自密实混凝土模板PPT课件.ppt

1 2 3 4 5 自密实混凝土 自密实混凝土 SelfCompactingConctete或Self ConsolidatingConcrete简称SCC 是指在自身重力作用下 能够流动 密实 即使存在致密钢筋也能完全填充模板 同时获得很好均质性 并且不需要附加振动的混凝土 自密实混凝土也被称为高流态混凝土 属高性能混凝土的一种 自密实混凝土由高效减水剂 流化剂 增稠剂以及掺加粉煤灰 矿渣等粉粒制成 具有很高的流动性 能不离析 不泌水 不经振捣仅依靠重力而自流平 均匀充满模型 包裹钢筋 普通混凝土会因为振捣不足或过分振捣产生空洞 蜂窝 麻面等质量缺陷 影响混凝土的力学性能以及耐久性 20世纪80年代后期 混凝土的耐久性在日本受到高度重视 但因缺乏混凝土施工的熟练工人 混凝土浇筑质量难以保证 因此 日本学者首先提出 自密实混凝土 的概念 他们进行了大量的研究 试验 在许多工程实例中取得了成功 之后 美国及欧洲等国家也开始了该项技术的研究 我国自90年代初期开始对自密实混凝土进行研究 现已广泛应用 在多项工程实践中取得到成功 研究成果总体上已达到国际先进水平 6 7 8 自密实混凝土 9 自密实混凝土 10 11 12 13 14 15 16 17 18 200吨压力试验机 19 混凝土试件受压 20 21 自密实混凝土的优越性 通过大量的理论研究和工程实践表明 自密实混凝土与普通混凝土相比有着诸多优势 具体表现为 自密实混凝土不需振捣 避免了漏振 过振等施工中的人为因素以及配筋密集 结构形成复杂等不利条件对其影响 保证了钢筋 埋件及预留孔道位置不因振捣而移位 保证结构质量 从而提高混凝土质量 增加结构综合寿命 降低工程的综合成本 有着客观的综合经济效益 由于取消了振捣成型 简化工序 可以提高施工速度 缩短施工工期 具有显著经济和社会效益 降低劳动强度 节省劳动力 减少振捣机具和能耗 从而减少机械费用及人工费用 具有显著的经济效益 可以消除因振捣而带来的噪音 改善施工环境 不扰民 可24h作业 具有显著的环境效益 大量掺加矿渣 粉煤灰等工业废料 使资源得到更有效的利用 具有显著的环境效益 施工方便 为结构设计提供了更大的自由度 具有综合效益 22 自密实混凝土的制备要点 从1995年开始 我国北京 深圳 济南 青岛等城市开始使用自密实混凝土 主要用于地下暗挖 密筋 浇筑量大 形状复杂等无法浇筑或浇筑困难的部位及解决扰民问题 缩短工期等 典型工程如 北京西单北大街东商业区热力通道工程 朝阳区南磨房1 2号楼 西单G3区2号楼 十里河综合楼 恒基中心 天元大厦地下通道 恒基中心 北京站地铁地下通道工程 深圳南方国际工程 青岛基地海洋世界工程等 随着城市基础设施建设的发展和当今高大 复杂建筑结构的需要 以及自密实混凝土经济效益 社会效益和环境效益的日益显现 自密实混凝土应用市场越来越大 目前 对自密实混凝土的研究更加深入 已开发出高强 抗渗等多种高性能自密实混凝土 材料选择 配合比设计等是自密实混凝土的关键环节 对其的大量研究为自密实混凝土的普及和推广奠定了坚实的基础 23 自密实混凝土原材料选择 1 水泥 各种水泥都可以用 选择取决于对混凝土强度 耐久性等的要求 一般优选稳定性好 低需水性 并与高效减水剂相容的水泥 水泥用量为350kg 450kg m3 2 细骨料 普通混凝土用的砂均可使用 包括粉碎砂 河砂 一般优选中粗砂 并严格控制含泥量 砂在混凝土中存在双重效应 一是减水效应 二是需水效应 这对相互矛盾的效应需根据水泥 掺合料 外加剂等情况综合考虑 3 粗骨料 各种类型粗骨料均可使用 如 卵石 碎石等 其中卵石有利于改善流动性 碎石有利于改善强度 粒径一般在16mm 20mm之间 最大粒径可到40mm以上 视混凝土结构尺寸及钢筋疏密程度而定 应优选圆形石子 控制针状 片状颗粒含量 4 外加剂 是自密实混凝土的重要组成部分 在调解混凝土高流动性与高抗分离性中起着重要的作用 根据混凝土强度 使用要求及施工环境选择适宜的外加剂 并考虑外加剂彼此之间 外加剂与水泥之间的相容性 常用的外加剂如 减水剂 宜采用减水率30 以上的高效减水剂 如 聚羧酸系列高效减水剂 DFS 2高效减水剂 JDF减水剂等 增稠剂 二醇 酰胺 丙烯酸 多糖 纤维素等 引气剂 有抗渗 防冻要求时使用 24 5 矿物掺合料 石粉 粒径小于0 125mm 作为惰性填料 用于保证足够的浆量 改善和保持自密实混凝土的工作性 粉煤灰 优质的粉煤灰 细度约4000m2 g 是自密实混凝土最常用的活性掺合料 具有 活性效应 界面效应 微填充效应 和 减水效应 可有效改善自密实混凝土的流动性 矿渣 磨细矿渣 粒径小于0 125mm 用于改善和保持自密实混凝土的工作性 提高自密实混凝土硬化后的强度 微硅粉 用于改善自密实混凝土的流变性能和抗离析能力 25 自密实混凝土配合比设计方法 自密实混凝土高工作性要求新拌状态下的混凝土应具有高流动性 高抗离析性 高间隙通过性和高填充性 自密实混凝土的这四项基本性能 需要通过添加适当外加剂及合理的配合比来实现 通过对影响自密实混凝土工作性能和硬化后力学 耐久性能等各因素的研究表明 掺加新型高效减水剂后 拌合物中砂浆的屈服剪切应力显著降低 适宜的掺量和较低的水胶比条件下混凝土流动性好 不易离析 浆固比增大 拌合物流动性 间隙通过能力和填充性都得到提高 强度也增大 但随浆固比的提高 混凝土收缩值会有所增大 研究表明 浆体所占体积比率在34 42 时 可使混凝土具有良好的工作性能 力学性能及耐久性能 砂率值的大小影响间隙通过性 砂率值在50 左右为最佳 在水泥用量相同的条件下 增大掺合料掺量可提高浆固比 能调节改善混凝土拌合物的流变性 并可降低水胶比 提高强度和其它性能 在浆固比相同的条件下 粉煤灰掺量超过30 时会降低强度 掺量45 以上时影响较为显著 但增加粉煤灰掺入量能减小混凝土收缩值 混凝土拌合物的流变性能与拌合物中砂浆的流变性能直接相关 同时也受粗细骨料的质量 比率和胶结材料浆体所占比例的影响 如果拌合物中砂浆的屈服剪应力过小 则混凝土容易产生离析 此时需对外加剂掺量和水胶比等加以调整 以获得良好的流动性与抗分离性 26 针对自密实混凝土对材料和配比的敏感 在大量正交试验的基础上 分析外加剂 矿物掺合料 骨料质量和数量等波动因素对自密实混凝土工作性能的影响 根据优化理论 优选的自密实混凝土配合比有以下特征 水胶比为0 27 0 41 胶结材料浆体体积占34 42 砂率值为50 左右 DFS 2高效减水剂掺量一般为0 5 0 8 粉煤灰 磨细矿渣等掺合料按其品质和作用效应的不同 有各自的掺量范围 如粉煤灰的掺量一般为20 45 磨细矿渣一般为40 75 总结国内外的相关资料 自密实混凝土的工作性能指标应达到 坍落度为240 270mm 扩展度大于600mm 为达到自密实混凝土这些特殊的性能指标 大批国内外专家 学者进行了大量的研究试验 提出了许多切实可行的配合比设计方法 如 1993年 东京大学的学者Okamura提出的一种配合比设计方法是 先做水泥浆和砂浆试验 主要目的是检查超塑化剂 水泥 细骨料和火山灰材料的性能和密实能力 然后再做自密实混凝土试验 台湾学者提出的方法是填密拌合物设计算法 是从最大密度原理和超砂浆理论推导出来的 我国也有多家建筑公司和构件厂结合自己的经验 提出了各具特色的配合比计算方法 如 北京建工集团等单位提出的按混凝土 砂浆 水泥净浆 胶凝材料四层次体系的设计方法 27 配制自密实混凝土 原则是用水泥浆 胶凝材料 填充骨料骨架的间隙 目前国内通用的 简便易行的计算步骤是 粗 细骨料用量 水泥用量 按强度推算水泥需要的拌合用水量 粉煤灰及矿渣灰掺量 自密实混凝土中需要的拌合用水量 水泥 粉煤灰 矿渣灰用水量之和 减水剂用量 根据骨料的含水率调整自密实混凝土中的拌合水用量 计算出配合比后 进行试配和性能测试试验 然后根据试验数据调整配合比 最终计算出符合设计要求的自密实混凝土配合比 28 自密实混凝土的耐久性 1 抗渗性和抗冻性自密实混凝土的水胶比小 自填充性好 结构很致密 因此其抗渗性和抗冻性等级高 耐久性好 2 干燥收缩性自密实混凝土由于粗骨料用量较一般混凝土少 粉体材料用量大 用水量也大 干燥收缩会比普通强度等级混凝土的收缩要大 但差距不大 3 抗碳化性在自密实混凝土中 由于掺入了大量的外掺料 将降低混凝土结构的碱度 从这方面讲 它的抗碳化性能将降低 但由于其水胶比低 结构致密 就大大增强了其抗碳化性能 因此其混凝土结构总体来讲 它的抗碳化性良好 29 自密实混凝土 SVB 性能 自密实混凝土 SVB 硬化后的性能在主要方面和通常标准混凝土硬化后的性能相当 自密实混凝土能可以象通常标准混凝土以及高强混凝土一样进行设计 抗压强度 相同的水泥含量和水灰比情况下 由于自密实混凝土 SVB 致密的结构组成 因此它的强度比振动密实的混凝土强度高 抗拉强度 相同的抗压强度情况下 自密实混凝土 SVB 抗拉强度预计比振动密实的混凝土抗拉强度略高 混凝土与钢筋的粘结 由于具有较高的粘结性和流动性 自密实混凝土 SVB 与钢筋具有较好的粘结 粘结情况基本上取决于是否关系到上面的或下面的钢筋状况 弹性模量 自密实混凝土 SVB 弹性模量比常规混凝土弹性模量约小15 这是因为提高了粉体颗粒含量 并且与粉体颗粒粘结的粗骨料含量减低 收缩 收缩性能主受要水泥浆含量的影响 自密实混凝土 SVB 中水泥浆含量与普通混凝土相比只有少许区别 因此自密实混凝土 SVB 和普通混凝土的收缩值相当 徐变 以前的研究表明 自密实混凝土 SVB 的徐变值看上去似乎比普通混凝土高一些 但是还是在普通混凝土的标准允许范围内 30 自密实混凝土施工工艺 自密实混凝土具有特殊的工作性能 这使得它在原材料上比普通振捣混凝土要求更为细致严格 其中最显著的特点是必须掺用高效减水剂和矿物质掺合料 减水剂的掺量以及与水泥 矿物掺合料的相容性应经试验确定 矿物掺合料可采用各种母岩的磨细石粉 粉煤灰 磨细矿渣 硅灰等 配制自密实混凝土通常将两种矿物掺合料复合使用 因为自密实混凝土中含有大量超细粉掺合料 因此加料顺序很重要 搅拌时间要适当延长 更为重要的是要严格控制加水量 生产自密实混凝土的投料顺序分两步进行 第一步 用水泥 适当地掺合料 砂 水与高效减水剂配制出具有良好流动性的砂浆 第二步 在上述砂浆中加入粗集料 充分搅拌 视拌合物流动情况适当增加高效减水剂用量 若仍不能满足要求则需调整配合比 31 若泵送浇筑自密实混凝土 为减少截留空气 应从模板底部开始进行浇筑 泵送时采用几个软管输出口同时操作 以便减少浇筑时间避免混凝土凝固 普通混凝土浇筑层间的冷接缝可通过振捣消除 自密实混凝土则不能 因此 浇筑过程要连续进行 尽量避免中断防止冷接缝 自密实混凝土由于粉体系数大 砂率高 缺乏更多的抵抗收缩的粗集料组分 施工浇注后很容易产生塑性收缩 若得不到及时有效的养护 混凝土固化后还极易产生干燥收缩以致开裂 因此 自密实混凝土浇筑完毕后 应及时加以覆盖防止水分散失 并在终凝后立即洒水养护 洒水养护时间不得少于7d 以防止混凝土出现干缩裂缝 32 自密实混凝土的特点 自密实混凝土与常规浇注 振捣的混凝土最大的区别在于 它的匀质性 填密性完全靠在自身的重量作用下 能够自流平填密 与常规振捣成型的混凝土相比 自密实混凝土主要有以下几个优点 1 使用自密实混凝土 可以缩短施工工期 2 可以保证结构中混凝土的密实性 尤其在浇注振捣困难的狭窄部位时 这种要求更为突出 3 可以消除因振捣而带来的噪音 尤其对于混凝土生产者来说更为重要 这在提倡环保 保证居民生活质量的今天 自密实混凝土具有很大的吸引力 此外 使用SCC还可节约大量劳动力 由此而带来的经济效益十分可观 33 另外自密实混凝土的另一个优点在于其良好的工作性能 与普通混凝土和一般大流动性混凝土相比 自密实混凝土的工作性内涵有所扩大 具体体现在以下四个方面 1 高流动性 保证混凝土能够在自重作用下克服内部阻力 包括胶凝材料的黏滞性与内聚力以及骨料颗粒间的摩擦力 和与模板 钢筋间的黏附性 产生流动并填充模板与钢筋周围 2 高稳定性 保证混凝土质量均匀一致 在浇筑过程中砂浆与骨料不会离析 浇筑后不会泌水与沉降分层 3 通过钢筋间隙能力 保证混凝土穿越钢筋间隙时不发生阻塞 4 填充密实性 保证混凝土填充模板 并自行排出浇灌过程中带入的气泡达到成型密实 是流动性 稳定性和间隙通过性的综合表现 34 自密实混凝土的应用及研究现状 自密实混凝土工程应用的首例 是在1990年6月在日本用于一个楼房建筑中 随后 SCC的应用范围和使用数量日趋增加 大体积混凝土比较典型的工程应用实例是跨度为1990m的日本明石海峡大桥 悬索桥 自密实混凝土用于该桥的锚碇施工中 混凝土的搅拌是在施工现场旁边的搅拌站进行的 然后通过导管泵送输送到距搅拌站200m的混凝土浇注现场 混凝土的输出是靠在导管上按等间距布置的阀门控制的 该工程中使用的自密实混凝土 粗骨料最大粒径40mm 混凝土落距3m 尽管有大粒径粗骨料 但无离析现象 最后的比较分析表明 自密实混凝土的使用将锚碇施工工期缩短了20 即由2 5年缩短为2年 35 36 37 隧道在国外 自密实混凝土已经用于一些隧道的施工中 例如 在日本Kobe修建的水底隧道 1998年竣工的瑞士水利电力项目CleusonDixence中 隧道长15850m 斜井共3920m长 总共使用了73000m 的SCC填充在岩石与钢衬之间 作为混凝土衬砌 1999年开工的Loetschberg铁路隧道长34642m 共使用了800000m 的SCC 水下自密实混凝土鉴于水下混凝土结构排水施工的困难性 以及有些结构处于易于被蚀的工作环境下 所以发展水下自密实混凝土是SCC研究和应用的一个广阔领域 目前 仍处于研究当中 SCC是StressCorrosionCracking的缩写 意为 应力腐蚀开裂 管道防腐 应力腐蚀开裂 是埋地管道腐蚀事故的主要破坏形式之一 对生产的危害极大 SCC