近些年来,随着城市化脚步的不断加速,建筑水平不断进步,导致建筑规模不断扩大,对工程的施工要求也是越来越高。因此,建筑行业也应顺应时代的发展,不断改进与创新建设技术,其中混凝土是建筑行业必不可少的原材料,其相关技术的改进对建筑行业的进步有着十分重要的影响。混凝土的主要原料除了需要水泥、粗细集料和水外,同时还需要硅灰、粉煤灰、粒化高炉矿渣等掺合料和混凝土外加剂等,每一项原材料的选择都会影响混凝土的性能。
在大型的建筑工程中,普通的混凝土并不能满足实际工程的需求。例如,在建造厚大的地下室底板或侧墙时,普通的混凝土凝结时间一般为6~8h,无法满足实际的施工需求。因此需要在混凝土中搅拌混凝剂来增加混凝土的凝结时间,来把混凝土的凝结时间延长到十几个小时甚至几十个小时。
通过加入缓凝剂,可以有效的减少混凝土的水化热,减少出现分层浇筑混凝土层面裂缝的情况,可以使混凝土在较长的时间内保证良好的可塑性,提高混凝土的工作性能等,以达到实际工程的需求。另外,超缓凝混凝土还常应用于钻孔咬合桩工艺当中,钻孔咬合桩常常作为与地铁车站或高层建筑等围护施工中的一种围挡支护结构。钻孔咬合桩施工中需要形成相互咬合排列的多个桩间隔布置,在施工过程中施工第一个桩后,在施工第二个桩时要保证第一个桩的混凝土没有完成初凝时完成,这就要求混凝土的初凝时间较长。基于以上情况下,使用超缓凝混凝土是必要的步骤,是该施工中能否成功进行的关键。
为了提高混凝土的性能,超缓凝混凝土的原材料除了需要水泥、粗细集料和水外,同时还需要硅灰、粉煤灰、粒化高炉矿渣等掺合料和混凝土外加剂。
在选取水泥、粗细集料的过程中应该时刻注意超缓凝混凝土的特点。在选取水泥时应该选取含水量较少的水泥,还需要参考水泥的强度等其他性能,水泥的性能会对超缓凝混凝土的性能造成巨大的影响。另外,混凝土中含有大量的集料,粗骨料的骨架可以保证混凝土的体积稳定,在选取粗骨料时要注重考虑粗骨料的形状,表面形态以及颗粒强度等。在选取时可以使用5~20mm的人工碎石,该直径范围的碎石密度适当,吸水率较低,颗粒密度较好,具有良好的性能。
现阶段,混凝土的主要成分有水泥组成,每年的建筑行业都会消耗大量的水泥原料,而水泥原料的开采过程中会对环境造成恶劣的影响。因此,在水泥中掺入适量的矿物掺合料可以减少水泥的消耗,并且掺合料颗粒可以进入水泥颗粒的缝隙中,增加水泥的密度,提升水泥的性能,为建筑行业提高高性能的水泥。在选取矿物参合料时,可以选取粉煤灰、硅灰、粒化高炉矿渣、稻壳灰或其他矿物掺合料等。粉煤灰主要由火电厂燃烧煤所产生的废料,其颗粒直径较小,具有良好的为微集料填充效应和活性效应,可以有效的改善混凝土的微观孔结构,提高混凝土的工作性能。硅灰主要是由铁合金冶金厂冶炼是以粉尘形式排放的一种飞灰。适当的添加硅灰可以降低混凝土的吸水率,提高混凝土的抗氯离子渗透的效果。另外,在添加硅灰和聚丙烯纤维时可以防止裂缝的展开,大幅度降低渗透率,增加混凝土的使用寿命。粒化高炉矿渣掺入到混凝土中,同样可以提升混凝土的抗氯离子渗透的效果,还可以提高混凝土的抗压特性。稻壳灰是稻壳燃烧的产物,其颗粒微小,有较大的表面面积,可以对混凝土起到良好的填充效果。同时,稻壳灰也是绿色环保原理,其成本较低,在减少水泥使用成本的同时,也符合我国的可持续发展战略,把建筑行业引向绿色环保的方向。对于矿物掺入料的其他选择可以考虑天然沸石、固硫渣、磨细石灰石或石英砂粉等,他们都可以改善混凝土的性能,针对不同情况需要考虑不同的矿物掺入料,来达到不同的使用效果。
混凝土外加剂主要功能是改善混凝土的性能,通常有减水剂、激发剂、减缩剂、膨胀剂、缓凝剂等。高性能减水剂主要功能是改善混凝土的流动性,增加混凝土的耐久性。减缩剂可以防止混凝土收缩开裂,承载能力下降以及耐久性降低的现象发生。其中最为重要的就是缓凝剂的添加,缓凝剂可以有效的延缓水泥水化反应,增长混凝土的可塑时间。如果同时使用减水剂与缓凝剂可以更好的发挥二者的功效,协同提升混凝土的工作性能。
在设计超缓凝混凝土配合比之前需要对实际施工情况以及要求进行具体的分析。首先,需要了解混凝土所需满足的现场需求。其次,需要保证混凝土结构的使用年限。另外,还需考虑混凝土的初凝时间内完成必要的施工。在延长混凝土初凝时间上可以选择性能良好的,初凝时间较长的水泥。还可以通过掺入适量的矿物掺和物或加入适量的缓凝剂来延长混凝土的初凝时间。其中,加入混凝剂是延长混凝土初凝时间最好的选择。
超缓凝混凝土的配合比设计的重点就是缓凝剂的确定,通过配比不同比例的缓凝剂控制混凝土的凝结时间以及增强混凝土强度。控制混凝土的凝结时间主要是通过加入缓凝剂来混凝土中的水和反应,降低水含量,一般情况下与减水剂协同使用。根据不同的实际情况,按照一定比例配置减水剂与缓凝剂,适配出初凝时间和强度符合的添加剂。在设计配合比时可以参考以前的添加剂的配比含量,选择一个范围较大的实验样本,我选择的样本中缓凝剂的掺入量为0.24%,0.25%,0.26%、0.27%、0.28%、0.29%、0.30%。通过表数据进行分析,选择合适的缓凝剂掺入量。如我们可以观察到A6和A7的初凝时间较长,但28d的抗压强度不仅没有提升,反而出现了下降的现象,这就证明了这两个浓度的缓凝剂超过了最佳效果时的浓度,不宜在实际施工中应用。在施工中需要了解实际混凝土具体时间内所需强度,在针对具体强度选择缓凝剂的掺入量。
然后,我们通过选取A4与A5再进行每隔5d的观察。针对同一掺入量的缓凝剂分为W组进行对比,通过控制水泥、粉煤灰、矿渣粉、高效减水剂、砂、石等来影响缓凝剂的特性,使其达到的效果。通过分析可以看出混凝剂掺入量在0.27%和0.28%时处于84h、7d和28d的抗压强度。
综上所述,对于不同的施工条件,超缓凝混凝土的性能需求是不同的,针对不同性能的超缓凝混凝土需要进行适配不同比例的原材料,其中最为重要的就是缓凝剂的掺入量的计算。适量的缓凝剂可以对混凝土的形成产生巨大的影响。在设计缓凝剂掺入量时,应该先进行实验,分析不同浓度下不同时间内的抗压性来选取岀最佳掺入量的缓凝剂。科学合理的运用缓凝剂可以有效的延缓混凝土的凝结时间,提高整体的施工质量。