自密实混凝土是具有高流动性、均匀性和稳定性,浇筑时无需外力振捣,能在自重力作用下流动并充满模板空间的混凝土。自密实混凝土在浇筑施工中由于无须振捣即可在其自重力作用下流动并充满模板空间,最大限度地减少了施工噪音,更可加快建筑施工速度、减少现场工人的数量及劳动强度。惠州市某商业中心二期工程为竖向结构设计,20层以下混凝土强度等级均为C60,竖向结构大量采用型钢混凝土组合技术,多数框架柱内均有型钢。其工程特点是核心简体内采用C60自密实混凝土高抛、免振施工与核心筒外采用C60泵送混凝土以铝模作为模板施工相结合的特点。该工程钢管混凝土的技术难点在于:强度高、自密实、微膨胀、高层泵送。该工程现已顺利完成浇筑并通过验收。
2.1原材料的选择
水泥:配制白密混凝土宜选硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥, 且应符合现行规范《通用硅酸盐水泥》GB175-2007的有关规定。考虑所用水泥与减水剂的相容性问题,我们首选硅酸盐水泥,因为相对其他水泥来说硅酸盐水泥组分较单一,使用该水泥可以解决与减水剂相容性较为复杂的技术困难。经多方面因素综合考虑,最后我们选择了东莞华润水泥厂有限公司生产的P·II52.5R水泥,其主要技术检测指标如表1。
粉煤灰:掺入品质优良的粉煤灰有利于改善混凝土拌合物的工作性能,并提高混凝土的后期强度和耐久性。配制自密实混凝土宜采用I级或II级的F类粉煤灰,并应符合现行规范《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》GB/T 1596要求。试配时我们使用I级和II级的F类粉煤灰,使用I级粉煤灰时单方用水量可减少10kg,但考虑市场I级粉煤灰供应紧张,为防止实际生产时供货紧张或断货影响生产的情况发生,经多方面因素综合考虑,最后我们选择了沙角电厂的F类II级粉煤灰,该电厂的粉煤灰质量稳定,其主要技术检测指标:细度20.7%,需水比94%,烧失量2.08%,活性指数75%。
粒化高炉矿渣粉:掺入混凝土中的粒化高炉渣粉包裹在水泥颗粒的表面,起到了延缓和减少水泥初期水化物相互搭接的隔离作用,可填充于水泥颗粒间隙和絮凝结构中,与粉煤灰复掺配制混凝土可以充发挥二者的“优势互补效应”,改善混凝土拌合物的和易性嘲。配制自密实混凝土所用粒化高炉矿渣粉应符合现行规范《用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣粉》GB/T 18046的相关要求,我们采用的是华润S95粒化高炉矿渣粉,其主要技术检测指标:比表面积465(m2/kg ),活性指数7d78%、28d103%,流动度比103%。与单掺II级粉煤灰相比粒化高炉矿渣粉及II级粉煤灰复掺时单方用水量可减少15kg。
粗骨料:粗骨料的粒形、尺寸和级配尤其是粗骨料的最大粒径对自密实混凝土拌合物的工作性能影响很大;粗骨料的针片状颗粒含量、含泥量及泥块含量应符合《自密实混凝土应用技术规程》JGJ/T 283-2012的要求,其他性能及试验方法应符合现行规范《普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准》JGJ 52-2006的有关规定。我们选用的是惠州日光石场粒形圆润的5~20mm连续粒级的碎石, 其主要技术检测指标:表观密度2650kg/m3,含泥量0.3%,泥块含量0.0%,压碎指标6.3%,针片状含量3%。
细骨料:细骨料宜采用符合II区中砂的天然砂,细骨料的含泥量及泥块含量应符合《自密实混凝土应用技术规程》JGJ/T 283-2012的要求。我们采用的是符合II区中砂的惠州东江河砂,其主要技术检测指标:表观密度2640kg/m3,含泥量0.7%,泥块含量0.0%,细度模数2.7。
减水剂:自密实混凝土的抗离析性、间隙通过性、填充性和泵送性都需要通过掺减水剂来实现,高效减水剂是配制自密实混凝土必不可少的原材料。其技术指标应符合现行规范《混凝土外加剂》GB 8076-2008及《混凝土外加剂应用技术规范》GB 50119-2013的要求。我们选用的是惠州红墙CSP-ll聚羧酸高效减水剂,其主要技术检测指标:指导掺量2.0%,含固量13.4%,密度1.038(g·cm-3),pH值7,减水率22%。
膨胀剂:自密实混凝土的胶凝材料用量较大,导致收缩较大,必要时需要采取一定的控制措施,否则可能导致混凝土开裂从而出现渗透、碳化、钢筋锈蚀等耐久性问题。除选择上述各原材料尽可能地避免影响混凝土的收缩外,通过多次与业主沟通后,最后确定由业主采购武源建材的SY-G膨胀剂委托我们用于该项目的自密实混凝土的制备,作为混凝土补偿收缩的措施。其主要技术检测指标:指导掺量5%,比表面积282(m2/kg。),水中7d膨胀率0.031%,空气中2ld膨胀率0.001%,28d抗压强度49.5MPa。使用时应符合《混凝土膨胀剂》GB23439-2009及《补偿收缩混凝土应用技术规范》JGJ/T178-2009的要求。
拌合用水:采用生活用自来水。
2.2配合比的设计思路与确定
目前,从国内自密实混凝土研究的文献上看,自密实混凝土配合比计算方法主要有三种:第一种是直接引用高性能混凝土配合比计算的方法;第二种是固定砂石体积含量的计算方法;第三种是经验推导法。在参考有关资料的基础上,确定该工程C60自密实混凝土的配合比设计思路是:首先,通过试验调整混凝土中的胶凝材料用量、粉煤灰及粒化高炉矿渣粉的掺量、减水剂的掺量等,确定满足施工及强度技术要求的不掺膨胀剂的自密实混凝土的配合比为基准配合比;其次,在基准配合比的基础上掺加不同掺量的膨胀剂并委托第三方进行补偿收缩混凝土膨胀率的试验和检验,确定满足施工及强度技术要求的自密实混凝土的配合比;最后进行现场模拟泵送浇筑试验,混凝土拌合物到达浇筑现场时坍落扩展度、扩展时间T500、J环扩展度均可满足施工技术要求,浇筑后混凝土与钢管粘结性能良好,28d实体芯样经检测为83.6MPa。最终确定该工程的C60自密实混凝土配合比如表2。
3.1原材料检验、贮存与生产质量控制
原材料的质量控制,在工程质量控制中属事先控制环节,是质量控制中的关键控制点。该工程所使用的原材料均是经多方面因素综合考虑后选定的,对各原材料的性能技术指标均有明确的要求。首先,对各原料材料供应商进行全面的考查与沟通并将各原材料的性能指标要求列入采购合同作为各原材料的验收依据;原材料进厂后严格按照采购合同及国家相关标准进行检测并按种类、批次分开贮存与堆放,适量储备。总之原材料的质量控制应充分发挥实验室的质量预控作用,将不合格的因素消灭在萌芽阶段,最大限度地确保自密实混凝土的质量波动最小化。
在控制好各原材料的质量稳定性后,对于自密实混凝土的生产质量控制,在生产前首先应对搅拌楼重新进行计量标定,确保搅拌楼计量精度符合要求;其次,聚羧酸高效减水剂严禁与其他类型减水剂混用,因此每次生产前减水剂称、搅拌机、混凝土运输车(并选用叶片较好的车辆,避免运输到达浇筑地点后混凝土拌合物出现搅拌不均匀的情况)、混凝土泵车等设备充分清洗干净;最后,用聚羧酸高效减水剂配制混凝土搅拌时必须充分均匀,该工程C60自密实混凝土的单盘搅拌量是1.5m3,单盘搅拌时间为5min。总之混凝土的生产质量控制,应充分发挥实验室的质量监控作用,确保混凝土的工作性能满足施工要求及强度达到设计要求。
3.2施工质量控制
自密实混凝土运送及卸料浇筑完成时间宜控制在2h内完成,以保证混凝土的高流动性并保持连续泵送,必要时可降低泵送速度。自密实混凝土不宜采取振捣,特别是禁止采用强制振捣措施,强力振捣不仅不能提高混凝土的性能,而且还会引起混凝土离析,影响混凝土均匀性使混凝土强度降低,甚至致使各部位混凝土变形不一致,导致构件产生变形或引发附加的应力。另外还需加强施工监督,严格检查,确保施工质量。自密实混凝土浇筑完毕终凝后立即洒水养护,模板拆除后即时包裹塑料薄膜进行养护,以防水分散失,不间断地进行洒水保湿养护,养护时间不少于14d。
为确保该工程C60自密实混凝土的工作性能满足施工及产品质量最终达到工程设计要求,主要从原材料的选择、配合比的设计思路与确定、原材料检验、贮存与生产质量、施工质量等方面加以控制,为客户提供了优质、满意的产品。
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