自密实混凝土

发布时间: 2022-09-26 08:48 作者: 浏览次数: 27 views 字号:

自密实混凝土是指拌和物具有很高的流动性并且在浇筑过程中不离析、不泌水,能够不经振捣而充满模板和包裹钢筋的混凝土,属于高流动性混凝土的高端部分。在传统的坍落度试验中,自密实混凝土在达到260mm以上坍落度、600mm以上扩展度的同时,无离析、泌水现象的发生。
自密实混凝土的浇筑

自密实混凝土出现的原因应该追溯到1983年的日本。当时,由于日本缺乏熟练工人使得混凝土结构在施工成型过程中缺乏充分的振捣,不能得到设计要求,从而引发了一系列混凝土耐久性问题。这一问题不仅在业内受到了重视,更成为了日本的社会问题,引发了社会各界的广泛关注。因此,在1986年2月日本水泥协会主办的混凝土研讨会上,基于提高混凝土结构可靠性能的出发点,日本东京大学混凝土试验室的冈村甫教授指出“日本熟练工人的减少势必会给混凝土结构耐久性带来负面影响”,并且提议开发一种不受施工质量好坏影响的免振捣混凝土,这样可以取消施工中的振捣工序,让混凝土在自身重力作用下自动充填密实成型,就可以避免人为因素的影响,浇筑出密实可靠的混凝土结构。

为了满足混凝土施工性能要求,即开发出的混凝土流动性好且用水量少,浇筑过程中不需要振捣就可以充填模板内部空间自动成型,且会大大提高混凝土结构质量稳定性,这就是自密实混凝土需要达到的性能目标。

经过大量的研究和试验,1988年夏天,东京大学土木系混凝土研究室成功配制出第一号免振自密实混凝土,与传统混凝土相比,自密实混凝土粗骨料用量少,粉体用量有所增加,水与粉体用量的比值远小于常规混凝土的水灰比,而由于添加了高性能减水剂,在不增加单位体积用水量的情况下可以大大提高流动性。
自密实混凝土的性能特点

与传统混凝土相比,自密实混凝土在施工中无需振捣设备和抹面工序,养护和材料运输的工作量大大减少,预制件生产中对模板的质量和刚度的要求降低,这些优势可以带来多方面的效益,如改善施工环境、有利于规范化施工、降低工程造价、节约成本等。

从社会效益方面来说,从20世纪50年代人工振捣混凝土成型到60年代以后发展的机械振捣成型,是混凝土技术发展中的一次飞跃。人工振捣成型的混凝土密实程度差、强度低、而且不能用于干硬性混凝土。为了提高混凝土的坍落度且保证一定的强度,只好用增加水泥用量的方法达到一定的工作性能和强度,使成本增加。以高频振捣为主的机械振捣使混凝土的密实度大为提高,因而提高了混凝土的强度,而且可以使用干硬性混凝土,是混凝土技术的一大进步。但是机械振捣也存在弊端,那就是噪声很大,这已成为建筑施工中的一大公害。

另外混凝土振捣成型需一定数量的有经验的工人,施工作业强度大,要求严密的施工组织,一旦漏振或者过振便会产生结构性能上和外观上的缺陷。免振捣自密实混凝土在保证混凝土施工质量的前提下成功解决了机械振捣的噪声问题,同时又简化了施工工序,提高了施工质量,是混凝土技术的又一大进步。

关于噪声污染问题,北京市环境保护检测中心曾进行过专门测试。在任何施工机械车辆不开动的情况下环境噪声53dB,开动两根振捣棒而其他施工机械全部关闭,距施工地点40m远处的噪声为74 dB。关闭振捣器,采用免振捣自密实混凝土施工,当泵车和混凝土罐车全部开动时,距离施工地点40m处噪声只有56.1dB,比环境噪声仅增加4.1 dB,由此可见采用自密实混凝土消除振捣噪声的效果是非常明显的。

自密实混凝土除了可以从根本上解决机械振捣的施工噪声问题外,其带来的社会效益还表现为:掺和料可以大量的使用磨细高炉矿渣、电厂粉煤灰等活性材料,有利于环保和废料利用;省去振捣工序,在城市市区和居民住宅区可以连续施工,并能提高施工速度,缩短建设工期;有利于预拌混凝土的发展,促进建设工程中钢筋混凝土质量的提高。

除了上述的社会效益外,免振捣自密实混凝土还具有显著的经济效益,主要表现为以下几点:

(1)相比较机械振捣,由于不存在扰民问题,可以24h作业,因此可以缩短工期,从而创造显著的间接经济效益。

(2)由于取消了振捣成型,不仅可以提高施工速度,并可以保证钢筋、埋件及预留孔洞位置不因振捣而移位,相应减少加固措施费用,并且有利于结构质量。不会因混凝土施工的技术问题而人为造成混凝土质量缺陷,节约了此类修复费用。

(3)由于取消了振捣机械及振捣工序,因而节省了振捣设备,减少了机械费用、能耗费用及人工费。

 相比较传统混凝土以及大流态的泵送混凝土在应用于建筑结构和施工领域来说,自密实混凝土拥有的优势可简言之为:

(1)免去振捣工序,靠自重成型,减少施工噪音,改善工人的工作环境和周期居民的居住环境;

(2)解决了不易或无法进行振捣作业(如钢筋过于密集、断面过深或过于复杂)的问题;

(3)提高浇筑速度,缩短施工工期;

(4)节约个人;

(5)提高混凝土结构的耐久性。

总之,自密实混凝土综合效益显著,特别是用于难以浇筑甚至无法浇筑的部位,可避免出现因振捣不足而造成的空洞、蜂窝、麻面等质量缺陷。

在新型减水剂的帮助下,自密实混凝土具有非常好的流动性,在施工中不需要振捣就可以达到自密实的效果,而且自密实混凝土泌水性很小,在混凝土表面不会产生乳皮层。因此,新、旧混凝土接触面连续性能好,不需要特别处理就可以达到很好的一体化效果。另外,这种混凝土具有较高的强度,并且有比较好的综合性能。

 自密实混凝土的组成特点

相对于常规混凝土,自密实混凝土的组成特性主要为水泥浆-骨料比更高,即必须增加对混凝土拌合物流动性起决定作用的水泥浆的数量,只有这样才能在自重或泵压下推动骨料,达到自密实。另一方面,骨料(尤其是粗骨料)的体积和最大粒径也都必须减少,以提高混凝土拌合物的流动性和抗离析能力。

 根据一些日本学者的研究,要成功配制自密实混凝土,必须遵循以下原则:

(1)水泥体积+细粉(如粉煤灰、石灰石粉、硅灰以及粒径小于125mm的细砂)应为170~200L/m3范围内。因为粉体材料(包括水泥和细粉)过多将使拌合物过于黏稠、流动性降低;而粉体材料太少又会提高离析的风险。

(2)水与粉体材料(水泥+细粉)的体积比(即水粉比)应为0.85~1.20范围内。水粉比低于0.85,会使拌合物过于黏稠;水粉比大于1.20,则使拌合物离析风险增大。

(3)粗骨料的体积应低于340L/m3;

(4)粗骨料的最大粒径应低于25mm,最好在20mm内。

粗骨料的体积和最大粒径的规定是为了避免离析和骨料间的碰撞以致阻塞混凝土的流动。为了在不增加用水量的前提下提供混凝土拌合物的流动性和在不增加粉体材料体积的前提下减少离析风险,通常要掺加两种外加剂:高效减水剂和黏度调节剂。黏度调节剂的另一个重要作用是由于某些原因使骨料的含水量增加时减少混凝土的离析。
自密实混凝土性能测试方法

相对于常规混凝土,自密实混凝土另一个主要特点是采用特殊、专用的测试方法测试混凝土拌合物工作性。针对自密实混凝土工作性的特点,各国研究人员经过多年的研究提出了多种测试自密实混凝土工作性的方法,主要通过测试反映自密实混凝土流动性、抗离析性、间隙通过性的指标来综合反映自密实混凝土的工作性能。目前用于测试自密实混凝土工作性的方法有:坍落扩展度试验、T50、V形漏斗、L形仪、U形仪、J环试验等。
坍落度扩展实验

坍落扩展度是最常用的测试方法,可以评价在没有阻碍的条件下自密实混凝土的流动性和流动速度。测试结果可以表征自密实混凝土的流动性和填充能力。自密实混凝土拌合物的坍落扩展度一般为600mm~750mm,

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