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摘要:混凝土配置技术的发展经历了从半干硬与干硬性、塑性、大流动性、高流态高强到高性能混凝土的发展过程,今后还将逐步推进超高性能混凝土、绿色智能混凝土配置新技术。依据可靠的数学模型,通过大数据的收集等技术实现混凝土的数字化。
关键词:高性能;混凝土;配置;施工质量
1 高性能混凝土的配置
1.1 重点选材
1.1.1 胶凝材料的选用
(1)宜选用非早强型硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥,其质量指标除应满足国家标准的有关规定外,还必须对水泥中的碱含量、氯离子含量、游离氧化钙含量严格限制。
(2)常用掺合料主要有粉煤灰、矿粉、硅灰和石灰石粉等,也存在与高性能减水剂相容性问题,试验表明粉煤灰的适应性>矿粉>硅灰>石灰石粉。选择使用时每种料源必须进行型式检验,料源一旦确定不要轻易改变,否则都要进行型式检验,并重新进行配合比设计,频繁改变料源不利于混凝土质量控制。
1.1.2 外加剂的选用
外加剂对改善混凝土的性能起到至关重要的作用,是必不可少的组分。尽量使用聚羧酸类高性能减水剂,混凝土坍落度损失小、自收缩率低、能适量引气、有害成分氯离子、SO3、碱含量小且属于绿色环保类产品。
1.2 主要参数的确定
1.2.1 基本要求
(1)配置高性能混凝土的精髓是使混凝土最大密实度化。注重混凝土中集料的级配设计以获取最大密实度和最小空隙率是关键环节,宜将两种粒级或多种粒级的粗集料掺配成连续级配,以便尽可能的减少水泥浆的用量,来达到降低含砂率,减少用水量和水泥用量的目的。
(2)砂子用量以石子的空隙率和砂子的紧密堆积密度确定,石子的用量以石子的密度、空隙率和胶凝材料体积的确定来实现混凝土的数字量化。也有学者提出不要对骨料提出过多的限制使用条件,如级配不连续的骨料通过恰当的配合比设计和外加剂技术仍然可以获得性能良好的拌合物,但这种观点不太适合高性能混凝土的最大密实度化法则。
1.2.2外加剂掺量的确定
在进行混凝土配合比设计以及试配时,由强度和耐久性要求决定水胶比,减水剂决定流动性(减水剂的合理作用是提高胶凝材料浆体的流动性)而不是用于减水。选择外加剂的品种,了解外加剂的基本性能,然后通过混凝土试拌选定外加剂的合适掺量。每种减水剂都存在最佳掺量,从而达到所需的性能和经济技术指标。
2 生产浇筑过程控制
2.1 生产工艺的控制
(1)测定粗细骨料的含水率,一般情况下含水量每工班抽测2次,并按测定结果及时调整混凝土配合比。砂石料应按批次进场,料仓最好一次进满,不可边进边用。规范规定每批不大于600t。
(2)高性能混凝土因水胶比低用水量少掺和料多,拌合物粘聚性、保水性好,但浆液粘稠。故铁路标准规定总搅拌时间3min最低不得少于2min。若搅拌时间不够出机时测坍落度达到了要求,则外加剂没有真正全部发挥作用。此种情况拌合物运到工地时坍落度则变大,往往还会出现泌水或离析,在振捣作用下这种现象还有加重的趋势,硬化混凝土还会形成水纹、纱线等影响外观的缺陷。
2.2 浇筑工艺的控制
(1)布料厚度斗送混凝土不宜大于40cm,泵送混凝土不宜大于60cm,尤其是隧道二衬混凝土衬砌台车浇筑每排窗口应分别布料,每侧不能只用一排窗口或一个窗口布料,要配足振捣人员和器具,掌握振捣方法避免重复振捣、防止过振,宜确保硬化后的混凝土均匀密实。
(2)加强检查模板支撑的稳定性和接缝密合情况,保证模板的刚度和强度不变型,防止布料振捣过程中到处漏浆,一旦漏浆必然影响到混凝土强度和耐久性能,也会出现外观等质量缺陷。
3 普遍存在的共性问题
3.1 粗细骨料货源不足、供应紧张
(1)地材选料困难目前已成为高性能混凝土施工的最大障碍,天然优质河砂几近枯竭,过度开采违背国家可持续化发展战略目标。沿海地区机制砂的生产和使用还不被广大技术人员普遍认可或广泛接受,铁路系统设计人员对C50以上强度等级的混凝土使用机制砂还处于保守阶段,甚至很多项目还在限制使用。
(2)细骨料的生产还受机械设备、场地、环保与矿产资源、属地管理等多方面的制约,大规模的基建与前面的制约因素供需出现不平衡,完全符合质优价廉、保证供应存在一定的难度。
3.2 掺合料良莠不齐、真假难辨
(1)水泥厂混合材掺量过高,较以前的硅酸盐系列水泥性能大不相同,助磨剂的大量使用也使得水泥与外加剂的适应性变差,水泥的早期强度变高,后期强度增长不足,富裕系数偏低甚至没有,供料时大多低于配合比设计时采取的实际强度(实际活性),水泥出场没有陈伏期,温度过高(有时高达80℃ 以上)游离氧化钙没有完全释放,拌合站储存罐少又不得不用,导致用水量加多,水灰比变大,后期强度不足现象也时有发生。
(2)粉煤灰是热力发电厂煤粉炉烟道气体中收集的粉末为工业废料,却是高性能混凝土的首选掺合料,通常原状灰经过分选出不同级别的灰,高性能混凝土使用的为Ⅰ级灰、Ⅱ级灰(又分F类和C类,按含钙量又分为高钙灰和和低钙灰)。
3.3 外加剂现场复配增加了不确定性
3.3.1 相容性检验难度加大
(1)胶凝材料与外加剂的相容性影响因素很多,虽然水泥和外加剂的质量都能达到国家标准和行业要求,但相互适应性问题依然存在,常见的问题有拌合物坍损快、板结、抓底、硬化快,混凝土抗压强度比偏低、甚至还有倒缩现象,影响施工与外观质量。目前市场出售的外加剂其母液质量基本正常,但现场复配情况不容乐观,由于掺加了过多的复配材料导致混凝土的性能也变化很大。
(2)经销商为了中标投标时一再压低价格,说是厂家直供,做配合比时从厂家拿来样品进行试配,实际供应却在现场复配这是事实。通过几种材料的复配叠加效果达到所需要的性能和降低成本的目的。复配车间大多设备简陋,计量器具很少标定,有的精度不足。业主、监理和施工单位检查材料质量往往忽视这一关口,质量问题往往出在这里。如母液掺量不足、有效含固量偏低、减水率不足、凝结异常等问题时常发现,因此加强现场复配管控尤为重要。
3.3.2 坍损与凝结时间控制复杂多变
(1)由于天然河砂含泥量的提高以及机制砂含粉量的增加,吸附了对应比例的外加剂,使混凝土拌和物的坍落度损失变大,这样的问题几乎每个工点都会遇到,大多数试验人员采取的措施—现场后掺减水剂增大坍落度或退回拌合站加水泥浆来调整拌合物流动性,这种做法虽然水灰(胶)比没有改变,但应想到复配的减水剂含有缓凝组分也有引气成分,控制不好有时混凝土24h不凝固,很容易造成质量事故。
(2)砂石料变化频繁,料源改变级配变化、紧密孔隙率、吸水率、含水率、粒型规格等都不尽不同,如有规律的变化还可调整一下施工配合比满足其工作性能,如边进边用又非同一料源的砂石料,坍落度忽大忽小也就不言而喻了(其实坍落度损失变小并不全是外加剂问题),材料质量波动应是主要因素。
结束语
高性能混凝土不仅具有良好的工作性能、力学性能和耐久性能,还应有良好的外观质量,免振自密实混凝土的推广和应用应是今后混凝土技术发展的方向,关于这一技术目前还有一些负面问题没有很好的解决,尚需进一步研究和攻克。尽管如此混凝土施工合理布料和充分振捣仍是目前乃至今后混凝土浇筑不可或缺的关键工序。
参考文献:
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[4]李玉琳.如何加强预拌混凝土生产中的质量控制[J].江西建材,2015(12):282-291.