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文档简介
创建交通部混凝土通病治理典型示范项目高强混凝土的配制与施工质量控制建议书(照片位置)广东肇阳高速公路有限公司阳阳项目管理处交通部公路科学研究所2009年10月目 录1、混凝土耐久性与高性能混凝土12、当前我国混凝土工程施工存在的问题32.1 忽视原材料的优选和质量控制32.2 配合比设计理念落后32.3 不重视混凝土搅拌质量控制和调整32.4 施工质量控制不严42.5 桥梁表观质量较差42.6 浇筑的高强混凝土达不到设计强度,或者强度离散程度大。42.7 对桥涵混凝土耐久性没有引起足够的重视52.8 不能很好协调混凝土的高强与耐久性、低水胶比与抗裂性的矛盾52.9 养生不满足要求53、影响混凝土强度的主要因素63.1 原材料对混凝土抗压强度的影响63.2 配合比设计参数的影响93.3 养护的影响103.4 回弹强度与构件强度的关系124、高强混凝土配合比设计要点144.1 高强高性能混凝土配合比设计原则144.2 高强高性能混凝土配合比设计及优化164.3 原材料技术要求175、混凝土的养护185.1 混凝土养护的起始时间185.2 混凝土养护的期限185.4 注意事项196、混凝土的热天施工196.1 炎热天气的特点及对混凝土性能的影响196.2热天施工采取的主要技术措施216.3 热天混凝土养护方法及其注意事项226.4 热天混凝土施工质量检验237、高强混凝土施工注意事项237.1 优化施工配合比设计237.2 严格施工配合比现场控制237.3 严控施工过程质量24311、混凝土耐久性与高性能混凝土在本世纪30年代,当混凝土结构刚开始大力兴建时,人们普遍认为混凝土结构物设计使用寿命为4050 年,而基本无须维护,还绰绰有余。直到70 年代,混凝土过早劣化的现象,仍被看作是例外,是由于规范存在问题,或者材料与施工存在不当所引起。混凝土耐久性问题在美国引起轰动,是由1987年美国国家材料顾问委员会提交的报告所导致。该报道指出在美国当时的57.5万座桥梁中,大约有25.3万座混凝土桥梁已经不同程度地破坏,其中部分使用仅不到20年,而且每年还将增加3.5万座。据1998年美国土木工程学会的一份材料估计,他们需要有1.3万亿美元来处理美国国内基础设施工程存在的问题,修理与更换公路桥梁的混凝土桥面板一项就需800亿美元,而现在联邦政府每年为此的拨款只有5060亿美元。并且研究表明:这些结构物的设计、材料和施工都是符合现代技术发展水平的。现在不少欧美发达国家每年用于已建混凝土工程的维修和更新费用已经超过了新建费用。这些教训已促使一些国家规定桥梁等重要基础设施工程的使用寿命必须超过100120年,甚至150年。重要建筑物如英国新建国家图书馆要求设计寿命250年。1990年国际上正式提出了高性能混凝土概念。美国ACI定义:高性能混凝土是符合特殊性能组合和匀质性要求的混凝土,如果采用传统的原材料组分和一般的拌和、浇筑与养护方法,未必总能大量地生产出这种混凝土。吴中伟定义:高性能混凝土为一种新型高技术混凝土,是在大幅度提高普通混凝土性能的基础上采用现代混凝土技术制作的混凝土,它以耐久性作为设计的主要指标,针对不同用途要求,对下列性能有重点的予以保证:耐久性、工作性、适用性、强度、体积稳定性以及经济性。值得指出的是:高性能混凝土是高质量混凝土,不是只有配合比就能生产的,而是包括原材料选择与控制、配合比设计、拌和物制备工艺和施工质量控制的全过程。使用高性能混凝土必须特别重视全面质量控制,更严格地执行有关施工及验收规范和有关技术规定,以保证混凝土良好的匀质性,不论强度多少,均应在所使用的环境下是耐久的。在配合比设计上,要以耐久性为目标新颁布的公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥梁设计规范(JTG D62-2004)增加了耐久性设计内容,规定公路桥涵应根据所处环境进行耐久性设计,并明确了不同使用环境下,对结构混凝土的基本要求,对影响混凝土耐久性的最大水灰比、最小水泥用量、最低强度等级、最大氯离子含量和碱含量作出了规定。影响混凝土结构耐久性的因素十分复杂,主要取决于以下四个方面:1混凝土材料的自身特性;2混凝土结构的设计与施工质量;3混凝土结构所处的环境;4混凝土结构的使用条件和防护措施。混凝土材料的自身特性和结构的设计与施工质量是决定其耐久性的内因。混凝土的材料组成,如水灰比、水泥品种和数量,骨料的种类与级配都直接影响混凝土结构的耐久性。混凝土的缺陷(例如裂缝、气泡、空穴等)会造成水分和侵蚀性物质渗入混凝土内部,与混凝土发生物理化学作用,同样影响混凝土结构的耐久性。混凝土结构所处的环境条件和防护措施,是影响混凝土结构耐久性的外因。外界环境因素对混凝土结构的破坏是环境因素对混凝土结构物理化学作用的结构。环境因素引起的混凝土结构损伤或破坏主要有:1混凝土的碳化;2氯离子的侵蚀;3碱骨料反应;4冻融循环破坏;5钢筋锈蚀;6硫酸盐侵蚀与其它环境介质侵蚀。提高混凝土结构耐久性根本途径:采用高耐久性混凝土,增强混凝土密实度,提高混凝土自身抗破损能力。1增强混凝土密实度,防止或控制混凝土开裂,阻止水分的侵入;2加大混凝土保护层的厚度,防止混凝土保护层碳化引起钢筋钝化膜的破坏;3对低标号混凝土:应控制最大水灰比(水胶比)和最小水泥(或胶凝材料)用量;4对高标号混凝土:应尽可能降低水泥(或胶凝材料)用量和用水量;5严格控制施工工艺,保证混凝土质量。2、当前我国混凝土工程施工存在的问题我国现阶段桥梁混凝土施工存在一系列问题,应转变观念,树立正确的思维,加强混凝土全过程质量控制。2.1 忽视原材料的优选和质量控制以强度高低作为水泥 “好”、“差”之分,认为 “早期强度高的水泥是好的水泥”。 由于水泥强度提高和施工进度加快,混凝土实际耐久性质量大幅度下降,早强水泥配制的混凝土,内部微结构和后期强度发展不良,易开裂,耐久性差。外加剂的选择过分重视价格的高低,而忽视其减水率和掺量的高低及其是否能满足特定工程的配合比设计要求。粗骨料的选择,也是重视岩石本身的强度,而忽视碎石级配、粒形等对混凝土性能和水泥用量的影响。2.2 配合比设计理念落后目前,我国大多工程仍以沿用仅以强度作为混凝土配合比设计的关键指标的设计理念,以强度高低作为混凝土“好”、“差”之分,认为“抗压强度高的混凝土,其他性能都好”;“早期强度高的混凝土是好的混凝土”。而忽视了混凝土的抗裂性、耐久性,这给工程质量带来了巨大的潜在危害。2.3 不重视混凝土搅拌质量控制和调整认为配合比一经设计审批,就只能一成不变。但实际生产过程由于受众多因素的影响,配合比应实时、科学地进行调整,这就要对搅拌站配备专业人员对其进行实时控制。然而由于人员缺乏培训,大多数只有通过增减用水量进行调整,从而对混凝土质量造成严重危害。另外,拌和站计量设备精度差,特别水的计量,目前大多采用简易的时间计量方法,而该方法易受电压、水压的影响,从而使水的计量偏差较大。另一方面,对其它计量设备了也缺乏定期的标定和维护,这也是造成混凝土质量偏差的一个重要方面。2.4 施工质量控制不严一个优质的混凝土,不仅仅是试验室配制出来的,而且要通过控制施工的各环节予以实现。就目前而言,施工过程存在如下问题: a) 混凝土浇筑布料、振捣不合理; b) 养生不重视;c) 在热天和冬季特殊气候施工情况下,对混凝土配合比设计该如何科学调整及相应的施工技术应采取的降温防裂、保温防冻措施,缺乏必要的准备和施工经验; d) 对大体积混凝土和高强混凝土的开裂及温度应力控制缺乏认识,从而造成开裂; e) 过分追求施工进度,违背混凝土材料技术与工艺的科学规律。2.5 桥梁表观质量较差根据以往的经验,桥梁一些梁体由于结构较为复杂、配筋较密,墩柱由于浇筑层高大,这些结构混凝土表面通常有蜂窝麻面、花斑、冷缝、气孔、色差、砂线等缺陷产生。这一方面要求混凝土抗离析泌水性能好,但又不能过粘,另一方面对模板质量、支模、清模、脱模剂品种、振捣设备及操作程序提出了很高的要求。值得指出的是,通过混凝土的外观缺陷,也可间接反映其内在的质量问题。2.6 浇筑的高强混凝土达不到设计强度,或者强度离散程度大。由于配合比设计不合理,外加剂选择不当,受传统观念或规范影响而不使用矿物掺合料或掺合料掺量低,或者混凝土浇筑温度高,使混凝土坍落度偏小或坍落度损失大、粘聚性高,一些施工单位在出机口或泵送时随意加水,使水胶比增大,强度下降,也有的拌和站因对水的计量不准,使混凝土强度值离散增加。另外,温度和湿度对高强混凝土发展的影响更为显著。大尺寸高强混凝土构件经受水化热高温,其内部混凝土又缺水,所以实际构件中的混凝土和标准尺寸小试件所处的环境有很大不同。一般纯水泥高强混凝土在实际结构中由于水化热高温的影响,其早期强度一般比实验室的小试件高,但28d及后期强度一般要低于标准养护下同龄期的小试件强度,而掺有较多粉煤灰、矿渣粉的高强混凝土则刚好相反。混凝土越早强,如掺硅粉混凝土或高细度水泥混凝土,其28d及后期强度在实际工程中的发展越差。使用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥时,当养护温度超过20后,混凝土的相对强度将随龄期的增加而下降。因此,高强混凝土需要通过掺入适量的矿物掺合料如粉煤灰、矿渣粉,来调整混凝土的强度发展过程,特别是对于结构尺寸较大的试件。2.7 对桥涵混凝土耐久性没有引起足够的重视比如说碱集料反应、混凝土碳化、钢筋锈蚀、氯离子侵蚀、冻融循环破坏等,如果这些问题在设计施工过程中没有予以重视,很可能会严重影响桥梁等构造物的使用寿命。我国1985年颁布的公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范涉及结构耐久性的内容很少,而新颁布的公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥梁设计规范(JTG D62-2004)增加了耐久性设计内容,规定公路桥涵应根据所处环境进行耐久性设计,并明确了不同使用环境下,对结构混凝土的基本要求,对影响混凝土耐久性的最大水灰比、最小水泥用量、最低强度等级、最大氯离子含量和碱含量作出了规定。2.8 不能很好协调混凝土的高强与耐久性、低水胶比与抗裂性的矛盾规范一味地追求早强和高强,阻碍了粉煤灰等掺合料和引气剂的使用,为改善混凝土结构抗裂性和耐久性带来不良后果。为配制高强混凝土,由于配合比设计理念的落后,外加剂的选择不当,造成混凝土中水泥用量和用水量过大的现象非常多,从而使高强混凝土施工早期常常出现温度和收缩裂缝。2.9 养生不满足要求这一方面是对混凝土养生的重要性认识不足,不了解养生的正确方法,另一方面由于构造物分散,且形态各异,高程大,水的来源困难等问题,不便于养生。鉴于上述原因,为了保障武英高速公路桥、隧混凝土的浇筑质量,本项目拟重点研究上述问题,探讨相应的解决办法和管理政策,并对桥梁混凝土浇筑过程的各个环节进行技术指导,提出相关建议和质量管理要求。3、影响混凝土强度的主要因素3.1 原材料对混凝土抗压强度的影响3.1.1 水泥的影响一般在相同水灰比情况下,配制混凝土用水泥的强度越高,混凝土的强度越高。水泥对混凝土强度的影响取决于水泥的矿物成分及细度。水泥强度主要来自于C3S和C3A的早期强度及C2S的后期强度。用C3S含量较高的水泥来制作混凝土,其强度增长较快,但在后期强度增长缓慢。水泥细度对混凝土强度的影响也很大,随着细度增加,水化速率增大,可导致较高的早期强度增长率,但混凝土的后期强度可能没有增长,甚至出现强度倒缩现象。同时,通过改变水泥的粒型和级配,在相同的条件下也可以提高混凝土的强度。例如使用球状水泥配制的混凝土与普通水泥混凝土相比,56d龄期时强度约提高1050,主要是由于球状水泥的填充性高,达到相同的坍落度时,能降低用水量。3.1.2 矿物掺合料的影响矿物掺合料已经成为高性能混凝土的不可缺少的组分。矿物超细掺合料的加入,起到微观填充作用,有效改善了骨料和水泥浆界面过渡层结构,降低了水泥石内部细微的空隙,使混凝土更加致密。大量的研究资料和实践表明,矿物掺合料的种类,品质和取代数量对混凝土的抗压强度有着显著的影响。例如粉煤灰对混凝土强度的影响因素就是多方面的:从粉煤灰自身的性质来看,包括粉煤灰的化学组成、细度、粒径分布、烧失量、在水泥基材中的掺量、需水量比、对水泥的适应性等;由于活性掺合料的水化较慢,因而对混凝土的长期强度增长贡献较纯水泥混凝土更加明显。 复合掺加两种或两种以上的矿物掺合料可以出现超叠加效应,对混凝土的早期强度和后期强度均有较大贡献。3.1.3 粗骨料的影响粗骨料是混凝土的主要组分,在混凝土中起着骨架作用,约占混凝土体积总量的40%-50%,因此粗骨料的性能对混凝土特别是高质量混凝土的强度有重要的影响。 粗骨料强度的影响粗骨料对混凝土抗压强度的影响,首先与其本身的强度有关。混凝土结构受到分布的静态或动态载荷作用,且未产生局部应力集中时,要求骨料与周围的水泥浆体有很好的黏结,以便在骨料颗粒之间进行应力传递。因此要求骨料有较高的强度和刚性,并在应力传递时不会产生机械性破坏或过度的变形,能够抵御各种静态和动态应力、冲击及磨蚀作用而不会导致性能的下降。无论是高强、中强还是低强基体混凝土,当骨料强度低于基体强度时,粗骨料对混凝土抗压强度起负作用;当骨料强度高于基体强度时,粗骨料有利于混凝土抗压强度的提高。但也并非骨料强度越高越好,骨料与基体两相之间存在强度和刚度相互匹配的关系。在基体强度一定时,粗骨料强度达到一定程度后再增加对提高混凝土强度作用不大;当骨料强度比基体强度低时,单纯通过增大基体强度来提高混凝土强度效果不明显。只有骨料与基体在强度和弹性模量方面相互协调时,才能更好地发挥骨料和基体的作用;当骨料与基体两相强度差异较大时,高强相的强度不能充分利用。 粗骨料颗粒形貌的影响 粗骨料的颗粒形状以圆球或立方体形为最优,含有较多的针、片状颗粒,将增加空隙率,降低混凝土拌和物的和易性,骨料界面粘结力下降,并且针、片状颗粒受力时容易折断,进而影响混凝土的强度。采用525mm级配碎石配制C50混凝土时,随骨料中针片状颗粒含量的增加,混凝土强度降低,当针片状颗粒从0增加到6.5时,混凝土强度下降了约11。 粗骨料的粒径影响 在低强度或胶凝材料用量较少的混凝土中,骨料的粒径越大,对水泥浆的需求量越小。对于给定的工作性和水泥用量,可以降低用水量,因此填充料粒径越大,混凝土的强度越高。但对于高强度混凝土情况则不同,研究表明:配制高强混凝土必须选择粒径较小的骨料,例如C60混凝土骨料最大粒径一般不超过25mm,C80一般不超过20mm,这就是骨料在混凝土中的“尺寸效应”。主要是由于,在高强混凝土中:1)颗粒小的骨料存在缺陷的几率小,相对比较致密,因为破碎时消除了控制强度的最大裂缝故强度比大颗粒的高;2)小颗粒的骨料可降低骨料与水泥石界面的应力差;3)水泥浆与单个石子界面的过渡层周长和厚度都小,难以形成较大的缺陷;4)小颗粒的骨料增加了与水泥浆的粘结面积,使粘结强度提高;5)在混凝土拌合物中,颗粒大的骨料下沉速度快,造成的混凝土内部分布不均匀,影响混凝土的强度。 粗骨料表面包裹石粉的影响粗骨料表面粘附的石粉,料径大部分为小于0.16mm的颗粒,即使延长搅拌时间也无法使表面石粉完全脱离,势必在水泥砂浆与粗骨料表面形成一个较薄弱的结合面,此薄弱面使骨料与混凝土中的砂浆粘结力减弱,抗压将下降。研究表明,表面包裹石粉骨料配制出混凝土早期和后期强度均低于用清洗后骨料配制的混凝土,尤其是早期强度降低约1014。3.1.4 外加剂的影响混凝土的抗压强度与水泥石本身的孔隙率密切相关。有些外加剂具有引气效果,掺入混凝土后增加了拌合物中的气泡,减小了水泥浆体的有效面积,消弱了水泥石与集料间的粘结强度,造成了混凝土抗压强度的降低。一般混凝土含气量每增加1,混凝土的抗压强度约降低510。但对于低水泥用量的贫混凝土,由引气剂所引起的强度降低几乎可以忽略不计。强度不降低的原因,可以认为是由于贫混凝土配合比中,水泥浆不足以填充集料间的空隙,引入空气后相当于增大了水泥砂浆的体积,使集料间空隙得到充实,从而弥补了由于引气所引起的强度降低。3.1.5 拌和水的影响水是混凝土中的主要成分,水中带有的杂质可能对混凝土质量带来负面的影响。例如水中含有藻类以及其他比较难于处理的有机物,该类有机物在搅拌过程中会被溶解(搅拌使水的碱性急剧上升),并干扰水泥水化过程,减缓凝结过程和强度发展过程,它们还会裹住大量气体,降低强度。有时天然水中会含有较多的碳酸盐或硫酸盐,它们可以加快混凝土的凝结速度,但过多的碳酸盐或硫酸盐会消减混凝土的28d强度或长期强度。有颜色的各种天然水一般含有可溶性的有机物(多位鞣酸和腐殖酸),它们会延缓水泥的水化过程。在沿海也有采用海水拌制素混凝土进行施工的,海水中含有可溶性的硫酸盐和氯化物,由于氯离子的促凝作用,海水会导致水泥的快凝和早强,但由于硫酸盐可以延长钙矾石的结晶过程,会消减混凝土的28d强度,一般情况下,强度损失在1020。3.2 配合比设计参数的影响3.2.1 水胶比及水泥用量的影响 混凝土强度的水灰比定律:“对于给定的材料,强度只取决于一个因素水灰比。”这是因为水灰比决定水泥浆体的孔隙率。随着高性能混凝土的迅速发展,矿物掺合料以成为高性能混凝土必不可少的第六组分,水灰比概念也逐渐被水胶比所取代,而水胶比对混凝土抗压强度的影响,很大程度上取决于矿物掺合料的种类、活性以及取代量等因素。对更高强度的混凝土,如果不掺加活性掺合料是无法实现的,水泥用量越多,并不是强度就越高,这是因为水泥用量越多,收缩越大,收缩应力增大,在骨料界面产生收缩裂纹,导致混凝土强度降低;混凝土的收缩对于混凝土结构起着不利的影响。在钢筋混凝土结构中,混凝土往往由于钢筋或相邻部件的牵制而处于不同程度的约束状态,使混凝土因收缩产生拉应力,从而加速裂缝的出现和开展。在预应力混凝土结构中,混凝土的收缩导致预应力的损失。对跨度变化比较敏感的超静定结构(如拱),混凝土收缩将产生不利的内力。3.2.2 砂率的影响试验表明:配制C50混凝土,砂率在3339间变化对强度无明显影响。据日本资料介绍,平均坍落度每提高20mm,砂率相应增加1,而强度无明显变化。3.2.3 混凝土的工作性能的影响混凝土拌合物的粘聚性、保水性、流动性决定了混凝土混合料是否容易振捣密实以及抵抗离析、泌水的能力。混凝土轻微的泌水,可降低混凝土内的水灰比,提高强度,减少混凝土表面的干缩。但严重的泌水,会在成型后的混凝土内形成大量的迁移水的通道,导致混凝土强度降低。3.3 养护的影响3.3.1 养护温度的影响温度和湿度对高强混凝土发展的影响更为显著。大尺寸高强混凝土构件经受水化热高温,其内部混凝土又缺水,所以实际构件中的混凝土和标准尺寸小试件所处的环境有很大不同。掺合料可调节混凝土内部实际强度及其发展。普通混凝土实际强度随其内部温度升高而随龄期下降,掺入矿物掺和料后,则强度提高并持续发展。不同养护温度下的硅酸盐水泥混凝土抗压强度发展(W/C=0.4)掺30%掺粉煤灰的混凝土在不同温度下抗压强度的发展混凝土养护温度对抗压强度的影响养护温度对矿物掺和料混凝土抗压强度的影响纯水泥高强混凝土在实际结构中由于水化热高温的影响,其28d及后期强度一般要低于标准养护下同龄期的小试件强度,而掺有较多粉煤灰、矿渣粉的高强混凝土则刚好相反。混凝土越早强,如掺硅粉混凝土或高细度水泥混凝土,其28d及后期强度在实际工程中的发展越差。使用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥时,当养护温度超过20后,混凝土的相对强度将随龄期的增加而下降。3.3.2 养护湿度的影响潮湿养护对混凝土强度发展影响显著。存放于水中混凝土,要比在空气中存放一定时间,或一直在空气中的混凝土强度高。因此应该使混凝土在硬化初期保持至少7d潮湿状态。湿度不够(暴露干空),混凝土会失水干燥而影响水泥水化正常进行,甚至停止水化,严重降低混凝土强度,而且使混凝土结构疏松,形成干缩裂缝,增大了渗水性,从而影响混凝土的耐久性。早期维持湿养护对水灰比0.4以下混凝土比对0.5水灰比以上混凝土强度影响更大。(后者体内有足够水分,用塑料膜密封防止水分蒸发即可,而前者体内水分不足且易出现自干燥现象)。普通混凝土浇筑完毕后,应在12h内进行覆盖,以防止水分蒸发过快。在热天施工混凝土进行自然养护时,使用硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥和矿渣水泥时,浇水保湿应不少于7d;使用火山灰水泥和粉煤灰水泥或在施工中掺用缓凝型外加剂或有抗渗要求时,应不少于14d。混凝土强度与保湿时间的关系3.4 回弹强度与构件强度的关系回弹法是目前国内应用最为广泛的结构混凝土抗压强度检测方法,具有对结构没有损伤、仪器轻巧,使用方便、测试速度快等诸多优点,一般为结构混凝土抗压强度检测的首选方法。3.4.1 影响构件混凝土回弹强度的因素(1)混凝土回弹强度只代表混凝土表层质量,检测准确度受混凝土均质性影响大。(2)各种原因造成混凝土不均匀、表面砂浆富余或靠近模板内表面水灰大、气泡多,致使混凝土强度形成一定的梯度而不均匀,回弹强度值将偏低。(3)粉煤灰混凝土,粉煤灰轻,过振后上浮,混凝土表面硬度下降、强度降低 ;(4)泵送混凝土:拌和物流动性大、砂率大、富浆设计,砂浆易集中在混凝土表面,骨料易沉降,回弹强度便低。(5)养护不充分:表面失水过快,造成混凝土表面疏松,形成低强度区。(6)回弹仪的影响:要求检定合格和按回弹法检测混凝土抗压强度技术规程规程保养、维护和操作。有下列情况之一时,不能使用:新回弹仪启用前;经常规保养后钢砧率定不合格;超过检定有效期限;累计弹击次数超过6000次;遭受严重撞击或其他损害。否则会造成检测数据不准确。 (7)混凝土土强度的影响:许多工程实践证明,低强度短龄期混凝土的强度推定值偏大、而高强度混凝土的强度推定值偏小的系统误差。鉴于建立回弹法检测混凝土抗压强度技术规程规程的母体试块为80年代初期且绝大多数为低标号的混凝土试块,低标号混凝土较高标号混凝土含石量高,因此往往造成低标号混凝土回弹强度推定值偏大;又因为回弹法检测混凝土抗压强度技术规程规程附录B“泵送混凝土测区混凝土强度推算值的修正值”中,当碳化为0-1mm时,小于40MPa的测区混凝土强度可增加4.5MPa,大于55MPa时修正值为0MPa,混凝土强度越高则修正值递减,即现回弹法检测混凝土抗压强度技术规程规程对低强混凝土强度推定值有偏大的趋向。(8)随着混凝土抗压强度的增大,比较其他检测方法,回弹法的测量值越来越偏低,另从大量的现场检测比对中也发现,当构件的混凝土设计强度等级较高,或碳化深度较大时,回弹强度推定值比钻芯强度低的现象更加突出。(9)潮湿混凝土的回弹值小于同强度干混凝土的回弹值而导制混凝土的强度推定值显著偏低的结果 3.4.2 高强混凝土回弹强度修正的方法(1)从上述分析来看,结构实体的高强混凝土回弹强度与同条件养护试块强度的相关性较差 。(2)采用回弹法进行构件强度验收,对低强混凝土偏不安全,而对高强混凝土是偏安全的。(3)高强混凝土的回弹结果应进行修正,减少单一方法而引起的误判。可采用同条件试件或钻取混凝土芯样进行修正,试件或钻取芯样数量不应少于6个。钻取芯样时,每个部位应钻取一个芯样,计算时,测区混凝土强度换算值应乘于修正系数。3.4.3 注意事项(1)表层质量应具有代表性; a、清洁、平整、无污物、无明显缺陷; b、无损伤(化学侵蚀、冻害、火灾或高温损伤); c、干燥面;(2)不适用超过龄期(1000天), 碳化过深(既有结构);(3)不适用强度过高(C50,60MPa);(4)不适用泵送混凝土(细骨料和粉料多,碳化快);(5)高强混凝土:应取芯或取芯+回弹。4、高强混凝土配合比设计要点4.1 高强高性能混凝土配合比设计原则高强高性能混凝土的配合比设计,混凝土除应具有符合施工工艺要求的拌合物工作性和结构设计要求的强度外,还应使混凝土配合比有良好的抗侵入性、体积稳定性和抗裂性(即有利于减少温度收缩、干燥收缩、自收缩引起的体积变形,避免早期开裂)。以下是配制高强混凝土的一般途径:(1)低用水量法则:系指在满足工作性情况下尽量减少用水量,这是提高混凝土抗渗透性的一条重要措施。(2)低水泥用量法则:系指在满足混凝土工作性和强度前提下尽量减少水泥用量,这是提高混凝土体积稳定性和抗裂性的一条重要措施。混凝土设计要求与使用部位工作性强 度凝结时间坍落度损失表观质量耐久性提出配合比设计要求碎石最大粒径及规格砂的品种与规格掺合料的品种与规格外加剂的品种与规格优选原材料水泥品种与标号格混凝土配合比初步设计混凝土配合比试验与优化混凝土室内理论配合比(3)最大堆积密度法则:系指优化混凝土中集料的级配设计,获取最大堆积密度和最小空隙率,以便尽可能减少水泥浆的用量,达到降低砂率,减少水泥用量和用水量之目的。(4)水灰比法则:在一定范围内减小水灰比,混凝土强度和体积稳定性提高,但为保证混凝土的抗裂性能,水灰比应适当,不宜过小,过小的水灰比易导致混凝土自收缩增大。(5)活性掺合料与高效减水剂双掺法则:HPC的配制必须充分发挥活性掺合料与高效减水剂的“超叠加”效应,从而达到减小水泥用量和用水量、密实混凝土内部结构,使混凝土强度持续稳定地发展,耐久性得以改善的目的,从而使混凝土具有低渗透成为可能。4.2 高强高性能混凝土配合比设计及优化(1)高强高性能混凝土的配制强度必须大于设计要求的强度标准值,以满足强度保证率的要求。超出的数值应根据混凝土强度标准差确定。当缺乏可靠的强度统计数据时,C50和C60混凝土的配制强度应不低于强度等级值的1.15倍;C70和C80混凝土的配制强度应不低于强度等级值的1.12倍。(2)高强混凝土的配合比设计参数只能参考有关资料或经验,通过试配确定。高强混凝土试配时,可以先假定胶凝材料用量,水胶比和砂率,用绝对体积法或容重法计算出砂、石数量。胶凝材料浆体在高强混凝土中所占的体积以35%为最优,胶凝材料中的各种组分由经验确定。至于拌合物的工作性,则可通过用水量和高效减水剂来调整。改变砂率和掺合料掺量也能影响拌合物的工作性。以下是高强混凝土配合比设计参数选取的一般性原则:1)高强混凝土的强度主要通过水胶比以及选取不同品种和掺量的矿物掺合料进行调节。通常C80以上的混凝土以掺有硅粉的复合矿物掺合料为主;C70C80混凝土以掺磨细矿渣为主;C50C60混凝土以掺优质粉煤灰为主。2)高强混凝土的水胶比宜采用0.250.40,并随强度等级的提高而降低。在降低水胶比的同时,必须限制硅酸盐水泥用量,不足的粉料量用矿物掺合料补充。3)配制C50、C55、C60混凝土所用的水泥用量(换算为硅酸盐水泥用量)不宜大于430kg/m3,水泥与掺合料的胶材总量不宜大于530kg/m3;自密实微凝土水泥与掺合料的胶材总量不宜大于600 kg/m3。4)粉煤灰掺量不宜大于胶凝材料总量的30%,磨细矿渣不宜大于50%,天然沸石粉不宜大于10%,硅粉不宜大于8%。宜使用复合掺合料,其掺量不宜大于胶材总量的50%。5)配合比设计应尽可能按绝对体积法进行,碎石的表观密度不同,混凝土的容重差别也非常大。6)配制高强高性能内混凝土所有高效减水剂的品种与掺量,应通过与水泥的相容性试验选定。高效率减水剂与不同水泥的相容性试验,参照GB8077-2001混凝土外加剂匀质性试验方法规定的净浆流动度试验方法。高效减水剂的掺量根据坍落度要求而定。为提高拌合物的工作性和减少混凝土坍落度在运输、浇筑过程中的损失,可采用复合缓凝高效减水剂、载体流化剂,或滞水后掺、多次添加等方法。4.3 原材料技术要求(1)适于配制高强度混凝土的水泥主要是硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥。在选择水泥时应注意它与可能选用的高效减水剂之间的相容性。一般而言,配制C40C60混凝土宜选择42.5级普通硅酸盐水泥;C60以上混凝土宜选择52.5级普通硅酸盐水泥。(2)宜使用级配良好的中砂,细度模数2.63.1;(3)粗骨料应选用质地均匀坚硬、粒形和级配良好、吸水率低、空隙率小(约不超过40%)的洁净的石灰岩、花岗岩、辉绿岩等碎石骨料。粗骨料的压碎指标不大于12%,吸水率不大于2%,针、片状颗粒含量不宜大于5%,不得混入风化颗粒,含泥量不应大于1%。当泥为非粘土质石粉时,允许含量可适当放宽。粗骨料的最大粒径不应大于31.5mm。配制强度等级高于C60级混凝土,粗骨料的最大粒径不应大于25mm,配制C80及以上等级的混凝土,粗骨料最大粒径不应大于20mm。粗骨料宜采用二级配。(4)宜选用减水率高、与水泥相容性好的高效减水剂(减水率28);(5)配制高强混凝土时应掺用优质粉煤灰、磨细矿渣、磨细天然沸石粉和硅灰等矿物掺合料或复合矿物掺合料,并符合GB/T18736-2002高强高性能混凝土用矿物外加剂的技术要求。结合本工程通过试验可选择粉煤灰或矿粉。5、混凝土的养护混凝土养护是指混凝土在浇筑成型后的规定期限内,为保持混凝土表面及内部有适当的湿度和温度,而采取的系列措施。合理养护是保障混凝土质量的重要环节,是保证混凝土充分水化,强度不断增长,防止混凝土收缩开裂的重要措施。5.1 混凝土养护的起始时间(1)一般混凝土在浇筑完成后,应在收浆后尽快予以覆盖和洒水养护。(2)对炎热或大风天气下浇筑的混凝土,干硬性混凝土,路面、桥面等大面积、塑性收缩较大的混凝土,应在混凝土浇筑完毕后,立即用湿麻袋或薄膜进行覆盖。当须收浆或平面整饰时再揭开。收浆、整饰完毕后,立即重新覆盖养生。(3)混凝土表面有模板时,应在脱模后立即采用覆盖保湿养生。5.2 混凝土养护的期限混凝土保湿、保温的养生时间,一般为1421d。高温天气不宜少于14d,低温天气不宜少于21d;掺粉煤灰的混凝土、机制砂混凝土,可根据气候条件,酌情延长23d。5.3 混凝土养护方法混凝土养护方法较多,应根据本工程具体情况、结构物的特点,制定切实可行的混凝土养护方案。特别是高墩大跨及特殊构件混凝土的养护。混凝土养护一般方法如下:5.3.1 土工毡加薄膜养生土工毡具有较高的吸水保湿功能,将土工毡缠绕覆盖混凝土表面,并喷洒适量的水使混凝土表面和土工毡充分吸水,然后包裹塑料薄膜或彩条布,封闭水分,可起到好的节水保湿保温作用。5.3.2 保湿养护膜养生保湿膜是国内2000年研制开发的新型养生材料和养生方式。保湿膜内含有高分子吸水材料,具有较好的保湿、保温作用。将其覆盖、缠绕在混凝土表面,并喷洒适量的水,使混凝土表面和保湿膜充分吸水,可起到好的节水保温保湿作用。具体使用方法,按选定保湿养生膜说明书执行。5.3.3 养生剂养生养生剂适量均匀地喷洒在混凝土表面,能形成一定厚度的薄膜,封闭混凝土表面水份蒸发,达到养生的目的。具体使用方法,按选定的养生剂说明书执行。5.3.4 麻袋覆盖洒水养生在混凝土表面全面覆盖保湿养生材料(麻袋、土工毡等),并每天均匀洒水数次,使覆盖物底部始终保持潮湿状态,可起到较好保湿养生作用。适合于在雨季或水源充足条件下使用。5.4 注意事项(1)混凝土养护用水的水源要求与混凝土拌和用水要求相同;(2)土工毡、薄膜等覆盖物应紧帖混凝土构造物表面;(3)养护使用的薄膜应检查是否有破洞,有破洞处可用胶带修补。薄膜覆盖、缠绕应严实,搭接处应用胶带粘牢。(4)养生剂的选用应通过试验验证,使用时要保证达到规定的用量,且涂刷均匀。(5)洒水或麻袋晒水养护宜用自动喷水系统和喷雾器进行定期喷洒。湿养护应不间断,不得干湿循环。当气温低于5时,应覆盖保温,不得向混凝土表面洒水。(6)高温天气下混凝土养护和高强混凝土的养护,宜采用土工毡加薄膜缠绕覆盖养生。(7)大体积混凝土,冬期施工混凝土的养生,按JTJ 041-2000公路桥涵施工技术规范执行。6、混凝土的热天施工当月平均气温超过25时,即应采取热天炎热天气条件下混凝土的施工方法和施工控制措施,尽量把高温的影响控制在最小限度。6.1 炎热天气的特点及对混凝土性能的影响6.1.1 炎热天气会对混凝土产生不利影响,主要是在高温下水分损失速度和水泥水化反应速度加快。对混凝土有害的炎热天气包括:(1)环境温度高;(2)混凝土温度高;(3)空气相对湿度低;(4)风速大;(5)太阳辐射。6.1.2 炎热天气对新拌混凝土可能引起如下的不利影响:(1)增加水分需求量;(2)加快坍落度损失以致在工地需额外加入水分;(3)加快凝结导致浇注和修正困难;(4)塑性收缩开裂的趋势增加;(5)对及时早期养护的苛刻要求;(6)难以控制引气;6.1.3 炎热天气对硬化混凝土可能引起如下的不利影响:(1)使混凝土温度升高可能引起混凝土后期强度损失;(2)产生热裂缝的几率增大。 在工地往混凝土理加水对硬化混凝土以及适用性将产生产生不利的影响,会导致如下后果: (1)高w/c降低了强度; (2)增加了渗透性; (3)由于开裂降低了耐久性; (4)不均匀的混凝土表面外观; (5)增加干燥收缩趋势; (6)修整中需晒水从而降低混凝土的耐磨性。6.1.4 其它因素的影响。下列因素使热天炎热天气施工更加复杂,应将它们与气候因素同时考虑。它包括:(1)使用水化速度加大的磨细水泥。(2)使用需要富水泥用量的高强混凝土。(3)混凝土断面小而相应含钢率高的设计。(4)混凝土运输汽车尺寸加大。(5)要求将大量低坍落度混凝土沿水平及垂直方向作较长距离的运输。(6)混凝土泵送设备的使用加多。(7)皮带传动运输的加多。(8)由于经济方面的原因,要求在特炎热条件下连续施工。(9)使用了抵消收缩型水泥膨胀水泥。6.2热天施工采取的主要技术措施6.2.1 原材料选择(1)水泥:在热天炎热天气条件下,应尽量使用低水化热的水泥,同时,必须采取措施控制水泥温度低于65。这可以防止混凝土因水化热产生的温度裂缝。(2)集料:在混凝土中,集料用量最大,因此集料温度对混凝土的温度影响较大,施工时尽量使用低温度集料,并使集料避免日光直接照射,采用覆盖或喷水的措施防止集料温度上升。(3)水:在混凝土中,水的比热最大。要降低混凝土的制成温度,利用低温水最为方便,可采用井水(地下水)。贮水槽、输水管要避免阳光直接照射,必要时可采取冷却措施,对水管及水箱加遮阳和隔热措施。在拌和水中加冰屑作为拌和水的一部分。6.2.2 混凝土配合比设计(1)掺用粉煤灰取代部分水泥,减少水泥用量,同时还要选用缓凝时间长,保塑性能好的外加剂,以补偿因气温升高所引起的混凝土凝结时间缩短、坍落度损失过快。(2)混凝土配合比设计时还应考虑施工天气下的坍落度损失。(3)应模拟施工天气进行缓凝减水剂的优选,一些在常温下有缓凝效果的外加剂,在高温下其缓凝效果变差甚至引起凝结加快和坍落度损失变快,同时混凝土配合比应严格控制缓凝剂的掺量,以防缓凝剂掺量不准造成危害。(4)不宜采用增加用水量和水泥用量的方法,调整配合比。尤其是大体积混凝土和高强混凝土。6.2.3 施工中采取的措施(1)混凝土搅拌:在炎热高温条件下搅拌混凝土时,应尽量采用水化热低的水泥,混凝土的出机温度不不宜超过30。因此拌和站料斗、储水容器、皮带运输机、拌和楼都要尽可能遮阳。(2)混凝土运输:在炎热高温条件下运输混凝土时,坍落度下降较大。有时为了确保所需的坍落度,通常增加水泥浆数量,很不经济。以下几点值得注意:1)选择运输搅拌车运输,运输过程应慢速搅拌,运输距离和时间尽可能缩短,控制在1h内。2)使用手推车、皮带运输机、翻斗车等运输时,白天要覆盖,以防曝晒。3)用混凝土泵送时,输送管要覆盖湿布。4)在输送过程中即使减少了坍落度,在浇灌地点也不应重新加水搅拌。5)为防止运输引起坍落度降低,比较有效的办法是采用后添法掺缓凝型减水剂。(3)混凝土浇筑:1)热天炎热条件下浇灌混凝土前,浇注场地应遮阳,也可对模板、钢筋以及浇灌地点的基岩或旧混凝土等,洒水冷却,以免温度升高和干燥。2)在浇灌过程中,混凝土浇灌时间要短,施工应尽量安排在白天气温较低时,浇灌、捣固和修整混凝土要迅速。修整时可用喷雾器喷少量水,防止表面裂缝,但不能直接往混凝土表面晒水。3)混凝土浇筑前应通过试验确定在高温天气下,混凝土分层浇注的覆盖时间,施工时应严格控制,不得超过,以免引起施工冷缝。4)浇灌时混凝土温度应低于32,宜选择一天温度较低的时段进行施工。白天浇灌的混凝土,应避开阳光照射。5)对于一些
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