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摘要补偿收缩混凝土是指当混凝土的体积受到约束时,因其体积的膨胀而产生一定的压应力(约为0.2~1.0Mpa),可以全部补偿因水泥硬化收缩而产生的拉应力,这种特种混凝土称为补偿收缩混凝土。补偿收缩混凝土有百余年的发展历史,已用于许多重要的工程结构上。本文针对补偿收缩混凝土的原材料要求、配合比设计以及施工需要注意事项几个方面进行了简单介绍。
关键词补偿收缩混凝土 标准 施工
中图分类号:TU528文献标识码:A
补偿收缩混凝土既可用于现浇混凝土结构,也可用于预制混凝土构件和装配整体式混凝土结构。补偿收缩混凝土具有良好的抗裂性、抗渗性和较高的强度,因此其以优异特性在建筑工程中获得广泛应用,适用于一般工业与民用建筑的地下防水结构,水池、水塔等构筑物,以及修补、堵漏、后浇带等。随着高层和超高层建筑的发展,这种混凝土的应用范围还会迅速扩大,将来在许多方面会取代普通水泥混凝土。
1 配制补偿收缩混凝土
1.1 原材料的要求
配制补偿收缩混凝土时,不仅必须遵照普通混凝土关于原材料、配合比、称量、拌合、质量控制等的有关规定,而且还应针对补偿收缩混凝土的性能特点和具体要求,在其原材料应用方面注意以下几点事项。
1.1.1 水泥
补偿收缩混凝土中的主要材料,水泥的掺加量对于膨胀率影响很大,在配置混凝土的过程中,必须严格控制水泥称量的准确性,误差不得超过1%,并且所用水泥均应符合设计要求以及现行国家标准的规定。为了保证补偿收缩作用的发挥,每立方米混凝土中水泥的用量不少于280kg。水泥的风化程度对膨胀率有显著影响,在正常情况下,储存期不得超过90d;对超期的水泥,需通过膨胀率试验后才能使用。
1.1.2膨胀剂
膨胀剂的品种和性能应符合现行行业标准的规定。膨胀剂应单独存放,并不得受潮,当膨胀剂在存放过程中发生结块、胀袋现象时,应进行品质复验。在配置混凝土过程中如直接掺加膨胀剂,对膨胀剂的称量应当严格控制,误差不得超过0.5%。同时要求膨胀剂掺量不宜大于12%,不宜小于6%。
1.1.3 骨料
补偿收缩混凝土既可以采用普通骨料,也可以采用轻质骨料。不仅要选择适宜的品种,而且还要选择适宜的级配,确保骨料坚固、洁净。普通骨料和轻骨料应符合《普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准》JGJ?52和《轻骨料及其试验方法第一部分:轻骨料》GB/T17431.1的规定。
1.1.4 拌合水
配制补偿收缩混凝土的拌合水质量必须符合混凝土用水的标准,即应符合现行行业标准《混凝土用水标准》JGJ63的规定。同时拌合水的用量应比相同坍落度普通混凝土多10%~15%,但增加用水量就会增大水灰比,这样就会增加干缩和减小膨胀率,因此在施工中,应尽量减小用水量,或者掺加一定量的超塑化剂或高效减水剂。
1.1.5 外加剂
外加剂对于补偿收缩混凝土的新拌状态和硬化后性质与普通混凝土的情况大致相同,不宜选用收缩率比偏大的外加剂,早强剂和防冻剂会是膨胀性质产生差别,使用时应该予以注意。另外,补偿收缩混凝土掺加同一外加剂会产生不同的效果,不管掺加什么外加剂,都需要通过试验后才能正式用于工程。
1.2 配合比设计
补偿收缩混凝土的配合比设计宜用试配法。
(1)选择水灰比:预先选择3~4个水灰比,通过实验找到强度―水灰比的关系曲线,在此曲线中选定补偿混凝土要求强度对应的水灰比。
(2)确定用水量:根据选定的水泥用量和选择的水灰比来计算单位用水量,并根据施工条件选用的坍落度核对用水量是否适宜。在不加任何减水剂的情况下,补偿收缩混凝土的单位用水量要比普通混凝土的多10%~15%。
(3)确定砂率:依据所选的砂率,求出砂、石的重量,得出初步配合比。根据工程经验,砂率一般应低于普通混凝土砂率的1%~2%。
(4)强度与膨胀试验:在进行补偿收缩混凝土试配时,既要核对坍落度,同时还要制作试件来检验配制的补偿收缩混凝土的强度和膨胀率是否符合设计的要求。制作强度试件及膨胀试件(包括自由膨胀试件和限制膨胀试件),在检验试件的强度、膨胀率(特别是限制膨胀率)均符合设计要求时,即可在现场对材料进行试拌、核对坍落度、调整用水量,以确定最后的施工配合比。
2 补偿收缩混凝土施工
作为补偿收缩混凝土的膨胀水泥,不论是在早期还是在硬化之后,均比普通混凝土需要更多的水分。因此,在补偿收缩混凝土的施工过程中,必须十分注意水的问题,要保证足够的供水和严防过早失水。因此,在补偿收缩混凝土施工中应注意如下事项:
(1)补偿收缩混凝土在凝结硬化中虽然有些少量膨胀,但对模板的稳定性并无危害,所以模板设计可按普通混凝土的规定进行,但应更加注意浇筑前,检查模板的坚固性、稳定性,使模板所有接缝严密,不得漏浆,并宜将模板及与混凝土接触的表面先行湿润或保潮,且保持清洁。
(2)补偿收缩混凝土应连续运输、连续浇筑。混凝土尽量以近似搅拌结束时的状态进行运输、浇筑至关重要。运输必须快捷,需要严格控制从搅拌开始到运至现场的时间。采用搅拌运输车的混凝土,宜在1.5h内卸料,采用翻斗车运送的混凝土,宜在1.0h内卸料;当最高温度低于25℃,运送时间可延长0.5h,严禁在运送过程中随意加水。当运至现场的混凝土坍落度不符合要求时,应拒绝使用,并将其弃置。为避免出现混凝土坍落度小于浇筑要求的情况,夏季运输或运距较远时可在混凝土中掺入适量缓凝剂、保塑剂,以保持混凝土的流动性,通常可掺入相当于水泥重量2.5‰~3.5‰的木钙。
(3)补偿收缩混凝土必须采用机械振捣,不得采用人工振捣,和普通混凝土一样应按施工规范操作,防止蜂窝、麻面以外,不能过振,目的是使拌合物均匀振捣,防止砂石分离或者离析。在浇筑区段内不得中断、不得超过初凝,不得漏振、过振或欠振。
(4)补偿收缩混凝土必须注意混凝土的早期养护,若早期养护开始时间较迟,则可能抑制混凝土膨胀。一般常温下,混凝土浇筑后8~12h,即应进行浇水养护。必须保证混凝土的湿润养护,养护期内要保持外露混凝土表面呈湿润状态。养护期不小于14d,养护温度和使用温度均不应大于80℃。在冬季施工时,构件拆模时间应延至7d以上,表面不得直接洒水,可采用塑料薄膜保水,薄膜上部再覆盖岩棉被等保温材料。混凝土不得在5℃以下的条件下施工。
(5)控制好坍落度。人工浇筑时,现场坍落度为7~8cm;泵送混凝土浇筑时,现场坍落度为12~14cm。若现场施工温度超过30℃,或混凝土运输、停放时间超过30~40min,则应在混凝土拌合前采取加大坍落度的措施,但是混凝土拌合后,不得再次加水搅拌。另外,要严格掌握混凝土配合比,并依据施工现场情况的变化,及时正确调整。雨季施工应注意测定砂石含水率,及时调整配合比的用水量。
(6)抹面与整修工作。虽然补偿收缩混凝土中砂浆丰富,比较容易做好,但因其凝结时间较短,混凝土构件应在终凝前采用机械或人工的方式,对混凝土表面进行多次抹压,这是防止表面出现塑性裂缝的必要操作。
3 小结
应用补偿收缩混凝土的目的,主要是为了防止混凝土出现裂缝,即在短龄期混凝土强度较小时,使混凝土产生一定的膨胀,令混凝土不产生拉应力;即使在较长龄期时,混凝土产生干缩,也比普通水泥混凝土的干缩值要小,从而防止混凝土产生裂缝。另外,在进行设计时,如果不考虑预应力的效果,则可通过膨胀力来提高与周边混凝土、钢材、岩基的黏结强度,这也是补偿收缩混凝土的重要用途。
参考文献
[1]JGJ/T 178-2009 补偿收缩混凝土应用技术规程.
[2]GB50119-2003混凝土外加剂应用技术规范.
[3]李继业.混凝土配制实用技术手册.化学工业出版社,2008.3.
[4]徐羽白.新型混凝土工程施工工艺.化学工业出版社,2004.9.
[5]史美东,史美生.补偿收缩混凝土的应用技术.中国建材工业出版社,2006.1.
[6]李继业,姜金名,葛兆生.特殊性能新型混凝土技术.化学工业出版社,2007.7.
关键词补偿收缩混凝土 标准 施工
中图分类号:TU528文献标识码:A
补偿收缩混凝土既可用于现浇混凝土结构,也可用于预制混凝土构件和装配整体式混凝土结构。补偿收缩混凝土具有良好的抗裂性、抗渗性和较高的强度,因此其以优异特性在建筑工程中获得广泛应用,适用于一般工业与民用建筑的地下防水结构,水池、水塔等构筑物,以及修补、堵漏、后浇带等。随着高层和超高层建筑的发展,这种混凝土的应用范围还会迅速扩大,将来在许多方面会取代普通水泥混凝土。
1 配制补偿收缩混凝土
1.1 原材料的要求
配制补偿收缩混凝土时,不仅必须遵照普通混凝土关于原材料、配合比、称量、拌合、质量控制等的有关规定,而且还应针对补偿收缩混凝土的性能特点和具体要求,在其原材料应用方面注意以下几点事项。
1.1.1 水泥
补偿收缩混凝土中的主要材料,水泥的掺加量对于膨胀率影响很大,在配置混凝土的过程中,必须严格控制水泥称量的准确性,误差不得超过1%,并且所用水泥均应符合设计要求以及现行国家标准的规定。为了保证补偿收缩作用的发挥,每立方米混凝土中水泥的用量不少于280kg。水泥的风化程度对膨胀率有显著影响,在正常情况下,储存期不得超过90d;对超期的水泥,需通过膨胀率试验后才能使用。
1.1.2膨胀剂
膨胀剂的品种和性能应符合现行行业标准的规定。膨胀剂应单独存放,并不得受潮,当膨胀剂在存放过程中发生结块、胀袋现象时,应进行品质复验。在配置混凝土过程中如直接掺加膨胀剂,对膨胀剂的称量应当严格控制,误差不得超过0.5%。同时要求膨胀剂掺量不宜大于12%,不宜小于6%。
1.1.3 骨料
补偿收缩混凝土既可以采用普通骨料,也可以采用轻质骨料。不仅要选择适宜的品种,而且还要选择适宜的级配,确保骨料坚固、洁净。普通骨料和轻骨料应符合《普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准》JGJ?52和《轻骨料及其试验方法第一部分:轻骨料》GB/T17431.1的规定。
1.1.4 拌合水
配制补偿收缩混凝土的拌合水质量必须符合混凝土用水的标准,即应符合现行行业标准《混凝土用水标准》JGJ63的规定。同时拌合水的用量应比相同坍落度普通混凝土多10%~15%,但增加用水量就会增大水灰比,这样就会增加干缩和减小膨胀率,因此在施工中,应尽量减小用水量,或者掺加一定量的超塑化剂或高效减水剂。
1.1.5 外加剂
外加剂对于补偿收缩混凝土的新拌状态和硬化后性质与普通混凝土的情况大致相同,不宜选用收缩率比偏大的外加剂,早强剂和防冻剂会是膨胀性质产生差别,使用时应该予以注意。另外,补偿收缩混凝土掺加同一外加剂会产生不同的效果,不管掺加什么外加剂,都需要通过试验后才能正式用于工程。
1.2 配合比设计
补偿收缩混凝土的配合比设计宜用试配法。
(1)选择水灰比:预先选择3~4个水灰比,通过实验找到强度―水灰比的关系曲线,在此曲线中选定补偿混凝土要求强度对应的水灰比。
(2)确定用水量:根据选定的水泥用量和选择的水灰比来计算单位用水量,并根据施工条件选用的坍落度核对用水量是否适宜。在不加任何减水剂的情况下,补偿收缩混凝土的单位用水量要比普通混凝土的多10%~15%。
(3)确定砂率:依据所选的砂率,求出砂、石的重量,得出初步配合比。根据工程经验,砂率一般应低于普通混凝土砂率的1%~2%。
(4)强度与膨胀试验:在进行补偿收缩混凝土试配时,既要核对坍落度,同时还要制作试件来检验配制的补偿收缩混凝土的强度和膨胀率是否符合设计的要求。制作强度试件及膨胀试件(包括自由膨胀试件和限制膨胀试件),在检验试件的强度、膨胀率(特别是限制膨胀率)均符合设计要求时,即可在现场对材料进行试拌、核对坍落度、调整用水量,以确定最后的施工配合比。
2 补偿收缩混凝土施工
作为补偿收缩混凝土的膨胀水泥,不论是在早期还是在硬化之后,均比普通混凝土需要更多的水分。因此,在补偿收缩混凝土的施工过程中,必须十分注意水的问题,要保证足够的供水和严防过早失水。因此,在补偿收缩混凝土施工中应注意如下事项:
(1)补偿收缩混凝土在凝结硬化中虽然有些少量膨胀,但对模板的稳定性并无危害,所以模板设计可按普通混凝土的规定进行,但应更加注意浇筑前,检查模板的坚固性、稳定性,使模板所有接缝严密,不得漏浆,并宜将模板及与混凝土接触的表面先行湿润或保潮,且保持清洁。
(2)补偿收缩混凝土应连续运输、连续浇筑。混凝土尽量以近似搅拌结束时的状态进行运输、浇筑至关重要。运输必须快捷,需要严格控制从搅拌开始到运至现场的时间。采用搅拌运输车的混凝土,宜在1.5h内卸料,采用翻斗车运送的混凝土,宜在1.0h内卸料;当最高温度低于25℃,运送时间可延长0.5h,严禁在运送过程中随意加水。当运至现场的混凝土坍落度不符合要求时,应拒绝使用,并将其弃置。为避免出现混凝土坍落度小于浇筑要求的情况,夏季运输或运距较远时可在混凝土中掺入适量缓凝剂、保塑剂,以保持混凝土的流动性,通常可掺入相当于水泥重量2.5‰~3.5‰的木钙。
(3)补偿收缩混凝土必须采用机械振捣,不得采用人工振捣,和普通混凝土一样应按施工规范操作,防止蜂窝、麻面以外,不能过振,目的是使拌合物均匀振捣,防止砂石分离或者离析。在浇筑区段内不得中断、不得超过初凝,不得漏振、过振或欠振。
(4)补偿收缩混凝土必须注意混凝土的早期养护,若早期养护开始时间较迟,则可能抑制混凝土膨胀。一般常温下,混凝土浇筑后8~12h,即应进行浇水养护。必须保证混凝土的湿润养护,养护期内要保持外露混凝土表面呈湿润状态。养护期不小于14d,养护温度和使用温度均不应大于80℃。在冬季施工时,构件拆模时间应延至7d以上,表面不得直接洒水,可采用塑料薄膜保水,薄膜上部再覆盖岩棉被等保温材料。混凝土不得在5℃以下的条件下施工。
(5)控制好坍落度。人工浇筑时,现场坍落度为7~8cm;泵送混凝土浇筑时,现场坍落度为12~14cm。若现场施工温度超过30℃,或混凝土运输、停放时间超过30~40min,则应在混凝土拌合前采取加大坍落度的措施,但是混凝土拌合后,不得再次加水搅拌。另外,要严格掌握混凝土配合比,并依据施工现场情况的变化,及时正确调整。雨季施工应注意测定砂石含水率,及时调整配合比的用水量。
(6)抹面与整修工作。虽然补偿收缩混凝土中砂浆丰富,比较容易做好,但因其凝结时间较短,混凝土构件应在终凝前采用机械或人工的方式,对混凝土表面进行多次抹压,这是防止表面出现塑性裂缝的必要操作。
3 小结
应用补偿收缩混凝土的目的,主要是为了防止混凝土出现裂缝,即在短龄期混凝土强度较小时,使混凝土产生一定的膨胀,令混凝土不产生拉应力;即使在较长龄期时,混凝土产生干缩,也比普通水泥混凝土的干缩值要小,从而防止混凝土产生裂缝。另外,在进行设计时,如果不考虑预应力的效果,则可通过膨胀力来提高与周边混凝土、钢材、岩基的黏结强度,这也是补偿收缩混凝土的重要用途。
参考文献
[1]JGJ/T 178-2009 补偿收缩混凝土应用技术规程.
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[3]李继业.混凝土配制实用技术手册.化学工业出版社,2008.3.
[4]徐羽白.新型混凝土工程施工工艺.化学工业出版社,2004.9.
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[6]李继业,姜金名,葛兆生.特殊性能新型混凝土技术.化学工业出版社,2007.7.