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        自密實(shí)混凝土的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

        2015-12-20 12:17:01鄭興民李青青陳松玉
        商品混凝土 2015年5期
        關(guān)鍵詞:礦粉水膠膠凝

        鄭興民,李青青,陳松玉

        (1. 無錫市德濟(jì)商品混凝土有限公司,江蘇 無錫 214200;2. 吳江市潤建商品混凝土有限公司,江蘇 吳江 215200)

        自密實(shí)混凝土的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

        鄭興民1,李青青1,陳松玉2

        (1. 無錫市德濟(jì)商品混凝土有限公司,江蘇無錫214200;2. 吳江市潤建商品混凝土有限公司,江蘇吳江215200)

        本文主要從自密實(shí)混凝土的材料選擇、配合比設(shè)計(jì)及實(shí)際工程中的使用情況,來了解自密實(shí)混凝土的特殊性能及不同于普通混凝土的優(yōu)點(diǎn)所在。

        自密實(shí)混凝土;坍落擴(kuò)展度;強(qiáng)度

        0 前言

        自密實(shí)混凝土是指混凝土拌合物在澆筑時(shí)依靠自重不需要振搗的情況下能夠填充配筋密集的模板,并且保持良好均勻性的混凝土。它具有高流動(dòng)性、均勻性和體積穩(wěn)定性,與同水膠比的普通混凝土相比,自密實(shí)混凝土有以下幾點(diǎn)優(yōu)勢(shì):

        (1)易于澆筑,施工速度快,提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。

        (2)可以改善施工環(huán)境,減少噪聲對(duì)環(huán)境的污染。

        (3)滿足鋼筋密集、截面狹窄的工程部位的施工。

        本文主要從自密實(shí)混凝土的材料選擇、配合比設(shè)計(jì)、工程實(shí)例與施工注意事項(xiàng)等幾方面入手,闡述了自密實(shí)混凝土的應(yīng)用特性。

        1 材料選擇

        1.1膠凝材料

        水泥宜選用硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥,為了便于混凝土的密實(shí)性和耐久性,在混凝土配合比中使用粉煤灰和礦粉,以此來增加拌合物的黏度,以及混凝土硬化后強(qiáng)度和耐久性。

        1.2粗骨料

        采用連續(xù)級(jí)配,最大公稱粒徑不宜大于 20mm,對(duì)于結(jié)構(gòu)緊密、形狀復(fù)雜的結(jié)構(gòu)最大公稱粒徑不宜大于 16mm,針片狀含量不大于 8%,含泥量和泥塊含量分別不大于 1.0%、0.5%。

        1.3細(xì)骨料

        宜采用 Ⅱ 區(qū)中砂,含泥量和泥塊含量分別不大于3.0%、1.0%。

        1.4外加劑

        聚羧酸高性能外加劑具有摻量低、減水率高,混凝土強(qiáng)度增長(zhǎng)快、坍落度損失小、拌合物粘滯阻力小等特點(diǎn),而且相比較其他高效減水劑,聚羧酸高性能減水劑除了以上功能外,還可以明顯改善混凝土的收縮。因此,聚羧酸高性能減水劑適用于配制自密實(shí)混凝土,尤其在配制高強(qiáng)自密實(shí)混凝土方面表現(xiàn)出更加明顯的優(yōu)勢(shì)。

        1.5混凝土用水

        拌合水、養(yǎng)護(hù)水應(yīng)符合 JGJ 63—2006《混凝土用水標(biāo)準(zhǔn)》的規(guī)定。

        2 配合比設(shè)計(jì)

        常州中天鋼鐵廠南區(qū)西料場(chǎng)某工程為倒立錐形料斗,混凝土強(qiáng)度等級(jí)為 C35,由于鋼筋密集,最小鋼筋間距只有40mm,所以采用了自密實(shí)混凝土澆筑。

        2.1原材料

        水泥:采用盤固 P·O52.5普通硅酸鹽水泥,初凝136min,終凝 182min,3d 抗折強(qiáng)度與抗壓強(qiáng)度分別為5.8MPa 和 28.2 MPa,28d 抗折與抗壓強(qiáng)度分別為 9.6MPa 和58.0MPa,氧化鎂的含量 2.13%,三氧化硫含量 1.75%,燒失量 1.64%,安定性合格,水泥的表觀密度 ρc為 3150kg/m3。

        砂:長(zhǎng)江砂,細(xì)度模數(shù) 2.6,0.315mm 篩余量 24%,含泥量 1.8%,泥塊含量 0.5%,屬Ⅱ區(qū)中砂,砂的表觀密度 ρs為 2640kg/m3。

        石子:5~16mm 連續(xù)級(jí)配,壓碎指標(biāo) 7.8%,針片狀含量 6.4%,含泥量 0.8%,泥塊含量 0.2%,石子的表觀密度 ρg為 2750kg/m3。

        粉煤灰:采用夏港電廠生產(chǎn)的Ⅱ級(jí)粉煤灰,0.045mm 篩余量為 12.6%,需水量比 98%,燒失量 2.13%,粉煤灰的表觀密度 ρf為 2250kg/m3。

        礦粉:常州中盛 S95 礦粉,比表面積 420m2/kg,28d 活性指數(shù) 103%,礦粉的表觀密度 ρk為 2850kg/m3。

        外加劑:采用馬鞍山中海新材料生產(chǎn)的 CNMHP450 聚羧酸系減水劑,密度 1.052g/mL,pH 值為 6.4,減水率 26%。

        水:生活用自來水。

        2.2目標(biāo)性能要求

        因?yàn)殇摻钭钚¢g距為 40mm,斷面尺寸小、形狀復(fù)雜,而且配筋率高,因此自密實(shí)混凝土性能等級(jí)選擇 SF2 級(jí),按JGJ/T 283—2012《自密實(shí)混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》,SF2 的填充性要求自密實(shí)混凝土坍落擴(kuò)展度為 660~755mm,離析率不宜大于 15%。配合比設(shè)計(jì)主要是從混凝土的自密實(shí)性、強(qiáng)度及耐久性等方面去考慮。

        2.3配合比的計(jì)算

        自密實(shí)混凝土的配合比設(shè)計(jì)宜采用絕對(duì)體積法,現(xiàn)按照J(rèn)GJ/T 283—2012《自密實(shí)混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》進(jìn)行相關(guān)系數(shù)的計(jì)算。

        (1)粗骨料的用量

        SF2 的每立方粗骨料的體積 Vg選擇 0.30~0.33,本配比選擇 Vg= 0.32。

        則粗骨料每立方用量 mg=Vg·ρg=880(kg)

        (2)細(xì)骨料的用量

        砂漿體積 Vm中的砂的體積分?jǐn)?shù)φ可取 0.42~0.45,現(xiàn)取φ=0.45。

        則砂的每立方用量 ms=(1-Vg)·0.45·ρs=808(kg)(3)漿體體積 Vp

        V=Vm-Vs=(1-Vg)·(1-φ)=0.374(m3)

        (4)膠凝材料的表觀密度 ρb

        ρb=1/ [βf/ρf+βk/ρk+(1-βf-βk)/ρc]=2914(m2/kg)

        其中:βf——粉煤灰占膠凝材料的質(zhì)量分?jǐn)?shù),%;

        βk——礦粉占膠凝材料的質(zhì)量分?jǐn)?shù),%。(5)配制強(qiáng)度 fcu,0

        fcu,0=fcu,k+1.645·σ=35+1.645×5=43.225(MPa)其中:σ——標(biāo)準(zhǔn)差,取 5MPa。(6)水膠比 mw/mb

        mw/mb=0.42·fce·[1-βf-βk+(βf+βk)γ]/(fcu,0+1.2)=0.47

        粉煤灰的膠凝系數(shù) γf=0.4(βf≤30%),礦粉的膠凝系數(shù) γk=0.9(βk≤40%)。粉煤灰和礦粉混摻膠凝系數(shù) γ 在0.4~0.9,本配合比計(jì)算取 γ=0.6。按 JGJ/T 283—2012 的 5.1.2要求,水膠比宜小于 0.45,本次配比計(jì)算取水膠比為 0.44。

        (7)每立方混凝土膠凝材料用量 mb

        mb=(Vp-Va)/(1/ρb+mw/mb/ρw)=452(kg )

        其中:Va——每立方混凝土引入空氣,取 20L;

        ρw——水的表觀密度,取 1000kg/m3。(8)每立方混凝土中水的用量 mwmw=mb(mw/mb)=199(kg)

        (9)每立方混凝土中粉煤灰、礦粉和水泥的用量 mf、mk、mc

        mf=mb·βf=68(kg) mk=mb·βk=90(kg)

        mc=mb-mf-mk=294(kg)(10)外加劑的用量 mcamca=mb·α=5.42(kg)

        α為外加劑的摻量,根據(jù)廠方建議,取 1.2%。通過以上計(jì)算,得到計(jì)算配合比見表 1。

        表1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)配合比   kg/m3

        2.4試拌

        試拌容量為 25L,各種原材料用量及拌合物性能見表 2。所配制混凝土流動(dòng)性良好,沒出現(xiàn)抓底離析等現(xiàn)象?;炷粮鞣矫娴男阅芫_(dá)到了要求,可直接作為基準(zhǔn)配合比。

        表2 試拌配合比及拌合物性能

        現(xiàn)采用 3 個(gè)不同的配合比,水膠比在基準(zhǔn)配合比上分別增加和減少 0.02,用水量與基準(zhǔn)配合比相同,砂的體積分?jǐn)?shù)可分別增加或減少 1%。設(shè)置三組配合比混凝土拌合物,其配比及性能見表 3。

        表3 三組混凝土配合比及拌合物性能

        根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果可知,取水膠比為 0.45 完全可以達(dá)到混凝土配制強(qiáng)度的要求?,F(xiàn)以水膠比 0.45,通過計(jì)算所得配合比見表 4。

        表4 計(jì)算配合比   kg/m3

        3 工程實(shí)際使用情況

        在本次工程的應(yīng)用中,混凝土的各方面性能均達(dá)到了施工的要求,坍落擴(kuò)展度現(xiàn)場(chǎng)為 680mm×680mm,流動(dòng)性、均勻性均達(dá)到了泵送要求,現(xiàn)場(chǎng)留置的標(biāo)養(yǎng)試塊 28 天強(qiáng)度為46.4MPa,同養(yǎng)試塊 600d·℃ 強(qiáng)度 44.7MPa,均滿足了設(shè)計(jì)強(qiáng)度的要求。拆模后混凝土表面沒有出現(xiàn)窩蜂麻面現(xiàn)象。

        工地現(xiàn)場(chǎng)取樣做抗?jié)B試塊,經(jīng)抗水滲透試驗(yàn)均達(dá)到了常規(guī) P8 的要求。

        4 使用過程中注意事項(xiàng)

        與普通混凝土相比,自密實(shí)混凝土在實(shí)際使用中要注意以下幾個(gè)方面:

        (1)攪拌時(shí)間應(yīng)比普通混凝土適當(dāng)延長(zhǎng),正式生產(chǎn)前必須進(jìn)行開盤鑒定,檢測(cè)其坍落擴(kuò)展度。

        (2)混凝土構(gòu)件的模板除了滿足現(xiàn)行國家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)規(guī)定,還應(yīng)考慮自密實(shí)混凝土拌合物對(duì)側(cè)模的流體靜壓力作用,對(duì)模板的承載力、剛度和穩(wěn)定性進(jìn)行驗(yàn)算。

        (3)在澆筑過程中,必要時(shí)可在模板外側(cè)做適當(dāng)敲擊。

        (4)混凝土試塊制作不得使用振動(dòng)臺(tái)和插搗方法成型。

        5 總結(jié)

        (1)通過摻加粉煤灰和礦粉,可明顯改善自密實(shí)混凝土的流動(dòng)性能。

        (2)由于不需要振搗,自密實(shí)混凝土可以提高施工效率,而且由于沒有噪聲,改善了施工環(huán)境。

        (3)自密實(shí)混凝土拆模后不會(huì)出現(xiàn)表面氣泡或蜂窩麻面,不需要進(jìn)行表面修補(bǔ),改善了混凝土表面質(zhì)量。

        (4)增加了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的自由度,尤其在鋼筋密集、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的情況下,更顯示出它特有的性能。

        [1] JGJ/T 283—2012.自密實(shí)混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)程[S].

        [2] CCES 02—2004.自密實(shí)混凝土設(shè)計(jì)與施工指南[S].

        [3] 姚燕,王玲,田培.高性能混凝土[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2006.

        [通訊地址]江蘇省無錫市碩放南開路碩放工業(yè)園五期(214200)

        鄭興民(1977—),男,工程師。

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