度与孔隙特征等。
4、抗碳化性:混凝土的碳化作用是指空气中的二氧化碳与水泥石中的氢氧化钙作用,生成碳酸钙和水。碳化又叫中性化。碳化对混凝土性能有明显的影响,首先是减弱对钢筋的保护作用。由于水泥水化过程中生成大量氢氧化钙,使混凝土孔隙中充满饱和的氢氧化钙溶液,其PH值可达到12.6~13。这种强碱性环境能使混凝土中的钢筋表面生成一层钝化薄膜,从而保护钢筋免于锈蚀。碳化作用降低了混凝土的碱度,当PH值低于10时,钢筋表面钝化膜破坏,导致钢筋锈蚀。其次,当碳化深度超过钢筋的保护层时,钢筋不但易发生锈蚀,还会因此引起体积膨胀,使混凝土保护层开裂或剥落,进而又加速混凝土进一步碳化。碳化作用还会引起混凝土的收缩,使混凝土表面碳化层产生拉应力,可能产生微细裂缝,从而降低了混凝土的抗折强度。
根据以上分析,影响混凝土的耐久性的因素主要为:①混凝土的强度,②混凝土内部孔隙率,③水泥的品种的质量,④混凝土的密实程度,⑤混凝土水灰比,⑦混凝土的掺合料及混凝土钢筋保护层厚度。
为了提高混凝土的耐久性,我们可以采取以下措施:
1、合理选择水泥品种。
2、适当控制混凝土的水灰比及水泥用量,水灰比的大小是决定混凝土密实性的主要因素,它不仅影响混凝土的强度,而且也严重影响其耐久性,故必须严格控制水灰比。在保证混凝土和易性的前提下,采用尽量小的水灰比。
保证足够的水泥用量,同样可以起到提高混凝土密实性和耐久性的作用。
3、选用质量良好的砂石骨料,质量良好、技术条件合格的砂、石骨料,是保证混凝土耐久性的重要条件。改善粗细骨料级配,在允许的最大粒径范围内尽量选用较大粒径的粗骨料,可减小骨料的空隙率和比表面积,也有助于提高混凝土的耐久性。
4、掺入引气剂或减水剂,掺入引气剂或减水剂对提高抗渗、抗冻等有良好的作用,在某些情况下,还能节约水泥。
5、选择适当的掺合料,掺合料的加入有助于控制水泥的用量,减少混凝土的早期水化放热较大及硬化混凝土收缩较大,减少对混凝土的耐久性和体积稳定性影响,并有助于提高混凝土的密实度。
德国慕尼黑工业大学建筑材料和工程材料检测研究所的R.Springenschmid先生列出了降低混凝土水灰比和掺入硅粉有关刚强混凝土耐久性的重要标准,以及目前对于低水灰比和掺硅粉的利弊的看法[5]。
高强混凝土与普通混凝土耐久性的比较
(译注:+表示提高抵抗能力;—反之。)
6、加大混凝土钢筋保护层的厚度,防止碳化影响钢筋保护层。
7、加强混凝土的施工质量控制,混凝土施工中,应当搅拌均匀、浇灌密实并加强养护,以保证混凝土的施工质量。
参考文献:
1、中国建筑标准设计研究院 清华大学。自密实混凝土应用技术规程。CECS 203:2006。2006 年 7 月。
2、廉慧珍 张青 张耀凯。国内外自密实高性能混凝土研究及应用现状。施工技术。 清华大学。自密實混凝土应用技术规程。CECS 203:1999 年 第 28 卷 第 05 期。
3、吴浩。混凝土材料的耐久性。中国建筑材料研究总院。
4、岳德斌。自密实混凝土性能研究及工程应用。辽宁工程技术大学研究生论文。
5、R.Springenschmid。高强混凝土与普通混凝土耐久性的比较。德国慕尼黑工业大学建筑材料和工程材料检测研究所。
6、刘数华 王晓燕。自密实混凝土综述。建筑技术开发。2004 年第 7 期。
7 、张长清。免振捣自密实混凝土与振捣混凝土的对比。武汉城市建设学院院报。1999 年 16 卷 3 期。
8 、段雄辉。免振捣自密实混凝土技术及工程实践。建筑技术。1997 年 28 卷 1 期。
9、周永元 相玉成。自密实混凝土在浙江电力调度大楼工程中的应用。中国混凝土与 水泥制品网。
10、顾韬。自密实高性能混凝土在中国建筑工程的应用前景初探。江苏建筑。2005 年第 2 期。
11、祝叶陈俊。自密实混凝土的发展应用及展望。中华建设科技。第 9 期。