周曉璽,曲保屹,黃媛
(貴州高速公路集團有限公司,貴州貴陽550000)
淺談自密實混凝土在路基施工中的應用和推廣
周曉璽,曲保屹,黃媛
(貴州高速公路集團有限公司,貴州貴陽550000)
自密實混凝土流動性好,具有良好的施工性能和填充性能,而且骨料不離析,混凝土硬化后的力學性能和耐久性均良好。在介紹其施工工藝后,以杭瑞高速某路段為實例,先計算其初步配合比,然后經(jīng)工作性調(diào)整,最終確定其基準配合比。
自密實混凝土;施工工藝;初步配合比;基準配合比
自密實混凝土(Self-Compacting Concrete,簡稱SCC),也有人稱為高流態(tài)混凝土,是指混凝土拌合物依靠自身重量,不需要振搗即可以充滿模型和包裹鋼筋,屬于高性能混凝土的一種。自密實混凝土流動性好,具有良好的施工性能和填充性能,而且骨料不離析,混凝土硬化后具有良好的力學性能和耐久性。自密實高性能混凝土以其特有的性能,引起國內(nèi)外土木工程界的關(guān)注。
自密實混凝土的出現(xiàn)源于1983年后的幾年中,日本遇到了混凝土結(jié)構(gòu)耐久性,以及因技術(shù)人員數(shù)量的減少而引起混凝土的質(zhì)量下降等問題,于1986年,東京大學的學者Okamura等提出了發(fā)展SCC的必要性。1988年,東京大學的Ozawa第一個用普通材料配制出了自密實混凝土。次年,在東京進行了自密實混凝土的開發(fā)。日本建筑協(xié)會于1992-1995年對自密實混凝土的質(zhì)量標準、材料、配合比、施工、質(zhì)量管理等有關(guān)內(nèi)容進行了研究,1997年1月制定了“高流動性混凝土材料、配比、制造、施工方針”,大大推動了自密實混凝土的應用。在此期間,歐洲也出資300萬歐元資助由多國建筑商、混凝土專家、外加劑生產(chǎn)廠家、鋼纖維廠家聯(lián)合攻關(guān)的開發(fā)項目,旨在開發(fā)普通自密實混凝土,以及高質(zhì)量飾面纖維增強自密實混凝土。近幾年自密實混凝土在國內(nèi)各工程領域內(nèi)也得到了廣泛的推廣,取得了很多成功的實例。
在施工技術(shù)日益成熟的今天,全國范圍內(nèi)大面積開展平安工地,施工標準化等工作。而野外路基施工中很多混凝土擋墻、涵洞等結(jié)構(gòu)物都遠離施工用電的供應源。另外,解決施工用電后,其使用時間短,大大增加了施工成本。自密實混凝土由于具有免振搗、現(xiàn)澆密實性好等優(yōu)點,解決了路基施工中出現(xiàn)的施工成本高、用電困難等問題,從而得到越來越廣泛的應用。
1.1工藝原理
自密實混凝土的工藝原理是采用合理的配合比加入專用外加劑,使混凝土拌合物具有很高的流動性,在高空墜落中不離析、不泌水,能不經(jīng)振搗而通過澆筑過程中高處下拋時的動能達到自密實的要求。
1.2自密實混凝土性能及檢測方法
自密實混凝土性能包括流動性、抗離析性和填充性??捎锰鋽U展度試驗、V漏斗試驗(或T50試驗)和U型箱實驗進行檢測。
1.3配合比設計
配合比優(yōu)先采用增加粉體材料用量和選用高效減水劑,改善漿體的粘性和流動性,若不能滿足漿體粘性時,可通過試驗確定適當添加增粘劑。
1.4自密實混凝土質(zhì)量控制措施
(1)澆筑前混凝土檢測。每車混凝土澆筑前均需要檢測,主要檢測坍落擴展度、擴展時間T50,不得發(fā)生外沿泌漿和中心骨料堆積現(xiàn)象。澆筑過程中,必須由專人對混凝土的質(zhì)量進行監(jiān)控,對有和易性、塌落度不達標等現(xiàn)象的混凝土,堅決不能使用。每臺班混凝土取樣不小于2組。
(2)浮漿處理?;炷翝仓戤吅?,混凝土表面會有氣泡排出,并在混凝土表面泛起浮漿,初凝前將浮漿舀出,終凝后將混凝土表面鑿毛,至外露石子為止。
(3)澆筑時,模板內(nèi)不得有雜物和積水,若澆筑物為片石混凝土,片石擺放間距應大于5 cm,以便于混凝土的流動填充。
項目名稱:杭瑞高速貴州省畢節(jié)至都格(黔滇界)公路BDT3合同段。
施工單位:貴州橋梁建設集團有限責任公司。
使用材料:見表1所列。
表1 各種材料基本情況一覽表
2.1計算初步配合比
(1)自密實混凝土設計強度(fcu.k)= 25 MPa;自密實混凝土配制強度(fcu.o)≥fcu.k+1.645σ= 33.2 MPa。
計算水灰比:(W/C)=(aa×fce)/(fcu.o+aa×ab× fce)=0.65,根據(jù)經(jīng)驗取0.36,選取單位體積用水量180 kg, 則單位體積水泥用量=180/0.36=500(kg)。
(2)采用復合摻合料等量取代水泥百分率=49.4% ,則復合摻合料單位體積用量=500× 49.4%=247(kg)(112L)。
(3)復合摻合料取代水泥用量后,則單位體積水泥用量=500-500×49.4%=253 kg(82 L)。
(4)根據(jù)經(jīng)驗,以及所使用外加劑的性能設定自密實混凝土的含氣量為1.5%即15 L;每立方米混凝土中粗骨料的體積(Vg)和細骨料的體積(Vs)為1 000-112-82-180-15=611(L)。
(5)每立方米混凝土中粗骨料的體積(Vg),根據(jù)自密實性能要求,選用粗骨料體積用量302.8 L,則每立方米混凝土中粗骨料的質(zhì)量(mg)=302.8× 2.705=819(kg)。
(6)每立方米混凝土中細骨料的體積(Vs)=611-302.8=308.2(L),則每立方米混凝土中粗骨料的質(zhì)量(mg)=308.2×2.655=819(kg)。
(7)單位體積粉體體積=112+82=194(L),滿足規(guī)范160~230 L要求,水粉比=180/(112+82)=0.928滿足規(guī)范0.8~1.15要求。
(8)單位體積漿體體積(Vp)=112+82+180= 374(L),滿足規(guī)范320~400 L要求。
(9)計算水膠比:W/B=180/(253+247)=0.36。
(10)通過試驗確定聚羧酸緩凝減水劑用量為膠凝材料的0.9%;則每立方混凝土中聚羧酸緩凝減水劑的質(zhì)量mca=mb×0.009=500×0.009=4.50(kg/m3)。
初步配合比:(水泥+復合摻合料):砂:石:聚羧酸緩凝減水劑=1:1.64:1.64:0.009,W/B=0.36。
2.2調(diào)整工作性,提出基準配合比
2.2.1計算水泥混凝土試拌材料用量
按初步配合比試拌水泥混凝土拌和物30L;各種材料用量為:水泥= 7.59 kg,復合摻合料= 7.41 kg,砂= 24.57 kg,石= 24.57 kg,聚羧酸緩凝減水劑= 0.135 kg,水=5.4 kg。
2.2.2調(diào)整工作性
按初步配合比拌制混凝土拌和物,測定其粘聚性、保水性、坍落度。坍落度為270 mm,坍落擴展度測定值為700 mm,粘聚性和保水性亦良好,滿足施工和易性要求。
2.2.3提出基準配合比
經(jīng)過工作性調(diào)整,確定基準配合比:(水泥+復合摻合料):砂:石:聚羧酸緩凝減水劑=1:1.64:1.64:0.009,W/B=0.36。
2.3檢驗強度及確定試驗室配合比(見表2)
表2 配合比及強度一覽表
繪制28 d強度與灰水比關(guān)系圖(見圖1)。
圖1 28 d強度與灰水比關(guān)系圖
配制強度所對應的膠水比值=2.60;
按強度修正后各材料用量:單位體積水= 180 kg/m3,水泥= 253 kg/m3,砂= 819 kg/m3,石=819 kg/m3,復合摻合料=247 kg/m3,聚羧酸緩凝減水劑=4.50 kg/m3。確定試驗室配合比:(水泥+復合摻合料):砂:石:聚羧酸緩凝減水劑=1:1.64:1.64:0.009;W/B=0.36。
(1)與常規(guī)混凝土相比,自密實混凝土具有流動性好、密實度高、縮短工期、減少人力投入等優(yōu)點。
(2)由于自密實混凝土不需要振搗,因此可以降低由于振搗導致的混凝土離析等問題,解決施工場地無電,施工場地零亂等問題,同時由于自密實的特性,對模板工程、鋼筋工程、支撐工程等均有新的要求。
(3)目前自密實混凝土的研究和應用還處于初期階段,在配合比設計、性能評定、質(zhì)量控制、施工技術(shù)等方面均有待試驗和理論方面的深入研究。
(4)自密實混凝土目前屬于“特種混凝土”,在實際應用中還不是十分普及,主要應用于水下混凝土施工、大體積混凝土施工、以及鋼管混凝土等混凝土工程,在未來具有廣闊的應用前景。
TU528.53
B
1009-7716(2015)05-0142-02
2015-03-04
周曉璽(1989-),男,貴州人,助理工程師,從事高速公路建設管理工作。