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北京市丰台区花乡农工商联合总公司新建的工农业产品展销厅工程总建筑面积44561.87m2,分为A、B两栋。其中A栋建筑面积40124.87m2,地下l层,地上3层,标准层高为4.2m,楼盖采用无粘结预应力混凝土扁梁、板结构,柱网尺寸为9000mm×9900mm、9900mm×9900mm,扁梁宽有1000、1200mm两种,高均为500mm,板厚200mm,板内无粘结预应力钢绞线为双向曲线布置。
1开洞工程概况
该工程主体结构无粘结预应力混凝土扁梁、板施工于1998年l2月全部完成。l999年初建设单位在审批时,认为门厅高度太低,因此要求将1、2层1/A—B、l2一l3轴之间的无粘结预应力混凝土顶板剔除。即要在9000mm×8100mm柱网内,沿3道无粘结预应力混凝土扁梁和1道非预应力混凝土边梁的边沿将无粘结预应力混凝土平板全部剔除,并将与剔除部位相关的顶板预应力恢复,洞口尺寸为8000mm×7450mm(见图1)。
开洞工程混凝土的剔除由曼德新技术钢筋混凝土钻孔工程部承担,无粘结预应力筋的切断、放张、重新张拉由北京市建筑工程研究院预应力所完成。
2开洞工程难点及特点
2.1架木支撑系统支搭工程量大
准备开洞时,结构工程已完工,架木已拆除,并且材料全部撤离现场,但剔除前,地下室至地上2层顶板的剔除部位及其相关的顶板的架木支撑需恢复原预应力筋张拉前的支搭方案,按原方案估算,仅支撑管就需要2.6万根,如此大的架木支撑系统支搭工程量,给开洞工程施工和建设单位的资金投入带来较大困难。
2.2剔凿难度大
由于在混凝土板剔凿过程中,对预应力筋的铺放准确位置难以确认,并必须保证预应力筋不受任何损伤,难度相当大,因此,为避免剔断预应力筋时,造成无法重新张拉,剔凿只能远离扁梁边寻找筋位。
2.3重新张拉预应力筋的张拉端部加固处理措施难度大
开洞过程中,与洞相关的预应力筋切断、放张后,还需重新张拉,原一端张拉和两端张拉预应力筋切断后张拉端分别设在B和l2、l3轴扁梁边,由于预应力筋放张和重新张拉时,张拉端端部混凝土强度很难满足施工要求,因此,必须进行加固处理,确保张拉工艺的顺利进行。
2,4预应力筋切断回缩量大
开洞位置板12—13轴间需切断预应力筋共计27束合15钢绞线,为一端张拉,张拉端设在l/A轴非预应力边梁上,固定端埋设在2号楼梯梁内,长度约为18m;1/A一B轴间预应力筋为23束øj15钢绞线,长度约为63m,为两端张拉,张拉端分别设在9、16轴伸缩缝预应力边梁上。两种筋的张拉伸长值分别约为120mm和380mm,因此,切筋和放张时会产生较大回缩,特别是1/A一B轴间筋。为避免操作过程中出现安全质量事故,确保缓慢放张,放张前必须制定技术措施。
3开洞工程施工,
3.1板底支撑系统的搭设
在确保施工安全和禁止破坏洞口四周梁及其相关板的前题下,在开洞剔除混凝土板前,需进行梁板支撑系统的搭设,其应支撑部位为地下室,1、2层开洞部位的混凝土板及其四周梁(即1/A—B轴与12—13轴间板及四周梁)和与开洞相关的混凝土板(即1/A一B轴间9—12轴、13—16轴间的板及B一C轴间12一13轴间的板)。
为尽量减少搭设工程量,经过认真研究分析制定了分段进行混凝土板剔除、预应力筋的切断、放张、张拉端面处理、重新张拉的施工技术方案,并确定了两种支搭方案,即地下室,1、2层顶板剔除部位板及其四周梁的支撑系统仍采用原满堂红支搭方案,其它相关板选用对角线双排架木支搭方法,支撑系统布置如图2所示。
3.2预应力混凝土板的混凝土剔除
3.2.1剔除顺序
先剔除沿B、12、13轴扁梁边的3道板缝,板缝宽度为l一1.5m,待预应力筋切断、放张和重新张拉处理完毕后,再剔除非预应力梁边的板缝混凝土,最后将中间板混凝土破碎后清除。
3.2.2剔除技术要求
(1)混凝土的剔除选用人工剔凿和机械钻孔两种方法。扁梁边预应力筋由于离梁板面较近,因此必须采用人工剔凿,剔除方向由远离扁梁边向扁梁边,待确认预应力筋的准确位置后,再向梁边剔除。在剔除过程中,严禁在梁边处剔断预应力筋。
(2)剔除过程中,由于月轴扁梁边张拉端端部承压面的加固处理方法较复杂,且处理时间较长,因此在3道剔除板缝中,先剔月轴,后剔12、l3轴板缝。每道板缝采取分段剔除、切筋、放张、端面处理、重新张拉的方法。分段方法为先中间后两侧对称进行,每段长约lm左右。
(3)混凝土剔除时,严禁破坏扁梁混凝土,剔除后应确保扁梁边混凝土表面平整,并需用高标号水泥砂浆抹平,确保放张工序正常进行。
(4)混凝土剔除中,扁梁边板上部非预应力筋应尽量保留,下部非预应力筋需全部保留,预留长度不应小于200mm,供张拉端加固角板和端部封堵后浇外包混凝土小梁与扁梁连接用。
3.3预应力筋切断
3.3.1切断前准备
(1)割除无粘结预应力筋外包塑料管后,在被剔出B轴板缝内预应力筋两端混凝土扁梁边和板端面及12、13轴板缝内的扁梁边分别安装工具式开口垫板(见图3)及开口式双缸千斤顶。为防止放张时由于预应力筋回缩造成千斤顶难以拆卸,l/A一B轴向筋和9—12、13—16轴向预应力筋所安装的双缸千斤顶活塞出缸尺寸分别不小于80mm和180mm。
(2)在预应力筋切断位置左右各100mm处,用铅丝缠绕并绑牢,避免断筋时由于预应力筋回缩造成钢绞线的各丝松散。
3.3.2切断预应力筋
(1)用气焊烘烤预应力筋切断位置,并切断预应力筋。切筋位置应保证预应力筋重新张拉时外露长度、预应力筋放张后的回缩尺寸及烘烤区长度,故l/A一月轴向筋和9—12、13一l6轴向筋的张拉端预留外露长度分别不小于650mm和800mm。
(2)切筋的技术要求①预应力筋的切断A匝序与混凝土剔除顺序相同;②切断前,应先检查该筋原张拉端、锚固端混凝土是否出现开裂和其它质量问题,并注意端部封挡;③烘烤、切断预应力筋时,严禁在该筋对面及原张拉端、固定端站人;④烘烤过程中,应注意防火,并注意避免预应力筋淬火造成强度降低。
3.4放张
预应力筋切断后,回油并拆除双缸千斤顶及其工具式开口垫板。
3.5张拉端端面加固处理
3.5.1B轴张拉端端面处理
l2—13轴间预应力筋与Bi轴无粘结预应力扁梁箍筋平行,并在其架立筋上面设置通过,预应力筋在B轴扁梁边张拉端的端面混凝土的保护层仅有30mm,同时由于浇筑混凝土时振捣时间过长,造成钢筋保护层为素水泥砂浆,重新张拉时张拉端端部强度不能满足张拉要求,仅用很小的张拉力预应力筋就被拉翻,所以预应力筋重新张拉前必须进行张拉端面加固。加固选用角形钢板(见图4),操作方法如下:①用结构胶粘牢角形加固钢板,并用5条Ø18mm膨胀螺栓固定;②角形加固钢板与被剔除预应力混凝土板底预留非预应力筋焊牢。
3.5.212、13轴张拉端面处理
1/A一B轴间预应力筋与12、13轴扁梁箍筋平行,并在其架立筋下面设置通过,预应力筋在12、l3轴张拉端面混凝土保护层厚度大于50mm,重新张拉时张拉端端部强度能满足张拉要求,因此扁梁边张拉端丧面混凝土用高标号环氧砂浆恢复平整,预应力筋切断、放张后,将承压板用结构胶粘牢并重新张拉,承压板如图5所示。
3.6重新张拉
(1)安装锚具、穿心式千斤顶。并进行张拉。
(2)张拉技术要求如下:①张拉顺序同剔除方案相同:②预应力筋标准强度人,fptk=1860N/mm2,单束预应力筋张批控制应力口σcon=1302N/mm2,锚具为单孔楔型锚;③张拉机具在使用前,必须进行标定;④施工时,超张拉3%;⑤预应力筋全部张拉完毕后,方可拆除梁、板底面支撑。
3,7浇筑外包混凝土梁
(1)预应力筋张拉完毕后。锚具外预应力筋的预留长度为200mm,并用水管将其拆散,锚具外预应力筋直线长度不允许小于30mm。
(2)预应力筋张拉端外包混凝土梁尺寸为214mm×214mm。钢筋为4ø12。箍筋为ø6@200mm,箍筋与扁梁边原保留板钢筋连接,混凝土为C30,其作法如图6所示。
4开洞工程小结
关键词:混凝土;浇筑;振捣
中图分类号:TU375文献标识码:A
随着施工技术、施工工艺的不断进步,以及新材料、新工艺、新技术等的不断推广。混凝土浇筑技术在很多建筑施工中被广泛运用。下面就混凝土浇筑技术在施工中的运用进行简要分析。
一、施工前的准备工作。
施工浇筑前要做好充分的准备工作。首先根据设计配合比优化施工配合比,如采用商品混凝土,应要求搅拌站进行严格的混凝土配合比的试配,砼施工配合比应通过试配确定。在试配的基础上优选混凝土配合比,针对根据现场技术要求及实际情况提出的最优试验室配合比,在实际生产中进行生产配合比的试拌,以满足施工要求的各项技术指标。要合理安排材料供应、运输道路及脚手架、机械振捣设备及电源、混凝土浇筑振捣生产工人等,并注意天气变化,做好防雨、防风雪、冰雹等不可预见自然因素。其次,要按施工要求检查模板和基槽,如有积水、木屑、垃圾等应先清除干净。在浇注前,模板应封闭漏洞及孔隙,浇水湿润,防止漏浆。浇水量视模板材料、干燥程度及气候条件而定。最后,应检查钢筋的规格、数量、位置,看是否符合设计图纸的要求,并检保护层厚度、预埋件及预留孔洞的位置是否正确。钢筋焊接位置及钢筋表面必须清理干净。总之要做好浇筑前的充分准备工作。
二、施工过程的保证措施。
(一)技术保证措施
1、砼出灰口下落,上倾落高度不得超过2米,浇筑高度如超过2米必须采取措施,用串桶或留管等。
2、使用插入式振动器应快插慢拔,插点要均匀排列,逐点移动,顺序进行,不得遗漏,做到均匀振实,移动间距不大于振动器作用半径的1.25倍(一般为300-400mm)。振捣上一层时应插入下层50-100mm,以使两层砼结合牢固。振捣时,不得触及钢筋的模板。
3、浇筑砼应连续进行,如中间休息应尽量缩短时间,并在砼初凝前,将首次砼浇捣完毕。间歇的最长时间一般不得超过2h,或超过2h应按施缝处理。
4、浇筑砼时应观察模板,特别是集水坑模板、钢筋、预留孔洞、预埋件和插筋等有无移动、变形或堵塞情况。发现有问题及时向现场施工员汇报及时处理,并在初凝前修好。
5、混凝土塌落度大或者表面砼会产生裂缝时,为防止产生裂缝在混凝土预凝后,采取二次抹平压实。
6、基础浇筑砼时现场必须按要求做好抗压和抗渗砼试块数量。
7、在浇筑混凝土时必须专人负责现场观看,一但有发现小裂缝马上再次压实抹面,复盖薄膜。
(二)质量保证措施
1、 混凝土设计强度等级
必须满足设计图纸及规范要求混凝土强度等级
2、 原材料的要求
由于是大体积混凝土需要降低水化热,且要满足混凝土后期强度,防止产生裂缝,水泥采用矿渣硅酸盐水泥,商品混凝土碱的含量必须满足国家标准,且含量不超过5kg/m3。
3、搅拌站选择
考察搅拌站,选择适用于本工程搅拌站供应砼。
4、 混凝土运输
(1)场内混凝土运输采用塔吊、地泵共同来完成;浇筑竖向结构的墙、柱混凝土时,采用移动式布料机,使其保证浇筑的灵活性。
(2)运输时间:混凝土从搅拌机卸出到浇筑完毕的连续时间(min)
温度 混凝土强度等级 混凝土强度等级
时间(min) 时间(min)
≤25℃ 12090
>25℃ 9090
(3)季节施工:混凝土在运输过程中可能受温度影响或者长时间停留等原因可能混凝土会出现离析或者分层,此时要进行二次搅拌并检测混凝土的坍落度,使其符合相应的标准和规定。
(三)安全保证措施
1、进入施工现场,必须正确戴好安全帽,使用个人劳护用品,同时身体必须健壮。
2、夜间施工应有足够的照明,电线必须架空在2.5m高以上
3、所有电器设备的修理拆换工作由专业电工操作,严禁操作工自行拆动。
4、使用浇筑砼机具应检查电源电压,输电必须安装漏电开关,保护电源线路是否良好,电源线不得有接头,机具移动时,不能硬拉电线,更不能碰到钢筋和其它锐利物拖拉,防止电线割破而造成触电事故。
5、覆盖砼时,别把孔洞盖住(或做标志)以防操作人踏空跌落或受伤。
6、严禁酒后和身体不健康人作业。
三、施工中混凝土的浇筑及振捣
(一)分层和振捣方式
大体积混凝土一定混凝土要分层振捣且按1:5的斜向坡度推进,推进层厚度0.4~0.5m,目的是防止底板混凝土因浇筑量大、面大而导致冷缝出现,振捣棒必须插入下层混凝土内5~10cm,使其上下层间不形成混凝土缝,紧密结合一体。
需要注意泵管需架设在支设的钢管架上,不能直接放置在钢筋骨架上。架设泵管的钢管要在混凝土初凝前拔出,防止底板混凝土出现纰漏。
(二)泌水处理
在浇筑过程中会有混凝土的泌水,会导致砼强度不均并产生收缩裂缝,因此要及时处理,为此要预先在筏板的模板四周预先留设泄水孔,做到有泌水立刻清理。
混凝土温度控制
混凝土要严格控制各项温度指标,使其在允许范围内,防止混凝土产生裂缝。
控制指标:
1、混凝土内外温差不大于25℃。
2、降温的速度要控制在不大于1.5~2℃/d。
3、控制混凝土出罐和入模温度。
加外加剂:掺入粉煤灰,目的来替换一部分水泥,减少水泥用量,从而降低水化热;掺减水剂,目的减小水灰比,防止水泥干缩产生裂缝。
四、施工后混凝土养生及注意问题
.混凝土二次抹平压实后、即可先在混凝土表面先盖一层薄膜,然后并及时洒水养护防止产生裂缝。
(一)砼浇捣12小时后必须派专人负责浇水养护,并保持湿润,因基础是抗渗砼,再少砼保养时间不得少于14天。
蜂窝:砼一次下料过厚,振捣不实或漏振,模板有缝隙使水泥砂浆流失、钢筋较密而砼坍落度过小或石子过大,模板有缝隙,以致砼中的浆水从缝隙中涌出。
(二)露筋:钢筋垫块位移,间距过大或砼浇捣不密实也会出现露筋。
1.2全面分层就是在第一层全面浇筑,所有浇筑完成后,再开始浇筑第二层,这时要让第一层混凝土还没初凝,这样一层层接连浇筑,直到结束为止。实用这种方案,适合于构造的平面大小通常不能太大,施工时从短边起步,比较合适沿长边推进。
2.大体积混凝土浇筑技术
2.1施工准备(1)施工用水、电要事先引接到位,确保线路顺畅,同时备用一条电源线路和一台发电机,避免主线路发生故障影响生产。(2)混凝土输送道路依预先供应的线路图进行交通管制,设专人调解。(3)在混凝土开盘之前一次备足现场搅拌站生产所需的砂石料、外加剂等材料,全部水泥罐、粉煤灰罐储满,并货源提早落实,确保依生产需要接连提供。(4)采用拌和站集中生产混凝土。砼生产前,向搅拌站提出砼供应计划(数量和连续生产时间),搅拌站按计划要求备够原材料,试验部门要对原材料的各项指标测试(材质、含水量)以调整施工配合比。书面通知搅拌站,挂牌生产。如采用商品混凝土,提早对商品混凝土搅拌站的原材料准备、供应能力、产品质量等资源配置状况和其备用搅拌站状况实施考察,和商品混凝土搅拌站签署协议,商定混凝土浇筑期间只同意提供本工程混凝土,不能另外承接别的业务,并需要在浇筑期间搅拌站派负责人和质检人员进驻现场,保证连续供应与产品质量。
2.2混凝土的搅拌和运输在原材料的规格、指标与产地保证不变,确保混凝土提供的质量跟施工的要求相符。在选取混凝土的搅拌场地时,要遵守就近原则,场地尽量选取在施工现场周围,这样在混凝土输送的经过中能防止损失过度的材料热量,同时还要依据不一样容器的体积大小、形状和保温办法正确的选取输送容器。输送作为一个动态经过,会受到天气、人员素质、输送机械等很多原因制约,因此,必须要对输送人员综合素质予以强化,并依据混凝土的特别性能,把其坍落度、数目、标号等指标加以仔细填写,而且严格实施验收的步骤,对输送经过混凝土的易性与拌合物都要实施监控,从而确保在混凝土输送经过中不会有分层、结团、离析等情况的出现。
2.3混凝土浇筑模板内的杂物在混凝土浇筑前要清理、检查,浇水湿润模板。浇筑时派人监护模板和钢筋骨架固定状况,发觉异常及时实行加固处理。混凝土的浇筑、振捣经过中,上涌的泌水与浮浆顺混凝土坡面下流到坑底,要把泌水及时排出基坑。对因振捣与分层导致表面和局部范围混凝土石子含量偏少的状况,可增撒5~10mm细石,以提升混凝土质量,把表面裂缝减少。混凝土振捣密实后,表面要以木抹子搓平。基础底板面混凝土在初凝前实施2遍压光,底板面混凝土在初凝后,还要增强二次压光,防止表面收缩微裂缝的出现。
2.4大体积混凝土施工中的后浇带现在,很多国家都使用设置温度伸缩缝的办法控制裂缝(通常伸缩缝的距离为6~40m)。然而,伸缩缝容易发生渗漏的情况,尤其是地下项目,所以在施工条件和施工技术都比较困难的条件下,经常使用临时性变形缝来控制裂缝。后浇带的距离较小,通常为20~40m,能让施工期间激烈温差和收缩应力获得明显的释放。封闭后浇带的时间距离愈长愈好,通常不少于40d,太短会失去作用。封闭后浇带的材料能使用比缝两边混凝土高一个强度等级的一般混凝土或膨胀混凝土,在浇筑混凝土之前要把接缝处的混凝土表面凿毛,冲洗干净,井维持湿润。后浇缝混凝土浇筑后,其不能少于28d的养护时间。
2.5混凝土养护时的温度控制在混凝土养护阶段的温度控制要遵循下面4点:(1)混凝土的中心温度和表面温度中间、混凝土表面温度和室外最低气温中间的差值都要小于20℃;当构造混凝土具备充足的抗裂能力时,不大于25℃~30℃。(2)混凝土拆模时,不超过20℃的混凝土温差。其温差要包含表面温度、中心温度与外界气温中间的温差。(3)想要降低混凝土内外温差就要使用内部降温法。在混凝土内部预埋水管,通入冷却水,把混凝土内部最高温度降低就是内部降温法。冷却在混凝土刚浇筑完时就开始实施,还有经常见的投毛石法,都能够有效地控制由于混凝土内外温差而引发的混凝土开裂。(4)保温法是在构造物外露的混凝土表面和模板外侧覆盖保温材料,在慢慢的散热经过中,让混凝土得到必要的强度,来控制混凝土的内外温差小于20℃。
1 施工工艺简介
该施工工艺主要用于圆形截面管柱,也可以用在箱形截面管柱。方法是在钢管柱子的底部开孔,然后焊接用于连接混凝土输送管的短钢管。在钢管柱子的顶部开孔,用于溢流和排气。将混凝土输送管连接在钢管柱子底部的短钢管,自下而上泵送混凝土直至灌满整个柱子。
该施工工艺用于圆形截面钢管柱,“泵升浇灌混凝土”的浇筑高度可超过20m以上。而用在箱形截面钢管柱,由于其结构的特点必须分段泵升浇筑混凝土,否则容易造成柱子爆裂。
2 施工准备及措施
2.1 混凝土材料要求
2.1.1 混凝土要采用塌落度稳定,和易性好的商品混凝土。
2.1.2 砂、石、水泥、水、掺合料及外加剂等材料的技术指标,符合现行国家标准的规定。
2.1.3 夏季施工宜采用矿渣硅酸盐水泥,以降低水化热。砂子采用中砂,石子的粒径应不大于40mm。为提高混凝土的和易性,宜掺入粉煤灰或矿粉,应掺入减水剂。为补偿收缩变形,应掺入膨胀剂。
2.1.4 混凝土多采用C50微膨胀商品混凝土,施工中应按照设计文件执行。
2.1.5 常温下混凝土塌落度控制在14±2cm,气温在30℃以上时塌落度控制在16±2cm。
2.1.6 商品混凝土采用搅拌车运输,确保混凝土的和易性良好。
2.2 钢管柱与混凝土泵车连接方式的选择
2.2.1 钢管柱是通过短钢管与混凝土泵车连接,短钢管和钢柱连接包括“斜连接”和“直连接”两种。
2.2.2 “斜连接”的接头较多,短管再利用率低,残留在短管里的混凝土较多。“直连接”的接头少,短管再利用率高,残留在短管里的混凝土少且便于清理,方便快捷。 因此我们选择“直连接”接头进行短管和钢柱连接。(见钢柱与混凝土输送管连接示意图)
3 “泵升浇灌混凝土”要点
3.1 圆形截面管柱的施工要点
3.1.1 施工前首先规划钢管柱连接短管开洞的位置,洞口设置在底部,朝向混凝土输送泵车停放的位置。位置尽量低,便于施工操作和清理柱内汲水和杂物。
3.1.2 利用气焊切割圆洞,割下的洞口钢板要编号保存,留作以后封盖该洞口使用。
3.1.3 选择“直连接”接头进行短管和钢柱焊接。
3.1.4 在每个钢柱顶部开2个直径为40mm的“溢流孔”,用来排气和观察混凝土浇筑情况。
3.1.5 施工工艺流程:泵车就位混凝土输送管连接混凝土搅拌车就位塌落度测试混凝土送料“泵升浇灌”混凝土“溢流孔”开始溢流控制泵压5分钟,打入“止流钢楔”拆除输送管进入下一根钢柱施工。
3.1.6 同一根钢柱在“泵升浇灌”混凝土时应连续进行,直至钢柱顶部溢流孔溢流,中途不得停顿。
3.1.7 混凝土塌落度要逐车测试,若个别塌落度出现偏低,处理的方法是在混凝土中加入水灰比为0.5的水泥浆,用搅拌车搅拌均匀,直至坍落度合适为止。发现塌落度偏差过大不得使用,应该及时通知商品混凝土搅拌站采取措施。
3.1.8 “泵升浇灌混凝土”不需要振捣,由于溢流粘在钢柱外侧的水泥浆要及时清除干净。
3.1.9 当混凝土的强度达到1.2MP时,割去接头短管清理后待用,洞口混凝土凿毛后用同标号细石混凝土找平。待找平混凝土强度达到50%后,利用割下的柱子钢板通过施焊封盖该洞口。
3.1.10 溢流孔的内部空隙,可采用同混凝土标号水泥浆压注密实。
3.2 箱形截面管柱的施工要点
3.2.1 箱形截面管柱的特点
3.2.1.1 箱形截面管柱的构造与圆管柱不同,截面呈矩形状,按照一定的间距设有钢加劲隔板。
3.2.1.2 由于箱形截面管柱构造特点,用顶升法浇筑混凝土时内壁阻力增大。在“泵升浇灌混凝土”时,如果措施不合理,箱形截面柱的四条主焊缝就有可能被胀裂,造成柱子爆裂。
3.2.2 由于箱形截面管柱内部设有多块加劲隔板,为了浇筑混凝土要在每块钢隔板上开洞,根据我们的经验洞口直径应不小于300mm。开洞的直径大小要经过设计认可。
3.2.3 针对箱形截面管柱,我们采用了分段顶升的施工方法。每一段的距离不超过6m,上层短管应设置在加劲隔板的上方。(见箱形截面管柱短管设置示意图)
3.2.4 同一根钢柱在“泵升浇灌”混凝土过程中应连续进行,当上层短管有水泥浆溢流,立刻停止“泵升浇灌”混凝土,控制泵压5分钟,打入“止流钢楔”。及时将混凝土输送管连接到上层短管继续施工。直至循环到钢柱顶部溢流孔溢流,中途不得停顿。
3.2.5 其他“泵升浇灌混凝土”要点,参照圆形截面管柱的施工要点执行。
4 安全文明施工技术
4.1 高空作业人员必须身体合格,适合高空作业要求。遇有恶劣天气,应停止作业。
4.2 短管的壁厚不小于5mm,与钢管连接处应焊牢,以防高压爆裂。
4.3 溢出并粘在钢管柱上的水泥浆,应及时用高压水枪清除干净。
4.4 钢柱切割下的洞口,用原切割下的钢板满焊,焊缝高度应同母材高度。最后要将焊缝打磨平整,按照设计要求及时进行补漆。
4.5 切割下的短管要及时清理,提高其利用率。
4.6 “泵升浇灌”混凝土时,混凝土输送管应用帆布或草袋覆盖,防止高压爆裂伤人。
4.7 “泵升浇灌”混凝土时,要有专人指挥,当柱内充满混凝土时,立即下令停泵,以防大量混凝土溢出。
4.8 当发现混凝土输送泵持续加压而混凝土不进的情况,应立即停泵,待找出原因采取措施后方可继续施工。施工过程中,施工区域设置安全警戒线闲人免进。
5 混凝土输送泵的选择,以直径600mm的钢柱为例。
当混凝土浇灌高度10m时,混凝土的垂直静载压力和压强如下:
2400×3.14×0.32×10×9.8=66468N
66468×10-6/3.14×(0.125×0.5)2=5.4Mpa
当混凝土浇灌高度20m时,混凝土的垂直静载压力和压强:
2400×3.14×0.32×20×9.8=132936N
132936×10-6/3.14×(0.125×0.5)2=10.8Mpa
采用防水混凝土已成为我国地下工程建设的一种主要防水技术措施,只要设计合理、细部构造处理恰当、选择合适的防水材料、材料配合比准确、施工顺序正确,砼渗漏水现象是能够得到有效预防的。
一、 防水混凝土概述
防水混凝土(water tight concrete)是一种具有高的抗渗性能,并达到防水要求的一种混凝土。防水混凝土分为:
①普通防水混凝土。所用原材料与普通混凝土基本相同,但两者的配制原则不同。普通防水混凝土主要借助于采用较小的水灰比 (不大于0.6),适当提高水泥用量(不小于320公斤/立方米)、砂率(35~40%)及灰砂比(1:2~1:2.5),控制石子最大粒径,加强养护等方法,以抑制或减少混凝土孔隙率,改变孔隙特征,提高砂浆及其与粗骨料界面之间的密实性和抗渗性。普通防水混凝土一般抗渗压力可达0.6~2.5兆帕,施工简便,造价低廉,质量可靠,适用于地上和地下防水工程。
②外加剂防水混凝土。在混凝土拌合物中加入微量有机物(引气剂、减水剂、三乙醇胺)或无机盐(如氯化铁),以改善其和易性,提高混凝土的密实性和抗渗性,引气剂防水混凝土抗冻性好,能经受150~200次冻融循环,适用于抗水性、耐久性要求较高的防水工程。减水剂防水混凝土具有良好的和易性,可调节凝结时间,适用于泵送混凝土及薄壁防水结构。三乙醇胺防水混凝土早期强度高,抗渗性能好,适用于工期紧迫、要求早强及抗渗压力大于 2.5兆帕的防水工程。氯化铁防水混凝土具有较高的密实性和抗渗性,抗渗压力可达2.5~4.0兆帕,适用于水下、深层防水工程或修补堵漏工程。
③膨胀水泥防水混凝土。是利用膨胀水泥水化时产生的体积膨胀,使混凝土在约束条件下的抗裂性和抗渗性获得提高,主要用于地下防水工程和后灌缝。
二、 防水混凝土的施工
1、材料及工具:水泥:、水泥:宜用不低于32.5级普通硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥,如掺用外加剂,亦可用矿渣硅酸盐水泥或按设计要求选用。水泥应有出厂报告,并复试合格。砂:宜用中砂,含泥量不得大于3%。石:宜用卵石,最大粒径不宜大于40mm
,含泥量不大于1%,吸水率不大于1.5%。水:应采用洁净无污染的水。U.E.A膨胀剂:其性能应符合行业标准《混凝土膨胀剂》(JC476?2),其掺量应符合设计要求及有关的规定,与其它外加剂混合使用时,应经试验试配后使用。并有合格报告,并复试合格。主要机具:混凝土搅拌机、翻斗车、手推车、振捣器、溜槽、串桶、铁板、铁锹、吊斗,计算器具磅秤等。
2、作业条件:钢筋、模板上道工序完成,办理隐检、预检手续。防水混凝土结构厚度不应小于250mm,其允许偏差为+15mm、~10mm;迎水面钢筋保护层不应小于50mm
,其允许偏差为±l0mm。注意检查固定模板的铁丝、螺栓是否穿过混凝土墙,如必须穿过时,对拉螺栓应采取止水措施。特别是管道或预埋件穿过处是否已做好防水处理。
木模板提前浇水湿润,并将落在模板内的杂物清理干净。材料要符合要求,有出场合格证并要复检合格后方可使用。然后由试验试配提出混凝土配合比,试配的抗渗等级应按设计要求提高0.2MPa。
3、防水混凝土施工要求:
改性沥青卷材热熔施工法:
热熔法施工方案:
(1)基层处理:找平层应平整、密实、干净、干燥、含水率≤9%不允许有起砂、掉灰现象。(2)基层SBS冷底油的涂刷。涂基层SBS冷底油前要首先检查找平层的质量和干燥程度并加以清扫,符合要求后方可进行,在大面积涂刷基层SBS冷底油前,用毛刷清理节点,周边、阴角等部位。
(3)施工顺序:先做好节点附加层细部处理铺贴卷材
(4)卷材的铺贴采用滚铺法
这是一种不展开卷材而边加热烘考边滚动卷材铺贴的方法。
A、起始端卷材的铺贴:将卷材置于起始位置,对好长、短方向搭接缝,滋展卷材1000mm左右,掀开已展开的部分,开启喷枪点火,喷枪头与卷材保持50-100mm距离,与基层呈30-45°角,将火焰对准卷材与基层交接处,同时,加热卷材底面热熔胶面和基层,至热熔胶层出现黑色光泽,发亮至稍有微泡出现,慢慢放下卷材平铺于基层,然后用排汽锟压实使卷材与基层粘结牢固。
B、搭接缝施工:热熔卷材表面一般有一层防粘隔离纸,因此在热熔粘结接缝之前,应先将下层卷材表面的隔离纸烧掉,以利搭接牢固严密,长边搭接宽度为80mm,短边搭接宽度为120mmL。操作时,由持枪人手持烫板(隔火板)柄,将烫板沿搭接粉线后退,喷枪火焰随烫板移动,喷枪应离开卷材50-100mm,贴靠烫板。移动速度要控制合适,以刚好熔去隔离纸为宜。烫板和喷枪要密切配合,以免烧损卷材。排气和辊压方法与前述相同。
C、复杂部位附加增强层的铺贴
其要点为:需增强部位基层一般需涂刷一遍SBS冷底油作基层处理,以便于较好地粘接增强层;加强附加增强层卷材后应及时粘贴,因此加热前应先作试贴,以提高粘贴速度;附加增强部位较小时,宜采用手持汽油喷枪施工。
D、在阴阳角交接处、穿墙套管、天沟、水落口、收头等接点部位,必须仔细铺平、贴紧、压实、收头牢靠,符合设计要求和防水工程技术规范等有关规定。
三、 施工缝渗漏水的产生原因及预防措施
产生原因:施工缝的预留位置不当,在支模时有杂物掉入缝内没有及时清理,浇筑砼后,在新旧砼间形成夹层。在浇筑上层砼时,没有先在施工缝上铺一层水泥浆或水泥砂浆,
上下层砼不能牢固粘结。
预防措施 施工缝是防水砼工程中的薄弱部位,应尽量不留或少留,底板砼应连续浇筑,不得留施工缝,底板与墙体间必须留施工缝时,应留在墙上,且要高出底板上表面不少
于200mm,墙体不得留垂直施工缝。认真做好施工缝的处理,使上下两层砼之间粘结密实,以阻隔地下水的渗漏,认真清理施工缝处,凿掉表面上的浮粒和杂物,用钢丝刷或剁斧将旧砼表面打毛,用水冲刷干净,在施工缝处先浇一层与砼灰砂比相合的水泥砂浆,
再浇灌上层砼,并且加强施工缝处和砼振捣,保证捣固密实。施工缝不宜采用平口缝,应尽量采用不同形式的缝,如凸形缝、凹形缝、阶梯形缝等,以延长渗水路线,同时,
设计钢筋布置和墙体厚试时,应考虑施工的方便,以利于保证施工质量。
四、 混凝土开裂渗漏水的产生原因及预防措施
产生原因 由于混凝土的配合比设计(水灰比设计、骨料级配、外加剂掺量、矿物掺合料的种类及用量等)不合理导致混凝土的流变性能不好,无法形成密实的内部结构,或者由于施工时振捣不均匀、不密实而造成的蜂窝、麻面、孔洞,或者由于混凝土浇注后养护不好等原因导致混凝土产生裂纹,从而导致结构渗漏。
预防措施 a.一般混凝土浇到设计标高后,用刮杠刮平,木抹子第一遍搓平,在初凝后终凝前进行第二遍收面,从而避免混凝土的脱水干裂。b.预防温度裂缝,可从控制温度,改进设计施工操作工艺,改善砼性能,减少约束条件等方面入手,尽量选用低热或中热水泥,选用良好级配的骨科,加强振捣,以提高砼的密实性和抗拉强度,在砼中掺加缓凝剂,以利于散热,应避开炎热天气浇筑大体积砼,浇筑砼后应及时洒水养护,适当延长拆模时间。c.根据地下工程的特点,在设计时应考虑地下水作用的最不利情况,即同时考虑地下水、地表水、上层滞水和毛细水对结构的作用,以及由于人为因素而引起的周围水文地质的变化,使结构具有足够的安全度和刚度,同时应合理设置变形缝,
中图分类号:TV331文献标识码: A
引言
当前,我国建筑行业取得了高速发展,已成为国民经济的一个重要组成部分,混凝土是建筑项目不可或缺的一种材料,由于新技术、新材料、新设备日新月异,混凝土结构技术也有了迅速发展,现代混凝土结构技术不断出现,比如钢骨混凝土、钢管混凝土等,而传统的混凝土计量规则已不适用于新型混凝土,造价计量需要进一步完善,只有这样才能保证工程项目的合理造价。
一、混凝土造价计量简述
1、原有混凝土造价计量方式
随着我国建筑工程的开展,我国已经形成了一套完整的混凝土计量体系,尤其是在我国《建筑工程工程量清单计价规范》实施之后,这一计量体系得到了进一步的完善,但是随着社会实践的不断发展,这一体系逐渐显现除了很多的不适应性,在这一规范下的混凝土体积计量是通过不扣除混凝土中钢体积进行计算的,这一计算方式是通过该规范中一些具体工程量计算的规则表现出来的。比如在该规范的附录家主工程表A4.3中;市政工程附录表中的表D3.2等都对建筑工程混凝土计量的计算方式作出了明确规定,同时,还之处了要根据设计图示上的尺寸进行混凝土的体积计算。这种规定的原因主要是在原来混凝土建筑结构中,虽然规定的配筋率应该为3%左右,但是在实际操作中的钢筋所占的比例通常小于2%,所以,在体积计算时不进行钢筋体积的扣除对体积计算结果的影响也会很小。但是,随着混凝土结构技术的更新,这种计算方式会造成很大的误差,主要是因为在新技术下,配筋率在逐渐提升,所以,如若仍然采用原有的计量方式会对工程质量产生不良影响,故此,我们要重新进行混凝土造价计量的思考。
2、原有计量方式在新结构中应用局限
当前,我国混凝土造价计量使用的方式还是原有的方式,但是这种方式在新的结构中已经不太适应了,其中定额的含量是可以同旧定的含量进行比对使用,而不适应性主要表现在不扣除钢所占比例时所进行的计算会存在一定误差,如果在对新型混凝土结构中不进行钢计算含量的修正,那么会导致高强高性能新型混凝土的误差可达到8%左右,而钢骨新型混凝土的最大误差会达到15%左右,所以,在现代混凝土结构技术之下对混凝土造价进行计量时一定要注意对钢所占比例进行适当修正,避免经济损失的出现。
二、混凝土结构技术下混凝土造价计量方式
1、新结构技术下的混凝土含钢率计算
现代混凝土的特性是强调混凝土的高新能、高强度,同时,其中的含钢率在逐渐上升,为此,我们要充分认识新型混凝土中的含钢率。首先,高强高性能新型混凝土。该混凝土的强度超过了C50,而这种混凝土结构中的纵向配筋率是小于8%的,而受弯纵向拉筋的配筋率是需要分情况而考虑的。相对于二级钢筋来说,如果混凝土强度等级在C50―C65之间时,配筋率就会小于等于4.0%;如果混凝土强度等级在C70―C80之间时,配筋率就会小于等于5.0%。通过以上分析我们看到,这种新型的混凝土结构中的钢占体积要大于原有混凝土。其次,钢管混凝土新型结构。这种结构就把混凝土放入钢管中,形成一种材料的组合,在相关规定中,对钢管混凝土套箍指标为,其中应该被限制在0.3―3之间,通过这个公式,可以得出一个构件截面积同钢管截面积的比率公式,再将各种数值带入就可以算出该新型混凝土结构中的含钢率。最后,钢骨混凝土新型结构。这种结构是钢结构和混凝土结构的综合体,“是在钢筋混凝土中配置钢骨并使钢骨与混凝土组合成一个整体共同工作”,而这种结构的含钢率通常在百分之五到八之间,这种结构中钢所占体积要远远大于原有的结构。
2、新形势下的计量原则
正是由于应用原有的计量方式可能会产生很大的误差,所以,我们要适应变化的需求使用新的计量原则,同时,该原则可以在实际操作中适当进行选择。这种产生误差的原因是一种可修正的原因,故此,在新混凝土计量中要进行适当纠正,具体而言就是“在混凝土的计量中要扣除其中钢所占体积的混凝土量,作为混凝土计量的量。”。这种造价计量的更正方式是具有一定可操作性的,在混凝土构造中的钢骨或者钢筋等都是按照吨进行报价并显示在报价的清单中的,所以,混凝土结构中的钢所占体积就可以通过质量来就得,同时求出之后,在混凝土造价计量时扣除这部分钢所占的比例就可以了,这样就可以很大程度上避免造价误差的出现。其中含钢率的影响因素有很多种,除了以上原因之外还有一些细节工作,虽然不会对混凝土的体积产生大的影响,也不会对结构产生影响,但是在计量过程中最好是进行一下调整,以防这种小的问题造成工程造价,尤其是混凝土造价计量的漏洞。有些时候为了节省时间或者处于习惯,可以在小的范围内使用原有的计量方式,这对混凝土造价的影响不会很明显,但是从思想上一定要认识到,这种方式仅仅是一种近似的计算方式,在大型正规的计算中还是要根据相关规定来进行,做到精准计量。
三、混凝土计量规则应进行修改
用传统的规则计量现代混凝土结构技术下的混凝土造价存在一定的误差,但这种误差不是不可纠正的,因此,可以实行一套新的混凝土计量规则予以纠正。具体说来,新型混凝土的计量应将钢所占体积的所有混泥土的量按照构建的设计体积进行扣除,把剩下的作为计量混凝土的量。
在实际操作过程中,能有效的改变这种计量规则,在对钢筋或钢骨进行报价时,要单独以吨进行计量清单报价,在整个计算过程中,其体积的计算可以用质量来求得,同时,在对应的混凝土工程量中将该体积扣除掉就可以。含钢率的变化还有一些其他的因素引起的,尽管其结构大小没什么变化,但其混凝土的量应该进行相应的调整,从而有效降低或避免造价管理上的漏洞。
另外,在计算一些对混凝土结构物的造价没有太大影响的工程量时,还可以运用传统的计量方法,但这种方法只是一种相似的仿照做法,应制定相应的文件来明确指导和规范,在实际工作中,造价工作着的具体工作就有了明确的规则指导,只有这样才能使混凝土结构物的造价计量更加真实可靠,也可以在一定程度上降低造价管理的漏洞,降低整个工程的风险。
同时,计量单位还要加强对混凝土造价计量的管理,混凝土结构物的造价计量是造价人员进行计算的,必须首先要促使造价工作人员不断加强学习,接受新知识和新技术,提高自身的专业素质和职业道德素质,从根本上保证造价计量的准确性。另一方面,还要加强领导的重视,从而组织专业人员定期讨论,不断创新更加科学合理的计量方法,从而为造价计量提供了更可靠的保证。管理人员也要不断更新管理观念和管理方法,这样经过多方的共同努力,能在很大程度上提高造价计量的有效性。
结束语
随着社会的发展,这种技术和计量方式上的脱节现象也是普遍存在的,所以,在实践当中如果发现问题要及时进行解决,促进现代技术和造价计量方式的匹配。本文主要是对现代混凝土结构技术之下的混凝土造价计量方式进行了简要的反思,分析了原有混凝土造价计量方式;以及这种方式对现代技术之下的混凝土所造成的局限性。同时还分析了新结构技术下的混凝土含钢率计算;新形势下混凝土造价计量应该遵循的原则,以及相应的变通使用方式。
参考文献
建筑施工损失的绝大部分都是由于钢筋混凝土建筑结构加固技术实施质量低下造成的,因此,在钢筋混凝土建筑结构施工中,施工技术人员应该着重注意建筑结构施工中的加固技术应用,在钢筋混凝土建筑结构加固技术被广泛应用,在进行钢筋混凝土建筑结构加固技术应用和实践时,需要施工技术人员注意的问题有很多,笔者就从钢筋混凝土建筑结构加固技术应用进行分析,浅谈钢筋混凝土建筑结构加固。
1增大截面加固技术
对钢筋混凝土结构而言,增大截面法是通过采用同种材料(钢筋混凝土)来增大原混凝土结构截面面积,从而达到提高结构承载能力的目的。当梁、柱构件抗力不够时,常采用增大截面法,其优点如下:
1.1施工技术成熟,便于施工。
1.2质量好,可靠性强。
1.3提高抗力及构件刚度的幅度大,尤其对柱增加稳定性较大。
增大截面、增加刚度,首先要考虑分析整体结构,不能仅为局部加大而加大,这样会引起整体结构的局部薄弱层发生重大事故。此外,加大截面法还有一些不利因素,使用时要予以考虑。一是因构件质量和刚度变化较大,结构固有频率会发生变化,因此,应避免使结构加固后的固有频率进入地震或风震的共振区域,造成新形式的破坏。二是现场湿作业工作量大,养护时间较长,对生产和生活有一定的影响。三是构件的截面增大后对结构的外观以及房
屋或桥梁净空也有一定的影响。增大截面加固法主要使用于梁、板、柱、墙等一般结构。
2预应力加固技术
预应力加固法是一种采用外加预应力钢拉杆(分水平拉杆和组合式拉杆)或型钢撑杆对结构进行加固的方法。通过施加预应力强迫钢拉杆或型钢撑杆受力,影响并改变原结构应力分布,并降低结构原有应力水平,致使一般加固方法中普遍存在的应力应变滞后现象的影响能较好的消除。因此,后加部分与原结构能较好地共同工作,结构的总体承载能力可显著提高。预应力加固法具有加固、卸载和改变结构应力分布的三重效果,适用于大跨度结构加固,以及采用其他方法无法加固或加固效果很不理想的较高应力应变状态下的大型结构加固。预应力加固法的主要优点如下:
2.1体外配筋张拉预应力可以起到增加主筋、提高正截面及斜截面的强度,同时也提高了刚度,有效地改善了使用性能且效果好。
2.2预应力能消除或减缓后加杆件的应力滞后现象,使后加杆件有效地工作。
2.3预应力产生的负弯矩可以抵消部分荷载弯矩,减小原构件的挠度,缩小原构件的裂缝宽度甚至使原裂缝完全闭合。
因此,预应力加固法是一种加固效果好而且费用低的加固方法,具有广阔的应用前景。该方法的缺点是增加了施加预应力的工序和设备。
3增设支点加固技术
增设支点加固法是通过增设支承点来减小结构计算跨度,达到减小结构内力和提高其承载能力的加固方法。该法简单可靠,但对于使用空间有一定影响,适用于梁、板、桁架、网架等水平结构的加固。
按照增设的支承结构的变形性能,增设支点法可分为刚性支点和弹性支点两种情况。刚性支点法通过支承结构的轴心受压或轴心受拉将荷载直接传给基础或柱子等构件。由于支承结构的轴向变形远远小于被加固结构的挠曲变形,对被加固结构而言,支承结构可简化按不动支点考虑,结构受力较为明确,内力计算大为简化;弹性支点法是通过支承结构的受弯或桁架作用间接地传递荷载的一种加固方法。由于支承结构的变形和被加固结构的变形属同一数量级,支承结构只能按弹性支点考虑,内力分析较为复杂。相对而言,刚性支点加固对结构承载能力提高幅度较大,弹性支点加固对结构使用空间的影响程度较低。
4化学灌浆补强加固技术
化学灌浆补强就是将一定化学材料配制成浆液,用压送设备将其灌入混凝土结构裂缝内,使其扩散、胶凝或固化,达到补强的目的。化学灌浆材料主要有两种:一种是以环氧树脂为主剂配制成的环氧树脂灌浆材料,它具有化学稳定性好、可以室温固化、收缩小、强度高、粘结力强等一系列优点,而且因为环氧树脂灌浆材料的粘结力和内聚力均大于混凝土的内聚力,能有效地修补混凝土的裂缝,恢复结构的整体性,目前是一种较好的补强固结化学灌浆材料,一般用于修补宽度为0.2~0.5mm的裂缝;另一种是以甲基丙烯酸甲酯为主剂配制的甲基丙烯酸酯类灌浆材料。它具有可灌性好的特点,能灌入0.05mm宽的细微裂缝中,一般用来修补缝宽在0.2mm以下的裂缝。
化学灌浆补强法主要用来修补因出现裂缝而影响使用功能的结构,如水池、水塔、水坝等,也可用来修补混凝土梁、板、柱等构件及因钢筋锈蚀而导致结构耐久性降低的构件。
5水泥压浆补强加固技术
水泥压浆补强法是一种用压力设备将水泥浆液压入结构构件的蜂窝、孔洞或裂缝中,充填并固结这些缺陷,以达到补强加固的目的。水泥灌浆具有强度高、材料来源广、价格低,运输、储存方便及灌浆工艺比较简单等优点,至今仍是应用最广泛的灌浆材料。该法的缺点是需要专门的设备,主要用于因地震、温度、沉降等原因引起的砖墙裂缝的修补。
6喷射混凝土补强加固技术
喷射混凝土补强法是一种用混凝土喷射机将混凝土拌和料和水(干喷机)或混凝土湿料(湿喷机)以高速喷射到混凝土结构上,并快速凝固成型的加固方法。喷射混凝土不需要振捣,它借助水泥与骨料之间的连续冲击实现密实化,也不需要支模或只需部分支模,施工方便、速度快、工期短,喷射凝固层与原结构粘结力强,所以在大范围加固工程中具有独特优势;其缺点是需要专门的设备,对混凝土的配合比设计要求较高。这种方法常用于病弱混凝土的局部或全部更换;在梁、板等构件的下面增补混凝土;填补混凝土和砖石结构中的孔洞、缝隙及混凝土墙的麻面。
7钢筋混凝土建筑结构的加固技术
中图分类号:F062.4 文献标识码:A
文章编号:1004-4914(2012)10-292-02
混凝土,作为全世界各种工程建设首选的建筑材料,这主要是由它的经济性所决定:原材料来源广泛、便宜,施工与维修费用较低廉。在近几年来,混凝土技术发展最突出的表现就是添加高效减水剂制备的“超塑化拌合物”,即用水量较低,而流动性还非常好的拌合物,硬化后由于孔隙率小,因而强度高且耐久性优异。为使暴露于侵蚀环境的钢筋混凝土结构寿命长久的目的,运用阻锈剂、环氧涂层钢筋和阴极保护等,也是同期出现,并且已为众所周知的先进技术途径。
一、高效减水剂
高效减水剂是混凝土技术的一个重大突破,它在今后许多年里将对混凝土的生产与应用带来重大的影响。上世纪60年代萘磺酸盐与磺化蜜胺树脂,是高效减水剂代表性产品。目前,高效减水剂已在全世界范围内广泛应用于生产高强、高流动性和耐久性的混凝土。但萘磺酸盐与磺化蜜胺树脂通常存在坍落度损失快的问题,虽然可以通过在现场后添加的方式来解决,但这样既费钱又费事。1986年,日本开发了长效的高效减水剂,它是含羧酸盐、酰胺或羧酸酐的水溶性化合物。硅酸盐水泥水化形成的碱性溶液逐渐激活高效减水剂,生成水溶性分散剂,有助于坍落度长时间维持。含有环状聚合物的聚羧酸高效减水剂的开发,使拌合物能够同时具有高流动度、坍落度长时间保持且高抗离析。萘系与蜜胺系的长效减水剂商品现在也已问世。
二、高强混凝土
CBC(化学粘结陶瓷)、MDF(无宏观缺陷)水泥制品和DSP(微粒压实产品)是新的一族高强水泥基材料,它们具有很高的抗压强度和弹性模量,但限于非结构应用。为达到高强结构应用的高韧性要求,法国Richard等人开发出掺有钢纤维的活性粉末混凝土,实际是超塑化的活性粉末砂浆。其水泥用量为1000Kg/m3;细砂与煅烧石英230Kg/m3;水150~180Kg/m3;和微纤维630Kg/m3。用机械压实的试件经400℃热处理后,抗压强度可达680MPa、抗折强度100MPa、弹性模量75GPa。现在预测活性粉末混凝土未来的发展还为时过早,因为尽管它的初始费用高昂、加工技术复杂,但在建筑业还是有适当的用途,特别是在高侵蚀环境中,大掺量的微纤维使其抗裂性能提高,保证了它的水密性。
三、高性能混凝土
所谓高性能混凝土,开始是用于表征具有高工作度、高强度和高耐久性的混凝土。因此高强混凝土和高性能混凝土的首要区别是后者强调高耐久性。Aitcin曾预言:掺矿渣、粉煤灰、硅粉、亚粘土、稻壳灰和石灰石粉的三元混合水泥除了可以使高性能混凝土的制备更经济外,还能发挥它们的超叠作用,改善其新拌与硬化时的性质。高性能混凝土发展的另一领域是高性能轻混凝土,由于骨料的质量不同,密度为2000Kg/m3、抗压强度在70~80MPa的高性能轻混凝土在一些国家已经商品化并用于构件生产。在澳大利亚、加拿大、日本、挪威和美国,高性能轻混凝土已用于固定式和漂浮式钻井平台;因为水泥浆和骨料之间的界面粘结强度高,它可以不透水,所以在侵蚀环境中能够很耐久。
采用掺10%~15%硅粉甚至更高的混合水泥配制的超塑化混凝土,具有优良的粘附力,因此适用于湿喷的喷射混凝土进行结构修补,这也是高性能混凝土的应用领域之一。
四、自密实混凝土
技术工人短缺和节省施工时间,是日本开发和应用自密实混凝土的主要原因。由于这种混凝土要有足够的粘聚性,以保证其浇注过程不致离析,粉体需用量较大,如果全用水泥,容易导致开裂,因此粉煤灰、矿渣或石灰石粉的掺量通常较高。如日本明石大桥的锚固墩290000方混凝土里均掺有150Kg/m3石灰石粉。在法国,预拌混凝土厂生产供应自密实混凝土,作为无噪音产品,可用于城市街区一带的混凝土浇注。由于减小噪音、节约劳力并延长钢模板使用寿命,预制混凝土业也对其感到兴趣。
五、延长使用寿命的另一些技术
钢筋锈蚀已使得大量混凝土结构出现劣化。除了上述高性能混凝土以外,还有一些技术,包括阻锈剂、环氧涂层钢筋、阴极保护和混凝土表面的保护性涂层,分别叙述如下:
1.阻锈剂:目前,常用的阻锈剂主要是以亚硝酸根离子为主体,如:硝酸钙。最新研究表明:以胺基脂为阻锈剂,不仅有降低氯离子穿透混凝土保护层能力的作用,还能在钢材表面形成一保护膜,其阻锈作用要优于以亚硝酸钙为阻锈剂,用量为20L/ m3的效果。
2.环氧涂层钢筋(ECR):美国在20世纪70年代就将其用于桥面板;80年代用于停车场坡道。最新研究表明:采用ECR,只能延长10~15年钢筋不生锈。对于ECR在价格性能比方面,是否适宜作为长期阻锈的措施下定论还为时尚早。
3.钢筋混凝土的阴极保护:阴极保护技术包括在相反方向外加电流和牺牲阳极来抑制电池电流。外加电流法通常用于受氯盐污染的钢筋混凝土结构的防锈;一些研究者报道:钢材与混凝土间粘结力的劣化,很可能是由于钠钾离子的积聚,它造成钢—混凝土界面的软化;劣化程度随外加电流的密度和混凝土中含氯量的增大而加剧。
中图分类号:TV431+.3文献标识码: A
一 引言
伴随着混凝土在工程方面使用更加广泛,不能满足工程要求的缺点就越来越明显。针对此情况长期以来,国内外许多专家和学者不断探索改善混凝土的性能的各种方法和途径,提出了一种以传统素混凝土为基体的复合材料钢纤维混凝土。
二 钢纤维混凝土的基本性能
钢纤维混凝土的特点是抗裂,抗拉,抗弯,抗剪,耐磨性能,疲劳强度和抗冻融性能均较普通混凝土有大幅提高。而发生这些变化的是因混凝土中掺入了钢纤维,下面我们就其的基本性能和引发的增强机能进行如下分析。
2.1 钢纤维基本性能
2.1.1钢纤维的类型及特征参数
钢纤维按材质分,有普通碳钢钢纤维和不锈钢钢纤维,其中以普通钢钢纤维用量居多。
2.1.2钢纤维的主要性能
钢纤维的主要性能包括抗拉强度与黏结强度。试验表明,由于普通钢纤维混凝土主要是因钢纤维拔出而破坏,并不是因钢纤维拉断而破坏,因此钢纤维的抗拉强度一般能满足使用要求,而其与混凝土基体界面的黏结强度是钢纤维混凝土性能的主要因素。
2.2钢纤维混凝土的增强机能
目前对于混凝土中均匀而任意分布的短纤维对混凝土的增强机理存在着两种不同的理论解释。其一为美Romualdi提出的“纤维间距机理”;其二为英国的Swamy,mangat等人提出的“复合材料机理”。
三钢纤维混凝土的技术要求
因为不同的纤维类型对混凝土的增韧效果也有差异,还有其他原材料的采用都会影响混凝土的性能,所以我们对其有要求。同时,在一般情况下,纤维掺量影响着纤维对混凝土的增韧效果,而且纤维掺量的增加,会增大经济成本,因此这要求我们按照相关规范进行配合比设计、拌和,按照相关规范进行质量控制和施工。
3.1 原材料的质量要求
钢纤维:表面应洁净无锈无油,无粘结成团现象,保证钢纤维与混凝土的粘结强度,尺寸和抗拉强度符合技术要求。
水泥,骨料,水,外加剂和混合材料应符合国家标准《混凝土结构工程施工及验收规范》中的关规定。
3.2钢纤维混凝土配合比设计
钢纤维混凝土的配合比是指钢纤维混凝土中各组成材料之间的比例关系。
钢纤维混凝土的配合比设计与普通水泥混凝土相比,在水泥混凝土拌合料中掺入钢纤维,主要是为了提高混凝土的抗弯、抗拉、抗疲劳的能力和韧性。
3.3钢纤维混凝土的拌和
对于钢纤维混凝土宜采用机械拌和。当钢纤维体积率高,拌和物稠度较大时,搅拌机一次拌和量不大于其额定拌和量的80%。
3.4钢纤维混凝土的质量控制
钢纤维混凝土的质量检验除应对原材料配合比施工主要环节按现行有关混凝土结构工程施工与验收规范的规定执行外,尚应检验下列项目:对钢纤维进行质量检验。取样制作抗压,抗折强度标准试件,坍落度不大于50mm的钢纤维混凝土用震动台振实;大于50mm的用木槌振实。抗压试块采用边长150mm的立方体为标准试件标准养护28天测定其抗压强度,抗折试件采用150m×150mm×550mm的标准试件经标准养护,在龄期达90天时进行测试。
3.5钢纤维混凝土的设计与施工要求
我国于1996年出版了《钢纤维混凝土试验》CECS13:89和《钢纤维混凝土结构设计与施工规程》CECS38:92,但本规程只对钢纤维混凝土结构不同于混凝土结构设计与施工的专门要求作出规定。在进行钢纤维混凝土结构设计和施工时,尚应与相应的规范配合使用。
四钢纤维混凝土的应用技术
钢纤维混凝土作为一种新型复合材料,以其优良的抗拉、抗弯、阻裂、耐冲击、耐疲劳、高韧性等物理力学性能,目前已被广泛应用于建筑工程、水利工程、公路桥梁工程、公路路面和机场道面工程、铁路公程、管道工程、内河航道工程、防暴工程和维修加固工程等各个专业领域。
4.1钢纤维混凝土在水利工程应用
水利工程钢纤维混凝土在水利工程中的应用比较广泛,主要将其用于受高速水流作用以及受力比较复杂的部位,水利工程中相关方面使用钢纤维混凝土的有:支护工程、储水、防渗、输水管道工程、高速水流冲刷磨损部位、处于腐蚀环境中的构件、动力荷载作用部位和抗震结构节点、复杂应力部位等。
4.2钢纤维混凝土在道路和桥梁工程应用
钢纤维混凝在道路和桥梁工程方面,主要广泛应用于路面、桥梁、机场跑道等工程中,包括新建及修补工程。钢纤维混凝土较普通混凝土有较好的韧性,抗冲击、抗疲劳性。它可使面层厚度减少,伸缩缝间距加长,使用性能提高,维修费用减低,寿命延长。
4.3钢纤维混凝土在铁路工程应用
在铁路工程方面,钢纤维混凝土主要用于预应力钢纤维混凝土铁路轨枕、双块式铁路轨枕及抢修铁路桥面防水保护层中。铁路工程承受较大的荷载、较高的速度和数万次的振动,所以要求混凝土必须具有较高的强度、较高的抗冲击性及较大的塑性。这正好利用了钢纤维混凝土的抗冲击性及较好的塑性。钢纤维混凝土的应用,使维修工作量大为减少,并提高了线路的使用寿命,效果良好。
铁路方面在西康线椅于山隧道工程采用湿喷钢纤维混凝土取得成功,由于钢纤维混凝土的抗压、抗拉和抗剪强度大,具有很强的支护功能。
4.4钢纤维混凝土在港口及海洋应用
钢纤维混凝土在海洋工程中的使用主要是钢纤维混凝土的腐蚀问题,所以有待进一步研究,但在日本和挪威的使用经验是令人鼓舞的。日本钢铁俱乐部采用钢纤维混凝土作钢管桩防腐层,在海水中浸泡10年,钢纤维混凝土防腐完好,钢管表面无锈蚀,仍有金属光泽。挪威将钢纤维混凝土用于北海海底输气管道的隧道衬砌、Forsmark核电站海底核废料库的支护、海洋平台后张预应力管道孔的封堵以及码头混凝土受海水腐蚀部位的修补等。
五钢纤维混凝土的经济和社会效益
根据各个工程方面事例,我们从钢纤维混凝土与普通混凝土性能对比上就可以直观的看出产生的经济效益。综合分析,对于旧混凝土路面,若采用钢纤维混凝土进行罩面修复,则一次性投资的费用比挖掉重建混凝土路面要节省许多。同样,从一次性投资、使用年限、维修费用、资金的时间价值来全面评价钢纤维混凝土路面工程的经济效益,与新铺沥青混凝土路面评价综合效益,钢纤维混凝土路面虽一次性投资较前者高,但从其维修费用、使用年限的不同考虑,以及和资金的时间效益,用年成本法计算其等值年金,结果表明钢纤维混凝土路面每年支出的费用比沥青混凝土路面要低35%。采用钢纤维混凝土修补法,不但可使钢纤维混凝土的质量及其增强效果得到保证,而且还可提前开放交通,具有显著的经济效益和社会效益。
由以上可以看出钢纤维混凝的优越性,不仅仅体现在结构性能上,还在经济效益和社会效益上。
中图分类号:TU528文献标识码:A文章编号:1009-2374(2009)22-0173-02
近年来,国内外许多专家学者提出生态环保混凝土理念,并认为这是混凝土材料发展的方向,而发展应用各种掺合料配制高性能混凝土(HPC)带来的经济和社会意义,以及技术性的保证,已为广大科研人员认同。尤其耐久性混凝土在客运专线中满足100年以上的生命需求的概念,在实际使用中,不断被社会认可和强化。
高性能混凝土(HPC)是20世纪90年展起来的一种良好施工性能、力学性能、体积稳定性能、耐久性能、经济性能为基本特征的预拌复掺混凝土。由HPC理念的出现,使人们进一步认识各类掺合料的“火山灰质效应”、“微集料效应”、“颗粒形态效应”对混凝土的影响作用。尤其作为脆性材料的混凝土,抗裂效果是HPC重要衡量指标,因此“复掺”的概念在混凝土的配制技术中被广泛运用。
本文以合宁城际铁路项目Ⅲ标工程为对象,对耐久性混凝土部分技术进行研究论述。我们局在合宁城际铁路项目中标金额为7.18亿人民币,其中襄滁河特大桥和万寿河特大桥、永宁河特大桥,结构混凝土约337413立方米,根据设计要求,均需采用耐久性砼设计及施工工艺,混凝土强度等级均需满足高于C30要求。针对混凝土浇筑设计要求,基础部分区域要考虑防止水化热形成温度裂缝,又要考虑大面积混凝土浇灌时,收缩裂缝的产生;同时由于设计事实,造成混凝土基础块体自身约束条件存在变截面变化,以及防腐蚀的要求。而我们以前从来没有接触过耐久性混凝土,因此,我们在混凝土施工前3个月内进行详细试验研究。
一、混凝土配合比设计原则及材料检验
(一)设计原则
1.试验混凝土采用假定表现密度法进行配合比设计,并以体积复核为准,混凝土设计表现密度为2450kg/m3。
2.混凝土电通量(C30)56天龄期,测试应低于1500Q。
3.混凝土单方总碱含量应低于3000g。
4.要求混凝土生产完毕后75分钟内施工性能良好,混凝土坍落度要求80~160mm,并有相对较好的流动度,有利于混凝土在较密集的钢筋网格中密实。(流动度达45×25cm)
5.运输浇筑过程要求坍落度损失:2h内,25~34℃条件下,损失不大与30mm。
6.混凝土采用泵送施工工艺,应具有良好的泵送性能,不离析,抗渗等级P8。
7.混凝土成型后,不因混凝土收缩或局部水化热影响出现而形成的贯通性破坏裂缝。
8.混凝土成型、放腐蚀能力达Ⅲ级以上。
9.现场新鲜混凝土温度≤32℃。
(二)材料试验
1.水泥。中国海螺水泥股份集团公司生产的P.O42.5(普通硅酸盐水泥)。
2.粉煤灰。华能南京电厂生产的工级粉煤灰(该灰曾用于三峡工程)。
3.矿渣粉:采用磨细矿渣粉S95。
4.实验方法依据。本研究检验方法主要依据:混凝土外加剂应用技术规程(GBJ119)、普通混凝土力学性能试验方法(GBJ81)、普通混凝土长期性能试验方法(GBJ82)以及水泥水化热试验方法(GB2022)。本试验过程中:矿粉、粉煤灰、UC-IA均采用内掺法进行试验,按等量替代水泥来计算。
二、设计与结果分析
(一)混凝土配合比设计
设计时采用内掺法通过改变FA和矿粉S95的掺量等量取代水泥,保持混凝土胶凝材料总量不变,并保证初始140~160mm;设计采用了8类32组试块,系统测试了各组变化对混凝土的影响,最后,结合经济成本与技术可行性,优化使用了合适的配合比。
根据C30-0与C30-1比较:UC-V1有良好施工性能。采用UC-V1能显著提高混凝土坍落度(掺量9%),能把原坍落度6mm激增至165mm以上;对混凝土早期强度的提高(增强效果)较明显;混凝土沾聚性能显著增加,有利于钢筋与混凝土的粘结握裹。如采用V1配置同等级强度混凝土,与基准混凝土相比,能有效节省水泥用量达20%以上,同时V1有良好的取代水泥性能,不影响混凝土强度。
(二)粉煤灰的掺加分析
1.C30-1与C30-2比较:由于我们采用的I级粉煤灰,其组份是磨细的球形颗粒,在混合的胶凝材料中,能起到有效疏散水泥胶材颗粒的粘结,起到胶材之间的“滚球”作用,从而能使混凝土流动度增加。同时由于C30-2配方中,粉煤灰等量取代PO42.5水泥,由于粉煤灰容重较小,取代后,胶凝材砂浆体积也将随之加大,充分的浆体保证了拌合的流动性。
2.由于粉煤灰早期活动性相对较低,水化热释放也相应延缓,因此,掺加粉煤灰后C30-2坍落度损失相对较小。
3.C30-7与C30-2号较比较,粉煤灰的掺量大幅增加,混凝土的坍落度却减损,而且C30-7混凝土显示出一定的粘滞性,流动度不好。原因分析认为:粉煤灰颗粒呈球状表面带孔结构,其表面湿润需一定水分,由于现试配的混凝土水胶比相对较低,用水量相对较小,加入了过量的粉煤灰后,由于现水分可能不足以湿润粉煤灰的颗粒表面,从而形成混凝土干涩、工作性不佳的现象。也就是说混凝土配制掺加粉煤灰时,其掺量大小应考虑混凝土的用水量能否能确保粉煤灰颗粒表面充分湿润后,它才能体现出良好的工作性能。
因此,对粉煤灰合适的掺量在混凝土设计时应优化选择,建议用量15%~30%,根据分析:合适的粉煤灰掺量,有一定的减水作用,并能有效促使混凝土强度的发挥,有利于高强度等级混凝土的配制;如过量掺加粉煤灰,会影响高等级混凝土的现场施工工作性能,并对其强度产生减损。对于为满足泵送性能的低强度等级混凝土,作者认为粉煤灰宜采用“超掺”,而对于高强度等级、高流动性的混凝土,建议合适等量取代,不宜“超掺”。
(三)矿渣粉掺加分析
C30-3与C30-1、C30-8比较:磨细矿渣粉的掺入,混凝土的流动度得到相应的增加,凝结时间大幅推迟,也就是水泥水化热释放相对得到延缓。混凝土初始流动性和流动性经时变化(损失率)较小。我们知道:磨细矿粉颗粒属多角形,但由于它与水泥颗粒之间或矿渣颗粒之间接触点面积较小,而且矿渣粉颗粒的斥水作用,因此,用矿粉替代部分水泥时,就改善了浆体的流动性,减少浆体流动性损失,而且掺入矿渣粉,随着掺量增加,其初始流动性也能增加,与FA掺量加大性状相反。
(四)耐久性分析
该混凝土具有非常好的抗渗性能,说明混凝土结构密实,孔隙结构合理。分析认为:其抗渗性最大的贡献是具有微膨胀性能的UC-V1,次之是矿渣粉的掺加。
(五)强度分析
1.C45-3与C45-2对比分析认为:粉煤灰掺加,能有效提高7天的强度,对28天、60天强度增加的贡献要次于矿渣粉。
2.C45-3与C45-1对比分析认为:矿粉的掺入,混凝土流动性得到相应增加,凝结时间也大幅推迟,早期强度也出现减损,但由于矿渣粉良好的活性,它对混凝土28天、60天的强度有较明显的提高作用。
3.C45-4与C45-1、C45-2、C45-3,比较分析认为:掺加15%FA+20%S95对混凝土早期强度虽有一定减损,但减损幅度不大、能满足设计强度要求。复掺效果FA与S95性能相互互补,有利混凝土强度的发展。
三、结语
采用南京地区的材料,能配制出适合常规工艺生产的复掺(粉煤灰、细矿渣粉、UC-V1)高性能混凝土(既了解按此设计的混凝土已在扬子巴斯夫一体化合资项目中成功运用)。由于UC-V1的膨胀效果,复掺FA、S95的混凝土含气量
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旧水泥混凝土路面加铺沥青混凝土面层是一种特殊的路面结构,其应力、应变特性与一般的弹性层状体系有较大的差别,质量控制涉及到旧水泥混凝土板的处理、反射裂缝的防治、加铺层厚度控制、面层材料的选择、提高路面的抗渗性能等关键环节。
一、旧水泥混凝土板处理 纵观国内水泥混凝土路面上沥青混凝土加铺层设计,最关键的问题是要对旧水泥路面板的处理。首先,对其使用状况进行全面彻底的调查,对出现的路面病害、部分结构承载力不足等进行深层次的分析。一般通过人工调查对旧水泥路的病害按段落桩号进行统计,采用探地雷达、弯沉仪对混凝土板的脱空和其结构层的均匀情况、路面承载能力进行检测评价。尤其在传荷能力较差的接缝处,板下脱空影响重大,必须对水泥混凝土路面的处治给予高度重视。其次,针对不同种类的病害进行有效的处理。对边角破碎损坏较深和较宽的路面,先用切割机切除损坏部分,然后浇注同标号混凝土;对破损较浅、较窄的,可凿除5cm以上,然后用细石拌制的混凝土混合料填平;对发生错台或板块网状开裂,应首先考虑是路基质量出现问题,必须将整个板全部凿除,重新夯实路基及基层,浇注同标号混凝土;对于板块脱空、桥头沉陷、板的不均匀沉陷及弯沉较大的部位,钻穿板块,然后用水泥浆高压灌注处理。
二、反射裂缝的防治
反射裂缝是指下层混凝土板的接缝或裂缝,由于温度和湿度的不断变化与车辆荷载的反复作用,在加铺层的相应位置上产生裂缝。就沥青混凝土路面开裂的原因,可分为两大类,即荷载型裂缝和非荷载型裂缝。通常是由于旧水泥混凝土路面接缝、裂缝处的竖向和水平位移所致。因此,需要对沥青混凝土面层反射裂缝进行综合防治。
根据反射裂缝的机理,主要应从结构和材料两方面进行考虑。面层厚度应保证超过10cm,可有效防止受拉疲劳产生的裂缝,还可以降低车辆荷载引起的剪应力。材料中适当增加沥青用量,减小混合料空隙率,可延缓裂缝的扩展。设计采用应力吸收层,可用APP改性沥青油毡、铺设玻璃纤维格栅加强混凝土的抵抗差动位移(剪切强度)的能力。APP改性沥青油毡贴在旧水泥混凝土板上,有效地防止地表水通过旧水泥混凝土板缝下渗到土基,又能减少地下水通过旧混凝土板间接缝进入加铺层而浸湿加铺结构层材料,防止无机结合料处治的粒料层强度降低,延缓沥青混凝土面层出现剥落和松散。APP改性沥青油毡铺设在旧水泥混凝土板与加铺层之间,能起到应力吸收夹层的作用,并将反射裂缝应力由垂直方向转为水平方向,起到了消散水平应变和传递竖向荷载的作用,增强沥青混凝土的整体抗拉强度,延缓反射裂缝的产生。
三、沥青混凝土加铺层厚度控制
沥青混凝土加铺层厚度由行车荷载和防止反射裂缝两个因素控制。旧水泥混凝土路面作为基层,强度较高,其上铺筑沥青混凝土结构层,强度满足行车荷载需要,关键是防止反射裂缝的产生。多年的研究表明,过厚的沥青混凝土面层由于温度影响会产生裂缝。因此,设计厚度标准应与一般的沥青混凝土路面设计一样,在满足承载能力的前提下,路面结构层厚度应有良好的水稳定性和高温强度,沥青混凝土面层应满足使用功能的要求,加铺层厚度首先要满足原路面纵向线型,同时为避免过多的破碎和替换混凝土板,考虑旧路局部地方下沉、部分板翘曲、旧路路面横坡度变化等情况,注意将调坡与路面现有承载力调查法相结合。旧路改造一般采用两层密实型沥青混凝土结构,沥青混凝土面层的最小厚度为8~10cm比较理想,一层为最小厚度5cm的沥青混凝土整平层,一层为4cm左右的抗滑表层,实现与其他沥青路面一样,具有良好的平整度、构造深度和密实度等。
四、沥青混凝土面层材料的选择
原材料是影响沥青混凝土质量的根本所在,严格把好进场材料关,对沥青混凝土生产质量将产生至关重要的影响。生产沥青混凝土所需材料为沥青、石料、填料。关键的材料沥青要选重交通道路石油沥青、改性沥青,其性能、指标必须符合高等级路面施工要求。集料在沥青混合料中起到一个整体骨架作用来抵抗路面的变形,集料本身的强度特性、集料与沥青的粘附性、集料的棱角性和集料的级配对沥青混凝土路面的强度、高温稳定性和水稳性起决定性作用。石料应结合当地的地材情况,根据路面的使用性能和要求确定。要采用优质石料用先进的锤式破碎机生产。控制石料中的扁平状含量,扁片颗粒含量多会增加石料的表面积和沥青用量,也会降低混合料的抗形变能力。一般选破碎面较多、扁平颗粒较少的石料,并且必须达到洁净、无杂质、无风化,具有良好的颗粒形状,抗压强度应不低于三级,压碎值小于 25%,与沥青材料粘结力不低于三级。矿粉要洁净、干燥、无杂质,有30%能通过0.074mm筛,亲水系数小于1.0,外观无团粒、结块。砂的细度模数为2.3-3.0,含泥率小于1%。
五、提高沥青混凝土路面的抗渗性能
中图分类号:TU37 文献标识码:A 文章编号:
随着建筑工业与公路桥梁事业的迅猛发展和设计水平的不断提高,为满足加快各种工程工期提前完成的要求,作为施工淡季的冬天,混凝土的冬季低温施工的情况也大量存在。作为混凝土生产单位,必须提前做好冬期生产施工准备,以便顺利进入正常的冬季生产施工状态 。低温季节混凝土的施工,主要是要防止混凝土的早期受冻,从而影响混凝土的强度和耐久性。
一、进入混凝土冬期施工的特点
1、进入冬季施工前应组织专人编制冬季施工方案。编制施工方案人员,要根据本工程的结构特点及工程所处地理位置, 编制相应的冬季施工方案。方案的编制要保证工程质量, 经济合理, 所需的热源和材料有可靠的来源, 施工方案的工期要与计划工期相符。 施工方案中应体现施工程序, 施工方法, 现场布置, 设备、 材料、 工具等的供应计划, 安全防火措施, 测温制度和质量检查制度等。
2、进入冬季施工前应组织相关人员进行培训学习, 学习冬季施工方案并向班组进行交底, 学习冬季施工的有关技术知识, 重点学习防火知识, 明确职责, 经考试合格后, 方可上岗。
3、在进入冬季前对所有机械设备做全面的维修和保养, 及时更换机械设备的油, 检查机械设备防冻液是否充足, 未使用防冻液的机械设备, 当停止工作时要将设备停放在暖棚车间内。对加水、 加油部件勤检查、 勤更换, 防止冻裂设备。
4、在进入冬季施工前施工现场要作好防寒保暖工作, 职工住房及仓库必须达到过冬条件, 检查施工仓库中冬季用品是否充足。 排除现场积水, 对施工现场进行必要的修整, 保证道路的畅通, 截断流入现场的水源, 做好排水措施, 消除现场施工用水、 用气造成的场地结冰现象。 对人行道路、 脚手架上、 跳板和作业场所采取必要的防滑措施。
二、 混凝土工程冬季施工原理
冬季混凝土施工,水形态的变化是抑制混凝土强度增长的关键因素。由于水泥的水化作用,混凝土浇筑后逐渐凝结、硬化,直至达到设计强度。水化作用速度与混凝土原材料和配合比有关,主要随温度的高低而变化。温度升高,水化作用加快,强度增长也快。温度降低到0 ℃时,混凝土中部分水开始结冰,逐渐由液相变为固相,参与水化作用的水减少,水化作用减慢,强度增长相应较慢;温度继续下降,混凝土中的水完全结冰,水化作用基本停止,混凝土强度不再增长。水变成冰后,体积增大9 %,当混凝土毛细孔含水率超过91.7 %时,结冰会产生2 500 kg/cm2 的冰胀应力,大于水泥内部形成的初期强度值,使混凝土受到不同程度的破坏,导致其强度降低。水变成冰后,骨料和钢筋表面产生颗粒较大的冰凌,减弱水泥浆与骨料、钢筋的黏结力,影响混凝土的抗压强度。冰凌融化后,会在混凝土内部形成空隙,降低混凝土的密实性及耐久性。新浇混凝土冻结前有一段预养期,对加速水泥的水化作用极为重要。可增加混凝土内部液相,减少固相。混凝土受冻前预养期愈长,强度损失愈小。预养期长、获得初期强度较高的混凝土受冻后,后期强度几乎没有损失。预养期短、获得初期强度比较低的混凝土受冻后,后期强度有不同程度的损失。
三、混凝土工程冬季施工技术
1、原材料的选用
(1)水泥:选取质量较好的硅酸盐水泥作为混凝土的主要原料,其强度等级应大于42.5 级,且水泥用量不低于300 kg/m3。水泥使用前1~2 d 置于暖房内预热,不能过早,同时注意保持水泥周围环境干燥。
(2)石子:粒径5~25 mm 的碎石,含泥量为0.7%。泥块含量为0.2%。
(3)砂子:细度模数为2.5,含泥量为2.2%,泥块含量为0.6%。严格控制砂、石的含泥量,不能含有冰块、雪团以及易冻裂的物质。
(4)早强减水剂:混凝土中加入早强减水剂1‰~3‰(根据实际温度和实验配比),并对混凝土拌合物的坍落度等工作性能进行观察和抽检,严格控制坍落度。
2 、防冻外加剂法
为提高混凝土的早期强度, 可在材料中加入防冻外加剂。使用较多的是氯盐类早强剂, 它能提高混凝土早期强度, 延缓冰冻, 但它对强筋有锈蚀作用, 对预应力钢筋混凝土、高湿环境中的结构、靠近电源的结构等工程不能使用氯盐类早强剂。在掺用氯化钙时, 要加入2~5%的亚硝酸钠阻锈剂, 我国多年广泛使用的亚硝酸钠———三乙醇胺复合早强剂对钢筋无锈蚀作用。同种水泥制成晶胚, 以促进结晶成长, 能加速水泥硬强并提高SB 度也是一种很好的方法。
3、混凝土的拌制
拌制混凝土用的骨料必须清洁,不得含有冰雪和冻块,以及易冻裂的物质。在掺有含钾,钠离子的外加剂时,不得使用活性骨料。在有条件的时候,砂石筛洗应抢在零上温度时做,并用塑料纸,油布盖好。拌制掺外加剂的混凝土时,如外加剂为粉剂,可按要求掺量直接撒在水泥上面和水泥同时投入。如外加剂为液体,使用时应先配制成规定浓度溶液,然后根据使用要求,用规定浓度溶液配制成施工溶液。各溶液要分别置于有明显标志的容器中,不得混淆。每班使用的外加剂溶液应一次配成。
4、混凝土的运输和浇筑
冬季混凝土浇筑尽量安排在上午,因为此时的大气温度逐渐上升,与出机温差相对较小,减少温度散失,对混凝土早期正常养护非常有利。为了减少运输过程中的热量散失,混凝土运输车外包裹保温措施,并尽可能缩短运输时间和距离。
混凝土浇筑前,先清理模板(尽量避免使用铁模板)和钢筋上的冰雪和污垢。在施工操作上,冬季施工混凝土应该采用机械振捣,振捣时间应比常温时有所增加、振捣时不留死角,保证混凝土能充分填满模板的各个角落,尽可能提高混凝土的密实程度。分层浇筑混凝土时,已浇筑层在未被上一层的混凝土覆盖前,不应低于计算的温度,也不得低于2℃
5、混凝土的养护
混凝土中外加剂的掺量按负温混凝土要求施工,应根据混凝土浇筑5 天内的预计日最低气温来选用防冻剂。当预计日最低气温为– 15℃ ~ – 10℃、– 10℃ ~– 5℃ 时宜分别采用规定的– 10℃、– 5℃ 的防冻剂。当预计日最低气温为– 5℃时,可采用早强减水剂并用保温材料覆盖。
冬期施工中混凝土浇筑后,在负温下硬化是缓慢的,硬化过程可能出现受冻过程。也就是说,硬化过程和受冻过程同时发生。在负温养护时,由于热交换作用,水泥凝结硬化过程受温度的影响要做相应的后移,温度越低水泥的硬化过程越慢,养护期越长。若混凝土在初凝之前受冻、水泥水化处于刚刚开始阶段,混凝土仍保持其塑性性质,此时受冻只影响其可施工性,而损坏不了混凝土本身物理性质。若混凝土进入凝结期以后受冻。而混凝土结构正在形成阶段。受冻既要破坏水泥的凝结硬化过程。又会导致混凝土本身强度及耐久性显著降低。
负温养护期间,混凝土由初温受冻不会突然出现,在施工现场也不会出现所谓速冻的条件。即使在严寒的条件下有剧烈降温的可能性,混凝土也会有一个适当的水化过程。冬期施工中经常出现的冻害事故,多数是在初凝期以后受冻所致。因此,在混凝土浇筑完毕至终凝期间采取强有力的养护措施,会取得良好的质量效果。负温养护期间混凝土若发生早期受冻其形成为: ①冻胀表形和残余变形大。混凝土内部必然存在大量的可冻水,水由液态转变为固态时,体积增大约9%,这必然导致混凝土体积膨胀,可冻水量越多,混凝土体积膨胀越大。这种冻胀变形在溶解后不能完全恢复变形而有残余变形。冻胀变形和残余变形是混凝土早期受冻过程中由可冻水引起内部结构损伤和外表体积变化最直接的综合表现。因此冬期施工时控制混凝土的水灰比,对防止混凝上早期受冻有重要的意义。②强度损失大。混凝土中可冻体变化使混凝土产生冻胀变形,而冻胀变形又势必导致混凝土内部结构组织出现微裂缝。这必然导致混凝土强度大幅度损失,同时混凝土的物理性能,如弹性模量、抗拉强度、抗冻、透水和耐久性的显著降低。这样,混凝土达不到设计强度要求。
此外,混凝土冬季施工时的养护问题中还必须重视的一个问题,那就是也应该采取措施使大体积混凝土内部水化热的升温与构件表面温度的温度差控制在25℃以内防止构件温差裂缝的产生。