摘 要
混凝土在工程建设中的基本与必须材料,而在工程建设步入新时期之后,对高强度、耐久性等特征有了更高需求的同时,一般品类混凝土已经很难满足当前各种高品质工程建设的根本需求。在此环境下,很多工程单位为保证工程质量与建设效率开始应用掺粉煤灰的高性能混凝土,以此来满足各个阶段工程建设的根本需求,并解决相应的缺陷问题。在通过文献资料法、访谈法、数理统计法等方式进行综合的研究与探索之后,综合掺粉煤灰的高性能混凝土耐久性的影响因素以及提升方式,并就其性能研究和应用、质量与施工控制、掺粉煤灰的高性能混凝土的特点、发展背景进行了论述与分析。
关键词:掺粉煤灰的高性能混凝土;耐久性;施工控制
第1章 绪论
1.1 选题背景
掺粉煤灰的高性能混凝土定义:以一般建筑施工工艺、原材料为基础,在其中加入高效果的外加剂、掺合料,制备的混凝土本身会有更高的强度、适用性、耐久性、工作性。这需工程建设人员在工程推进之前,准确把握工程建设混凝土所需,明确各项原材料、外加剂、掺合料用量与比例,以此来提升工程耐久性,使其表现出更高的适宜性。其次需根据工程建设的整体要求来设计对应的掺粉煤灰的高性能混凝土设计方案,在掺粉煤灰的高性能混凝土制备过程中根据其具体效用来不断的调整与优化制备方案,使得制作而成的掺粉煤灰的高性能混凝土在质量性、经济性、寿命等方面有着突出优势,满足建筑企业、业主等各方面的根本利益。
基于社会各个方面的广泛需求,近两年的建筑建设量呈几何式增长,这在满足社会需求的同时维持了社会稳定发展。为降低因工程质量造成的返修,并减少因工程质量产生的维修保养费用,有必要去提升工程混凝土质量。其中掺粉煤灰的高性能混凝土即能满足以上要求,且其耐久性对比一般混凝土来说有着固有的优势。掺粉煤灰的高性能混凝土指的是其在耐久性、体积稳定性、强度等方面对于普通混凝土来说性能更加优良,且适用范围更广,桥梁、高速公路、海港建筑等工程皆能采用。因此能够说,国家建筑高层化、大型化、现代化持久发展,离不开掺粉煤灰的高性能混凝土支持,故而需建筑单位技术人员在制备与应用掺粉煤灰的高性能混凝土之前,能够综合建筑工程的根本需求,设计对应的混凝土配备方案。
1.2 掺粉煤灰的高性能混凝土研究现状
1.2.1 掺粉煤灰的高性能混凝土概述
掺粉煤灰的高性能混凝土主要是在实现了较大范围的改善普通钢筋混凝土强度和性能的前提下,利用现代科学技术,选择优质的原材料,掺入适量活性小颗粒的外加剂和新型高科技混凝土开发生产的高效外加剂组合而成的一种建筑材 料。随着我国建筑业的快速进步与发展,对于结构设计工艺的技术水平要求也愈来越高,对混凝土材料和施工提出了更高的要求。例如,高层建筑的增高会导致泵送高度的增高等技术难题。
1.2.2 发展掺粉煤灰的高性能混凝土的必要性
(1)混凝土结构物耐久性的需要大跨度桥梁、隧道、高层建筑的可靠性,很大程度上取决于材料的耐久性。海底隧道、近海石油平台及堤坝、下水管道、核反应壳牌、有害化学物质容器,以及严酷的环境条件中的其他建筑
物,都需要混凝土能够拥有更高的耐久性和长久的使用寿命。对于混凝土耐久性的要求,可以通过从自然老化与人为老化两个角度进行分析。自然老化主要是指伴随着空气和时间的推移而流逝,混凝土随着大气中、土壤、水、温度变化、阳光和雨水、冻融循环、干湿交替效应等各种因素的影响而产生裂缝、剥离和松弛,以及其他的现象,使构造物的安全性降低。二氧化碳的直接侵入,使得钢筋混凝土结构中的钢筋被碳化,从而大大降低了其结构构件的抗腐蚀性能和耐火性能;腐蚀性的气体或者是液体侵蚀,导致钢筋混凝土结构的强度大大降低。人为老化主要是指钢筋混凝土结构的使用寿命,由于混凝土的生产、寿命、管理等各种原因,导致钢筋混凝土的产生,在磨损的情况下使用功能降低,从而降低了混凝土的耐久性。疲劳对于整个钢筋混凝土结构的开裂和受力损伤程度有很大程度的影响,使得钢筋混凝土整体结构的强度不断下降。在酸、碱交替条件下,严重破坏了钢筋混凝土的整体内部结构, 使得钢筋混凝土整体结构强度的不断下降或受力减弱,将直接造成钢筋混凝土因为温和潮湿的影响而产生的直接损害。
(2)发展掺粉煤灰的高性能混凝土具有良好的经济效益和社会效益
掺粉煤灰的高性能混凝土的强度和刚度相对于普通混凝土高。高性能的混凝土还因其优异的力学特性(均质化、稳定性、防偏析等),更利于建设工程中的使用,很大程度提升了施工效率,有效地改善了劳动者的生活和工作条件,在确保结构构件安全的条件下,相对于普通混凝土可获得更大的空间,在一定程度上减轻了结构自重。由此可见,掺粉煤灰的高性能混凝土的经济和社会利益也是显而易见的。
(3)掺粉煤灰的高性能混凝土可持续发展性——绿色掺粉煤灰的高性能混凝土绿色受到全世界的重视,其涵义随着认识的提高而不断地扩大,掺粉煤灰的高性能混凝土逐渐受各大建筑行业关注。水泥行业的生产使得地球大气中CO2和其他危险性有害气体储备产品的总量增长,该不利影响其对环境的作用和危害是不可以估量的。1995年,中国工业废弃物残留物产量达到7.4亿吨,累计积累能力为65亿吨,面积为5万至6万公顷,为了解决这一系列问题,掺粉煤灰的高性能混凝土逐渐被应用与实际工程中。因此,可将掺粉煤灰的高性能混凝土视为一种可持续发展的绿色新能源。
1.2.3 掺粉煤灰的高性能混凝土的组成和配合比
(1)低水胶比
水胶比通常是直接作为影响整个混凝土结构的使用高强度和使用稳定性最重要的衡量因素,为了能够取得一个非常高强度的整体混凝土,只有水胶比较低的条件情况下,才能大幅度地有效降低整体混凝土的伸缩孔隙率或者降低渗透率的速度,低水胶比被普遍认为是为了确保体混凝土能够具有良好的使用耐久性和保持高强度的一个首要条件之一。HPC的水胶比通常在0.20~0.40范围之间。
(2)控制骨料类型 HPC粗骨料的最大直径应为10~20毫米。①HPC粗骨料的最大直径越小,骨料和水泥浆之间的界面应力差别越小,
这是因为应力差异会导致裂纹。②由于骨料岩石在破碎后的过程中基本没有内部的任何裂缝,小骨料岩石颗粒的强度相对于大骨料岩石颗粒的强度高。针状颗粒含量不应超过5.0%,含泥量不应超过0.5%,泥块含量不应超过0.2%。由于细集料的粒度限制较小,因此必须使用细度系数为2.6以上的粗砂。
1.3 影响混凝土耐久性的因素
混凝土构筑物的耐久性受各种要素影响,包含混凝土构筑物的整体规划、工程施工、经营和维护管理。依据研究,可将其分成两大类:内部构造对混凝土构筑物的影响、混凝土构筑物的品质等。原料的挑选、设计要素的影
响、工程施工的影响、品质的影响等;二是自然环境(温度、环境环境湿度、CO2浓度值值等)、人为要素和自然灾难等外界原因的影响。这节关键关注下列一些层面。
1.3.1 环境导致材料劣化引起的耐久性破坏
(1)混凝土渗碳
混凝土的渗碳就是指混凝土中粉煤灰水泥的水化化学物质与环境中的二氧化碳相互影响,转换为无机盐或别的化合物,立即影响混凝土建筑材料的特点和耐久性。
1)混凝土增碳对构造耐久性的影响
混凝土渗碳是混凝土的渗碳。粉煤灰水泥的关键成分CaO在全部拌和流程中转换为Ca(OH)2,微融多孔材料的液体,确保多孔材料液体的高偏碱。pH值在12.5和13.5中间。空气中的二氧化碳气体持续渗透到混凝土中未彻底满是水的小毛细血管,并融合孔隙率中的Ca(OH)2转化成CaCO3和H2O。碳酸氢钙几乎不容易溶化水,并在缝隙中堆积。化学变化的效率也被称作增碳的停止。混凝土增碳产生碳酸氢钙和别的不可溶钙元素后,混凝土中的疑胶孔和一部分孔隙度被阻塞。在一定水平上增强了混凝土的強度和密度,并对混凝土开展了渗碳处理。减少混凝土的pH值会使混凝土中的建筑钢材退色,造成建筑钢材浸蚀。混凝土的高频淬火是导致钢筋钝化和锈蚀的先决条件。
2)影响混凝土增碳的要素
明确混凝土碳成分的缘故需从混凝土内部结构和环境要素两领域开展剖析。在其中,主要因素是混凝土种类、混凝土水灰比、骨料等。环境要素指二氧化碳浓度、环境环境湿度、等候温度和干固条件。
①水泥品种的影响
不同类型的水泥以不同的方式影响混凝土的碳化率。各种水泥的碳化系数见表1。
表1 各种水泥碳化速度比率
水泥品种 | 相对碳化速率 无外加剂 | 掺引气剂 | 掺减水剂 |
普通硅酸盐水泥 | 1 | 0.6 | 0.4 |
早强硅酸盐水泥 | 0.6 | 0.4 | 0.2 |
掺粉煤灰水泥 | 1.8 | 1.1 | 0.7 |
矿渣水泥 | 1.4 | 0.8 | 0.6 |
混合水泥 | 1.7 | 1 | 0.8 |
上述数据表明,在同等条件下,普通硅酸盐水泥的碳化率较低,而掺有粉煤灰或矿渣的水泥与混合水泥的碳化率较高。由于矿渣水泥的孔隙率高,其强度和致密性都比较低,这决定了它的抗碳化能力低。
②保水剂配比的影响。保水剂配比对混凝土的耐久性有很大影响。 保水剂比例的增加直接导致混凝土中毛细孔的扩大,从而促进了CO2与混凝土的碳化反应。
③环境环境湿度的影响。在一定的湿度条件下,混凝土增碳快速产生,而当环境环境湿度过低时,因为环境空气湿度较低,混凝土增碳的执行受限制。它也在一定水平上遏制了混凝土的渗氮。研究说明,当环境环境湿度在40%
~70%中间时,混凝土的渗氮速率迅速。
(2)氯离子蚀刻
1)氯离子浸蚀对构造耐用性的影响
当混凝土内部结构的孔隙率中存有一定量的水时,即在一定的环境环境湿度下,氯离子依据渗入传送、孔隙度传送、自由扩散和物理学吸咐的影响渗透到混凝土。氯离子对混凝土的生锈是一个比较复杂的物理化学全过程。氯离子环境中的氯离子依据混凝土的多孔结构安全出口和混凝土的小空隙进到汽体,并与Ca(OH)2产生化学反应,比较严重危害混凝土。在强酸环境下,CaCl2和Ca(OH)2在混凝土中再度结晶体,造成混凝土承载能力胀大,混凝土裂开毁坏,影响混凝土与钢材的联接,毁坏浓度较高的氯离子。钢表层的钝化膜被毁坏,造成钢材加快浸蚀。
2)氯离子的来源
为了确保冬天的风雪交加温度和城市交通的通畅,我国华北地区的路面冻雪拥挤通常根据加盐或喷撒生理盐水来清除。针对道路和混凝土构筑物,通常依据房屋建筑建筑变形缝向支点引入生理盐水,并依据路面控制控制面板渗透到混凝土缝隙,进而使氯离子渗透到混凝土构造的内部结构。最终,混凝土承载能力扩大,混凝土产生缝隙, 混凝土的耐用性减少。除此之外,混凝土中氯离子的具体源头是原料和外界环境,如混凝土和骨料产生的氯离子, 及其氯离子对水平面和水资源的浸蚀。
(3)碱沥清混凝土
1)碱沥青混凝土的原理以及对混凝土构造特性的影响
碱添充就是指混凝土中市场占有率较高的碱土金属氢氧化镍与骨料中的二氧化硅产生化学反应,在骨料表层产生偏碱硅胶制品,遇水后的时候会大大的胀大,毁坏混凝土和骨料的内部结构。
1.3.2 碱沥清混凝土的重要影响要素
碱骨料的特点是在混凝土孔隙度中转化成活力矿物质骨料和碱溶液。因而,重要影响要素是混凝土的碱构成、骨料的活力成份和水分含量。
(1)解除冻结损害
在饱和下,混凝土因解除冻结而产生的损害称之为解除冻结损害。 1)融冻毁坏对混凝土构造特点的影响。当混凝土构造的外界温度减少时,混凝土表层温度的减少速度更快于内部结构,而且混凝土的内部结构温度和外界温度中间存有温度差。当环境温度小于0°C时,混凝土表层孔隙度中的水迟缓硬底化和冻洁。对混凝土预制件构件不太有益的载荷将造成饱和状态混凝土中发生小空隙。因为环境温度(解除冻结)的转变,混凝土内部结构的间隙进一步扩展和联接,这不但减少了混凝土的抗压强度,并且影响了其耐用性 。
2)影响混凝土抗冻性的要素
混凝土的抗冻性与混凝土种类和混凝土内部构造相关。影响孔隙度构造的主要因素相辅相成。混凝土自身的根本原因主要是混凝土的混凝土水灰比、混凝土的种类、有效的供应和气体提供及其汽泡的特点。环境要素通常包含解除冻结時间、冷藏和清理温度和速率。
(2)混凝土自身
混凝土的抗冻性伴随着混凝土生命力的提升而提高。一般来说,粘土矿物混凝土的抗冻性显著好于混和混凝 土。依据当前的技术经验和很多的房间内实验,混凝土的耐旱性从高到低分别为:粉煤灰水泥>一般粉煤灰水泥>粉煤灰水泥>火山岩浆(煤灰)粉煤灰水泥;针对一些原料来讲,防水涂料的配制是影响混凝土孔隙率和间隙构造的首要要素。伴随着锁水率的提升,混凝土的总孔隙率和饱和状态水的大概直徑提升,这马上提升了混凝土的融化压力,减少了混凝土的抗冻性,这对混凝土的抗冻性有非常大影响。混凝土的抗冻性。因而,混凝土的混凝土水灰比立即影响混凝土的抗冻性。
(3)环境要素
这通常是因为温度的影响。当水渗透到混凝土并保证饱和状态时,正负极温度的变动会造成混凝土更替胀大和收拢。假如确保几十次解除冻结,混凝土很可能遭到解除冻结毁坏。因而,控制空隙和避免水入侵是避免融冻毁坏的理想化方式。
第2章 掺粉煤灰的高性能混凝土的性能研究和应用分析
2.1 掺粉煤灰的高性能混凝土的性能
掺粉煤灰的高性能混凝土性能可从多个方面进行论述与分析,在此不能一一赘述,从以下五个方面进行讨论分析:
2.1.1 耐久性
实现矿物质超细粉与高效减水剂按照一定比例配搭使用,不但能够缩减用水量,降低混凝土内部孔隙率从而使得混凝土结构能够保持50-100年的稳定安全性,这代表着掺粉煤灰的高性能混凝土核心性能特征,从以下数个方面看来阐述该种性能混凝土的耐久性:
其一,抗渗性能。抗渗指的是掺粉煤灰的高性能混凝土可在一定程度上抵抗外部水的渗透,因其该项特点,广泛应用在港工建筑、水工建筑与地下建筑中,此外该项特征还影响着混凝土的部分施工过程,故而应当根据施工条件与现场来有效提升混凝土抗渗性能;其二,抗冻。抗冻指的是混凝土处于水饱和状态时,可在重复冻融循环作用下不至于破坏,亦不会损害其本身强度。特别是在东北这些寒冷区域,需要时常接触到冷水,依托掺粉煤灰的高性能混凝土,能够提升其耐久性,并延长其使用寿命;其三,抗侵蚀,在工程建设区域存在侵蚀介质时,对混凝土的抗侵蚀性能有着较高要求,主要用于提升建筑密实性,使其更好的适应周边环境;其四,抗碳化。碳化性能指的是空气中CO2与混凝土中Ca (OH)2发生作用,形成水与CaCO3,降低表层混凝土碱度。而掺粉煤灰的高性能混凝土的抗碳化作用能够避免整体结构受到损害,保障其本身的经济效益。
2.1.2 工作性
一般用坍落度来科学评价混凝土工作性,若是掺粉煤灰的高性能混凝土质量较高,在进行振捣时,其就会拥有较好的粘 性,粗骨料亦会维持缓慢的下降速度。同等振动时间内,不但具备较短的下降速度,且均匀性、稳定性好。且因掺粉煤灰的高性能混凝土水灰比低,自由水含量低,在其中掺杂超细粉,泌水问题基本不会出现,水泥浆有着较大粘性,因此基本不会出现离析问题,能够较大程度的满足工程建设各个阶段的需求。
2.1.3 力学性能
混凝土是一种非均质材料,本身整体强度会受到材料、制备工艺、制备水平等因素的影响,比如水灰比,其很大程度上决定着混凝土强度,对于普通混凝土来说,在水灰比下降时,混凝土抗压强度反而增大。掺粉煤灰的高性能混凝土高效减水剂在发挥作用时,能够很好的分散水泥,且因其高减水率,可降低混凝土制作所需用水量。此外在掺粉煤灰的高性能混凝土中掺杂超细粉,可提升其本身密实度,使其具备更高的强度,能够让其更好的承担压力,应对各种不同环境下的使用要求。
2.1.4 体积稳定性
掺粉煤灰的高性能混凝土体积稳定,指的是其所用的混凝土材料在早期水化热较低,会在后期硬化时有着些微幅度的收缩变形,从而能够更多的适应一些特殊地形的建筑需求,对于提升建筑整体稳定性亦有着一定的促进作用。该种特殊性能,能够在一定程度上延申掺粉煤灰的高性能混凝土的使用广度,这对于其长久发展有着积极的意义。但是该种特性有时又会局限掺粉煤灰的高性能混凝土的应用范围,比如一些建筑对于各项工程标准尺寸有着苛刻的要求,因此在选择制备混凝土的材料时,需考虑其对于体积稳定性的综合要求来选择是否加入收缩变形材料。
2.1.5 经济性
掺粉煤灰的高性能混凝土,在工艺性能、耐久性、硬度等方面都有着较好经济性。在其耐久性方面,能够提升建筑寿命, 降低建筑中后期结构维修频率,节省维修养护费用,利于保障建筑企业与业主的经济效益;而掺粉煤灰的高性能混凝土高强度特性能够在一定程度上减少构件尺寸并降低其自重,提升建筑使用空间,便于更好的安排一些建筑工作,并降低其磨损量与损害程度,如此亦能子啊一定程度上提升其经济性;而就其工作性来说,能够在一定程度上降低工作强度,剔除一些不必要的工作流程,加快工程推进速度,节省一大批人力成本开支。例如以C110-C137高性能材料替代C40-C60材料混凝土,能够节约30-70%混凝土以及15-25%刚才消耗量,因此即便掺粉煤灰的高性能混凝土价格较高,依赖其优异的使用性能,亦能从各个方面增加其经济性,且能满足当前阶段各种类型建筑的根本需求,提升建筑使用年限,避免了二次造价,这对于建筑工程的长远发展来说有着一定的促进意义。
2.2 掺粉煤灰的高性能混凝土应用分析
对比普通混凝土来说,掺粉煤灰的高性能混凝土抗渗性好、耐久性好、稳定性好、刚度大、变形小、弹性模量高,逐步实现了在各个工程阶段的应用,并用于解决以下工程建筑难题:
2.2.1 钢筋密集、很难浇筑
一些建筑中的构件承担内力大、受力复杂、配筋很密,顺利浇筑混凝土异常复杂,而选择高流态特性掺粉煤灰的高性能混凝土,不需应用较多的辅助材料与设备,可顺利推进工程的同时,提升工程质量与效率。且高流态混凝土能够在一顶程度上缓解施工工人压力,使其能够更好的配置相应的混凝土,更好的完成浇筑动作。
2.2.2 耐磨性要求高
高等级混凝土建设路面对耐磨性能要求比较高,借助优化设计配合比,可在一定程度上提升路面整体的耐磨性能,特别是一些车流量较大的城市路面,能够在建成之后避免反复维护与整修,实现长久使用。该项性能对于一些道路施工来说尤其重要,其在一定程度上关系着路面的使用体验以及寿命。
2.2.3 耐久性要求高
掺粉煤灰的高性能混凝土具备较高耐久性能,多用于采油平台、防波堤、船坞、码头建造等港口工程以及海洋工程,能够提升工程耐腐蚀能力,并抵抗海浪一波又一波冲刷[7]。耐久性对于工程建筑的长久稳定性来说有着一定的保障意义,使其能够在恶劣环境下亦能保持相应的寿命。
2.2.4 提升承载力
建筑高度逐年增加,导致底层受压构件承担更大的压力,若是依旧选择一般混凝土,构件截面尺寸会同比增 大,建筑底层空间与对应的使用功能会受到很大影响。而掺粉煤灰的高性能混凝土可有效解决以上问题,满足建筑承载力需求,且高承载力的特性能够进一步提升建筑稳定性,使其能够应对更多恶劣天气的侵袭。
2.2.5 泵送高度大
当前阶段混凝土泵送施工比较普遍,一些超高层建筑在建设时,泵送高度高,对混凝土整体工作性有着较高要求。而选择掺粉煤灰的高性能混凝土,能够一次达到高于300m的泵送高度,降低施工难度的同时,保障工程顺利推进。如此泵送高度,在一定程度上节省了很多的施工流程,压缩了工期,并降低了人工、设备等各项开支,但是在泵送前需设定好相应的泵送位置以及泵送流程,避免对其他施工流程产生干扰。
第3章 掺粉煤灰的高性能混凝土质量与施工控制
3.1 掺粉煤灰的高性能混凝土质量控制
原材料的质量管理控制工作直接关系着后续的施工操作,是各项质量控制的基础。因此需合理进行原材料选择以进行质量控制:
3.1.1 细集料
细集料质量控制可从三方面进行:其一,选择高性能细集料。细集料是保证混凝土高性能的前提与主要原材 料,其一般选择的是整体洁净、级配良好、坚硬的中河砂,有时也会选择粗河砂,且按照其本身的结构特性,一般会选择更粗的砂子来完成建设工作,如此能够有效提升混凝土强度;其二,细集料加工。市面上所用的细集料加工装置包括三种:反击式、锤式、颚式破碎机,可选择大型号的反击式破碎机、颚式破碎机来完成细集料的二次破 碎,即通过颚式破碎机完成细集料的第一次破碎之后,再通过反击式破碎机完成第二次破碎,如此不但能够增加细集料加工产量,而且可保证细集料的细长扁平颗粒在可控范围内;其三,在细集料质量控制时,需关注以下四项指标:细集料砂当量、亲水系数、软石含量、小于0.075颗粒含量,并从以下四点加以把握:①在进行细集料加工前, 需剥离山头覆盖层,在覆盖层完全清理之后再开采岩石;②清除风化石,并注意阴雨天气水土流失可能对细集料产生的影响;③在进料口位置装设携带振动筛的喂料装置,在筛分机上装设大功率的吸尘装置;④严谨使用洒水加工方式。
3.1.2 粗集料
掺粉煤灰的高性能混凝土要求选择高强度、低吸水率的粗集料,外表面粗糙、棱角的石灰岩、花岗岩等质地比较坚硬,其碎石用于制备混凝土,有着更高的效果,且各方面能够满足建设标准。在强度满足制备标准的前提下,还需保持≥10%的压碎指标。最大粒径控制在25mm以内,而又以10-20mm为最佳,主要原因是细小粒径粗集料,产生缺陷的机率就会很低,与砂浆之间会又更大粘结面积,界面受力也会比较均匀[9]。此外,需保证粗集料堆积密度不低于1500 公斤/平方米,若是条件允许,可选择线胀系数小、质地均匀坚固、粒型良好的洁净碎石,其中针片状含量控制在10%以内、泥块含量控制在0.25%以内、含泥量控制在1%以内、压碎值控制在16%以内,最好不选择砂岩碎石;在选择碎石场加工时,还需检查碎石加工设备的性能、型号、生产规模、用途、冲洗设备等,避免片针状、碎石粉尘超标等问题而影响粗集料质量。
3.1.3 细掺合料
掺粉煤灰的高性能混凝土在进行制备时,为保证其工程质量,会选择在其中加入活性细掺合料,提升水泥浆流动性,且其留下的空隙会有效强化水泥石。更加关键的是,加入的细掺合料,能够在一定程度上提升骨料、水泥石本身的结构稳定性,以此来强化其耐久性,满足其长久使用。在掺粉煤灰的高性能混凝土制备时,会选择低水量、细度以及含碳量的粉煤灰,且炉渣是快速水淬冷却制备而成,故而要求磨细矿渣细度>水泥,可提升混凝土耐久性。
3.1.4 缓凝剂与减水剂
因掺粉煤灰的高性能混凝土强度较高,普通混凝土拌合物有着15-20cm坍落度,对比普通混凝土来说较大,处于不高于0.35 的水胶比时,若要保持较高的坍落度,需选择高效减水剂,其减水率不低于20%。而为降低混凝土因坍落造成的损 失,可在减水剂中掺杂一些缓凝剂。同时,掺粉煤灰的高性能混凝土整体水胶比低,水泥中各个颗粒不存在较远的距离,在加入制备的混合溶液之后,离子数相对比较少,因此减水剂会表现出敏感度较高的适应性。针对该种状况,掺粉煤灰的高性能混凝土在施工时比较依赖泵送,但是在泵送时,坍落度等条件需满足要求,否则整体建设效果会受到一定影响。
3.2 配合比设计控制要点
3.2.1 设计思路区别
以往在设计配合比时,制备混凝土会分析其强度等级,再按固定步骤计算水灰比,但是该种方式有着较大局限性,因此当前很多建筑团队已经多会选择从耐久性入手。要提升配合比的耐久性,需考虑多个方面的因素,主要包括以下数点:首要步骤是综合综合环境作用等级来明确电通量指标,选择适宜的水胶比,进而以最小胶凝材料、最佳比例掺合料完成配比工作。比如一些客专隧道的仰拱与衬砌设计强度等级为C35与C30,通常来讲,为切实满足水胶比限值以及电通量基本要求,会保持高强度混凝土。且在设计配合比的进程中,除了考虑其本身的使用性能以及安全稳定外,还应综合考虑其成本问题,因部分建筑对于配合比没有过高的要求,因此在设计配合比时,以满足其最大需求为标准,如此利于保证建筑单位的核心利益;最后还需考虑选择的水泥品种,从材料试验层面思考,选择适中的比表面积,可在配合比过程中消耗更少的水泥量,利于混凝土防裂与温控;若是冬季施工,可选择使用新一代聚羧酸类高性能减水剂、低热水泥,其可减少水化热温升、降低水泥使用量,使用效果远高于萘系高效减水剂与中热水泥。
3.2.2 粉煤灰比例与胶凝材料用量
设计配合比参数时,为切实保障混凝土一直保持较高的耐久性,应当按照配比情况来控制好各项胶凝材料,保持总量在一定范围区间,若是混凝土强度不大于C30,则在其中添加的胶凝材料,需控制在400kg/m3以内,若是处于C35-C40之间,则需控制在450kg/m3以内。在掺粉煤灰的高性能混凝土制备过程中加入粉煤灰等材料,在压缩制备成本的同时, 能够有效提升该种混凝土的耐久性、抗腐蚀能力等,使其满足整体使用要求,比如碱骨料反应、硫酸盐侵蚀、氯化物侵蚀等。在配合比设计中,应在保证设计合理性的同时尽可能多的增加粉煤灰掺量,取代水泥,减少用水量,如此可降低混凝土本身的水化热作用并对其起到延缓作用,这可在一定程度上避免出现大体积混凝土开裂,可选择优质1级粉煤灰,其细小颗粒会在生产混凝土过程中形成滚珠效应,可减水、减少离析与泌水问题,在相关资料中显 示,优质粉煤灰代替20%的水泥可节约大概5-10kg的单位用水量,一周内水化热下降幅度可达到11%,而代替40%的水泥,可降低大约10-20kg的单位用水量,一周内水化热下降幅度达到25%,降低混凝土的早期温升,从而可减少混凝土温差收缩=粉煤灰的掺入对混凝土的温控是有利的。
3.2.3 含气量要求
含气量要求亦是很多建筑或者道路掺粉煤灰的高性能混凝土与一般混凝土的主要区别点,分析以往建筑工程可知,只有在东北这些对抗冻性要求较高的地区,才会选择相应途径来提升混凝土含气量。殊不知,即便无该方面要求,适量引气,除了提升建筑抗冻性之外,还可降低泌水性,提升混凝土均匀稳定性。故而在非抗冻混凝土配置时,含气量≤2%,这是保证工程施工质量的有效措施。此外为提升含气量,获取较好的保塑与减水效果,可选择新型聚羧酸盐减水剂。特别是在一些客运专线道路中,在进行掺粉煤灰的高性能混凝土配置时,保证相应程度的含气量,可一定程度上保证道路的使用性能,避免在后续施工中因含气量不过关而造成施工质量问题。
3.3 掺粉煤灰的高性能混凝土施工控制
3.3.1 搅拌控制
在建筑施工进程中,对混凝土各项原材料的配比有着较为严苛的要求,用电子计量系统称量,原材料允许偏差如下:掺合料、水泥、拌合用水、外加剂偏差量≤1%,骨料≤2%,再根据建筑对混凝土的要求,选择适宜的搅拌方式(行星式、卧轴式等),2min≥搅拌时间≥3min,再特殊季节(寒冷、炎热等)搅拌混凝土时,需控制好制备温度,让其满足相关标准、规定要求。且在搅拌时需施工人员能够时刻观察搅拌效果,以此来调整搅拌速度,此外也需保证整体搅拌速度的均匀性,以此来保证各个位置的混凝土得到充分搅拌。
3.3.2 运输控制
掺粉煤灰的高性能混凝土一些原材料在运输进程中亦会受到各方面因素影响,因此在运输进程中应对各项原材料进行合理安置,保证其整体均匀性以及工作性能指标不会出现明显波动。比如采取以下措施:
其一,可选择经验较为丰富的司机完成运输工作,并选择路途较为平坦的路面,如此能够避免一些脆性大物体在运送过程中因震颤过大而受损;其二,采取相应的保温隔热装置,避免混凝土局部温度上升亦或者受冻,并装置一些阻挡装置去避免水分蒸发亦或者进入运输容器,从而保证原材料的基本使用性能[14]。在原材料进入施工场地时,需按照其搅拌要求卸载到对应区域,避免二次搬运可能导致的质量受损与成本提升。
3.3.3 浇筑控制
浇筑可分为以下步骤进行:其一,在混凝土入模之前,需系统的查验混凝土温度、水胶比、坍落度等性能特 征,在确保各项材料满足混凝土制备要求之后,自由倾落高度≤2m,若是>2m,应借助一些辅助设备(串筒、滑槽等)输送混凝土,避免出现分层离析问题,若是已经出现分层离析问题,需及时剔除分离部分,若是问题比较严 重,需废弃这部分混凝土,重新装入一部分新的混凝土进行浇筑;其三,在浇筑混凝土时,应选择分层推进,并控制中间间隔时间在90min以内,且禁止留置施工缝,如此能够便于后续其他施工操作;其四,最新浇筑的混凝土与临近岩土介质或者硬化混凝土温差控制在15摄氏度之内,可选择专业的计量设备来进行测量,如此才会有最好的浇筑效果。
3.3.4 振捣控制
振捣时可根据施工现场状况以及原材料需求,选择表面、附着式平板振捣器与插入式振动棒等振捣设备完成混凝土振捣。且在振捣时,避免碰撞到一些预埋件、钢筋、模板等,这要求相关施工人员在振捣设备开始振捣前有一个大致的估量,可缓缓通入振捣设备,在估测有阻挡物体时,应先处理之后再继续后续操作。在选择插入式振捣器进行混凝土振捣时,可选择垂直点振方式振捣。各个点的具体振捣时间以不冒大气泡、表面泛浆为准,通常振捣时间会控制在30s之内,避免过渡振捣,若是因外界因素导致振捣步军与,亦可根据实际情况来适当提升振捣时间。若要转变振捣棒在混凝土拌合物中水位位置,需垂直方向缓慢的拔出振捣棒,然后再将其转移到对应的目标位置,切忌再拌合物中平移振捣棒。
3.3.5 养护控制
掺粉煤灰的高性能混凝土早期阶段强度提升较快,通常情况下再3天会达到60%的设计强度,7天能够达到80%的设计强度。故而混凝土前期养护尤其重要。一般会在浇筑完混凝土之后选择带模养护为主,浇水养护为辅,保持混凝土表面湿润,避免浇水过度或不足,因此养护时间需超过14天。此外在养护期间可装置监控设备,避免外界因素对其形成干扰,若是遇到雨雪、大风、冰雹等极端天气时需采取相应的保护措施,如此才能够保证掺粉煤灰的高性能混凝土的使用性能。
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