自密實(shí)混凝土為什么能具有常態(tài)混凝土的良好力學(xué)性能。要搞清這個(gè)問題,還須從混凝土的微結(jié)構(gòu)理解。水泥石與骨料間的界面區(qū),是混凝土結(jié)構(gòu)薄弱的部位:與水泥石比較,界面區(qū)具有不同的結(jié)構(gòu)和相分布,界面區(qū)孔隙增加,晶體相較軟弱,滲透性大。
新拌混凝土的流動性和振搗作用,在很大程度上促進(jìn)了界面區(qū)的形成。
在普通混凝土中,界面區(qū)的孔隙率水泥石的孔隙率。由于振動影響產(chǎn)生的微泌水形成的孔隙結(jié)構(gòu),氣泡聚集以及界面區(qū)局部水灰比較大的情況比較嚴(yán)重。由于自密實(shí)混凝土黏性好,泌水少,加上不需要振搗,因而減少了微泌水,水泥石的孔隙率尤其是界面區(qū)的孔隙率顯著低于普通混凝土,而且均勻分布于界面區(qū)和水泥石本體之中。同時(shí)由于自密實(shí)混凝土摻入了較多的粉煤灰,水化中消耗了較多的氫氧化鈣,大大減少了界面區(qū)氫氧化
鈣晶體的形成。減少了氫氧化鈣這一軟弱晶體的形成,就改善了自密實(shí)混凝土的界面區(qū)結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)密實(shí),強(qiáng)度提高,滲透性低,就能夠提高耐久性能。
自密實(shí)混凝土是指在自身重力作用下,能夠流動、密實(shí),即使存在致密鋼筋也能完全填充模板,同時(shí)獲得很好均質(zhì)性,并且不需要附加振動的混凝土。
自密實(shí)混凝土被稱為'近幾十年中混凝土建筑技術(shù)具革命性的發(fā)展',因?yàn)樽悦軐?shí)混凝土擁有眾多優(yōu)點(diǎn):
·1 混凝土良好地密實(shí)。
·2 提高生產(chǎn)效率。由于不需要振搗,混凝土澆筑需要的時(shí)間大幅度縮短,工人勞動強(qiáng)度大幅度降低,需要工人數(shù)量減少。
·3 改善工作環(huán)境和安全性。沒有振搗噪音,避免工人長時(shí)間手持振動器導(dǎo)致的'手臂振動綜合癥'。
· 4改善混凝土的表面質(zhì)量。不會出現(xiàn)表面氣泡或蜂窩麻面,不需要進(jìn)行表面修補(bǔ);能夠逼真呈現(xiàn)模板表面的紋理或造型。
· 5增加了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的自由度。不需要振搗,可以澆筑成型形狀復(fù)雜、薄壁和密集配筋的結(jié)構(gòu)。以前,這類結(jié)構(gòu)往往因?yàn)榛炷翝仓┕さ睦щy而限制采用。
· 6避免了振搗對模板產(chǎn)生的磨損。
· 7減少混凝土對攪拌機(jī)的磨損。
· 8可能降低工程整體造價(jià)。從提高施工速度、環(huán)境對噪音限制、減少人工和質(zhì)量等諸多方面降低成本。
自密實(shí)混凝土其硬化后的耐久性非常有限,尤其是在寒冷氣候條件下;同時(shí),自密實(shí)混凝土中還有不穩(wěn)定的氣泡。高流動自密實(shí)性混凝土與普通混凝相比,干燥收縮略大。
折疊特性測試
自密實(shí)混凝土的'自密實(shí)'特性的測試,已經(jīng)形成了系列標(biāo)準(zhǔn)的試驗(yàn)方法。各種試驗(yàn)方法要求達(dá)到的指標(biāo)見表1。
采用賓漢姆流變學(xué)模型的參數(shù)屈服值和塑性粘度,來描述新拌混凝土的流變學(xué)特性,則不同地區(qū)配制的自密實(shí)混凝土有一定差異。為了平衡混凝土流動性與抗離析的矛盾,日本使用較多的增粘劑和石粉,所配制的自密實(shí)混凝土屈服值低、粘度高。歐洲以冰島為代表則偏向采用高細(xì)度礦物材料如硅灰、粉煤灰,提高屈服值來自密實(shí)混凝土穩(wěn)定性。
為了達(dá)到不振動能自行密實(shí),硬化后具有常態(tài)混凝土一樣的良好物理力學(xué)性能,配制的混凝土在流態(tài)下滿足以下要求:
折疊黏性適度
折疊良好的穩(wěn)定性
澆筑前后均不離析、不泌水,粗細(xì)骨料均勻分布,保持混凝土結(jié)構(gòu)的勻質(zhì)性,使水泥石與骨料、混凝土與鋼筋具有良好的黏結(jié),保持混凝土的耐久性。
折疊適當(dāng)?shù)乃冶?br />
如果加大水灰比,增加用水量,雖然會流動度,但黏性降低?;炷恋挠盟繎?yīng)控制在150~200kg/m3。之間。要保持混凝土的黏性和穩(wěn)定性,只能依靠摻加減水劑來實(shí)現(xiàn)。采用聚羧酸類減水劑比較好,也可采用氨基磺酸鹽,摻量為o.8%~1.2%(占水泥重量)。
折疊控制粉體含量
要保持混凝土具有良好的穩(wěn)定性,粉體含量是關(guān)鍵?;炷林行∮?0tim的粉體含量即膠凝材料用量應(yīng)在000~600kg/m3之間。當(dāng)水泥用量較多時(shí),可以摻用粉煤灰、礦渣粉或石灰石粉取代一部分水泥,以降低水化熱量。必要時(shí),可以采取減少水泥用量、摻用少量的增黏劑,以保持適度的黏性。一般采用生物聚合物多糖增黏劑。
從國內(nèi)自密實(shí)混凝土研究的文獻(xiàn)上看, 自密實(shí)混凝土配合比設(shè)計(jì)一般采用全計(jì)算法和固定砂石體積含量法。
全計(jì)算法的基本觀點(diǎn)為:①混凝土各組成材料括固、氣、液三相,有體積加和性;②石子的空隙由干砂漿填充;③干砂漿的空隙由水填充;④干砂漿由水泥、細(xì)摻料、砂和空隙組成。
固定砂石體積含量計(jì)算法是根據(jù)高流動自密實(shí)混凝土流動性及抗離析性和配合比因素之間的平衡關(guān)系, 在試驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上得到的一種能較好適應(yīng)高流動自密實(shí)混凝土的特點(diǎn)和要求的配合比計(jì)算方法。
配制自密實(shí)混凝土應(yīng)先確定混凝土配制強(qiáng)度、水膠比、用水量、砂率、粉煤灰、膨脹劑等主要參數(shù),再經(jīng)過混凝土性能試驗(yàn)強(qiáng)度檢驗(yàn),反復(fù)調(diào)整各原材料參數(shù)來確定混凝土配合比的方法。
固定砂石體積含量計(jì)算法是根據(jù)高流動自密實(shí)混凝土流動性及抗離析性和配合比因素之間的平衡關(guān)系, 在試驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上得到的一種能較好適應(yīng)高流動自密實(shí)混凝土的特點(diǎn)和要求的配合比計(jì)算方法。
我國混凝土外加劑品種很多,如能夠降低混凝土用水量、提高混凝土強(qiáng)度的減水劑,用于調(diào)整混凝土凝結(jié)時(shí)間的緩凝劑、促凝劑,要減少混凝土收縮開裂時(shí)使用的膨脹劑、減縮劑,能提高混凝土的抗凍融性能、延長混凝土的使用壽命的引氣劑,在冬季負(fù)溫條件下施工時(shí)使用的防凍劑等等,基本能夠滿足我國現(xiàn)有條件下施工的各種混凝土性能的要求。國外有的品種在國內(nèi)幾乎都有,目前在國家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)里已經(jīng)對14種外加劑產(chǎn)品的性能有了明確規(guī)定。