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砼工程学习课件第1页/共80页3.1.2混凝土的配合比混凝土应根据泥凝土强度等级、耐久性和工作性等要求进行配合比设计,对有特殊要求的混凝土,其配合比设计尚应该符合专门的规定。第2页/共80页3.2混凝土施工3.2.1混凝土的制备混凝土配合比设计基本要求设计要求——强度等级,保证结构安全性;施工要求——施工性(和易性、流动性等)和经济性。式中:σ——施工单位的混凝土强度标准差,MPa;fcu.o——混凝土的施工配制强度,MPa;
fcu.k——设计的混凝土强度标准值,MPa;1)混凝土施工配制强度——由于混凝土是非匀质材料,强度会有波动。为保证混凝土实际施工强度≥设计强度标准值,则施工配制强度比设计强度标准值提高一个等级,并具有95%保证率,即:第3页/共80页当施工单位有近期(不超过3个月)同一品种混凝土的强度资料时,计算求得:
当强度等级C20、C25时,如计算σ<2.5MPa时,取σ=2.5MPa;当强度等级≥C25时,如计算σ<3.0MPa时,取σ=3.0MPa。当施工单位没有近期的同一品种混凝土的强度资料时:
当强度等级<C25,σ=4.0MPa;
当强度等级C25~C35,σ=5.0MPa;
当强度等级≥C35,σ=6.0MPa。例如:C40混凝土的施工配制强度为:fcu.o=40+1.645×6=49.87MPa第4页/共80页2)混凝土的施工配料计算——施工时混凝土各种配料的计量必须正确,特别是混凝土的水灰比对混凝土的强度和收缩影响很大。材料名称允许偏差水泥及混合料±2粗,细骨料±3水和外加剂±2计量误差的产生主要有二方面的原因:施工方面:多加水,流动度较好,浇筑方便;经济方面:偷工减料。施工配料实际用水量的计算——施工配料的砂石均有一定的含水率,为保持水灰比不变,则施工配料的用水量须扣除砂石中的含水量。设:试验室配合比为:水泥:砂:石子=1:X:Y;水灰比为:W/C;现场测得的砂石含水率分别为:Wx、Wy。则:施工配合比为:水泥:砂:石=1:X(1+Wx):Y(1+Wy)
实际用水量=W(原含水量)-XWx-YWy第5页/共80页1)混凝土搅拌机理及搅拌机选择
自落式重力扩散机理---“自落式搅拌机”3.2.2混凝土搅拌混凝土搅拌方式:人工搅拌
机械搅拌自落式强制式——利用“重力”的作用自由下落,物料下落时,颗粒间相互穿插,翻拌,混合而扩散均匀。
第6页/共80页强制式剪切扩散机理——“强制式搅拌机”——利用转动的叶片强迫物料相互间产生剪切滑移而达到混合和扩散均匀化。双卧轴强制式混凝土搅拌机搅拌罐第7页/共80页第8页/共80页选择搅拌机搅拌机的“阶数”原材料上下一次称为“一阶”,现场搅拌机常为“一阶式”,加工厂的搅拌站常为“二阶式”或“三阶式”。塑性混凝土宜选用“自落式搅拌机”;干硬性和轻骨料混凝土宜采用“强制式搅拌机”。选用搅拌机容量不宜超载。超载会影响混凝土的均匀性,反之影响生产效益。第9页/共80页拌和站布置图第10页/共80页第11页/共80页搅拌制度为了获得质量优良的混凝土拌合物,除正确选择搅拌机外,还必须正确确定搅拌制度,即搅拌时间、投料顺序和进料容量等。第12页/共80页2)投料顺序(1)一次投料法投料顺序:10水→粗细骨料,水泥、80的水→补10的水。优点:水泥裹在中间,防止水泥飞扬。(2)二次投料法分为:“预拌水泥砂浆法”、“预拌水泥净浆法”、“水泥裹砂法”。预拌水泥砂浆法——先制成水泥砂浆,然后与石子搅拌成均匀的混凝土;预拌水泥净浆法——先制成水泥净浆,然后与砂和石搅拌成均匀的混凝土;水泥裹砂法——先将全部砂,石和70水倒入搅拌机搅拌1020S(将砂石润湿),然后与水泥搅拌约20S(造壳),最后加余水搅拌80S。优点水泥用量不变时,强度可提高15;强度不变时,水泥用量可节约1520。
视频第13页/共80页3)搅拌时间——从所有原材料倒入搅拌筒时开始,到混凝土出料止。搅拌时间宜适中,其长短直接影响混凝土质量和混凝土的生产效率!
搅拌时间过短——混凝土不均匀,降低混凝土强度和工作性;搅拌时间适中——适当延长搅拌时间,强度有所提高;搅拌时间过长——较差的骨料可能会破碎,降低混凝土强度和工作性以及生产率。
混凝土的搅拌时间与混凝土坍落度、搅拌机机型和出料量等因素有关。混凝土坍落度(mm)搅拌机机型搅拌机出料量(L)<250250~500>500≤30强制式6090120自落式90120150>30强制式606090自落式9090120注:混凝土搅拌最长时间不宜超过表中规定最短时间的三倍!第14页/共80页(4)进料容量施工中应考虑搅拌机的几何体积V0、进料容量V1、出料容量V2以及捣实后混凝土体积V3的关系从而控制投料数量。如任意超载(进料容量超过10%以上),就会使材料在搅拌筒内无充分的空间进行掺合,影响混凝土拌合物的均匀性。反之,如装料过少,则又不能充分发挥搅拌机的效能。混凝土搅拌机容量以出料容积(m3)×1000标定规格,常用的有250,350,500,750和1000。出料容积一般为装料容积的0.550.75,常取为0.65,即2/3左右。出料系数压缩系数第15页/共80页3.2.3混凝土运输混凝土运输基本要求:
保持原有的均匀性,不离析;开始浇筑时,坍落度满足要求;必须在混凝土初凝前完成浇筑。混凝土强度等级气温≤25℃>25℃≤C3012090>C309060混凝土从搅拌机卸出到浇筑完毕的时间(min)注:强度越高,气温越高,砼初凝时间越短。手推车和机动翻斗车运输——常用于工地内短距离水平运输。手推车——容量约0.07~0.1m3左右;机动翻斗车——容量约0.45m3左右.
混凝土运输设备水平运输:——手推车、机动翻斗车、混凝土搅拌运输车、自卸汽车等;垂直运输:——井架、塔式起重机和混凝土泵等。机动翻斗车第16页/共80页每车容量约6m3。按工作性能分为两种方式运输:扰动运输运输已搅拌好的混凝土;运输途中,不停以慢速旋转来扰动混凝土,防止离析;运距受混凝土初凝时间限制。搅拌运输湿料搅拌运输——按配合比要求装入原材料(包括水),运至现场后搅拌。干料注水搅拌运输——装入干料(砂、石和水泥),在运输途中或运到现场后加水搅拌。运距可不受混凝土初凝时间限制。混凝土搅拌输送车运输——可在运输途中进行混凝土搅拌,适用于混凝土长距离、水平运输,如商品混凝土的运输。第17页/共80页井架和塔式起重机运输——适用于混凝土的垂直输送。塔式起重机第18页/共80页混凝土泵运输——适用于工地内混凝土的水平和垂直输送。混凝土泵车混凝土泵第19页/共80页塔式起重机井架混凝土搅拌输送车混凝土泵车泵管第20页/共80页第21页/共80页混凝土现场搅拌砂石料斗配料加入水泥装载机加料第22页/共80页塔吊输送混凝土搅拌搅拌机第23页/共80页混凝土搅拌站
第24页/共80页输送泵泵送范围输送量为:30~90m3/h,最大可达160m3/h;水平运输量为:200~500m,最大可达700m;垂直输送量为:50~130m,最大可达200m。第25页/共80页3.2.3混凝土浇筑——须使混凝土振捣密实,强度符合设计要求,保证结构整体性,尺寸准确,拆模后混凝土表面平整光洁。3.2.3.1基本要求1)防止离析运输途中防止剧烈颠簸;浇筑时混凝土从料斗内卸出,其自由倾落最大高度不应超过2m;浇筑竖向结构混凝土,浇筑高度不应超过3m;浇筑高度过高,则应采用串筒、溜管或振动溜管下料,并保证混凝土出口下落方向垂直;出现混凝土离析和坍落度不满足要求时,必须在浇筑前进行二次搅拌。第26页/共80页2)正确留置施工缝(1)施工缝定义混凝土浇筑多要求连续浇筑,若由于技术或者组织上的原因,不能连续将结构整体浇筑完成,且可能超过混凝土初凝结时间时,预先确定在适当的部位留设的缝。停歇时间——由于施工技术(绑扎钢筋,安装模板等)或施工组织(工人换班、设备损坏、待料等从空间上——施工缝为浇筑过程中新老混凝土的接触面;从时间上——施工缝为混凝土浇筑的临时停歇点;从性质上——施工缝既非结构缝(沉降缝、伸缩缝和抗震缝),也不同于后浇带。重要概念第27页/共80页(3)施工缝处理方法已浇混凝土的抗压强度≥1.2MPa;清理已硬化混凝土表面的水泥和松动的石子以及软弱混凝土层;冲洗表面干净,充分湿润,不得积水;在老混凝土表面铺设一层水泥浆或与混凝土成分相同的水泥砂浆,然后浇筑新混凝土。(2)施工缝留设位置——施工缝是结构中薄弱环节,宜留在“结构剪力较小,施工较方便”处。柱子——基础或楼面的顶面,梁的下面,无梁楼板柱帽下面,吊车梁牛腿下面或吊车梁上面,一般为25cm;有主次梁楼板——宜顺着次梁方向浇筑,施工缝留在次梁跨度中间1/3范围内。梁和双向板——跨中1/3范围内;单向板——平行于板短边的任何位置;楼梯——跨中1/3范围内。第28页/共80页3.2.3.2浇筑方法分层浇筑在下层混凝土初凝结前,完成上层的浇筑和振捣;每层浇筑厚度约为200~300mm。捣实混凝土的方法浇筑层厚度(mm)插入式振捣振动器作用部分长度的1.25倍表面震动200人工捣固在基础、无筋混凝土中250在梁、墙板、柱结构中200在配筋密集的结构中150轻骨料混凝土插入式振捣300表面震动(振动时需加荷)200第29页/共80页连续浇筑应在前层混凝土凝结前将次层浇筑完毕;混凝土运输、浇筑和停歇全部时间不得超过下表规定,否则应留设施工缝。混凝土强度等级气温不高于25℃高于25℃不高于C30210min180min高于C30180min150min注:影响因素包括混凝土强度等级、气温、外加剂等。梁、板、柱、墙的浇筑对于结构层——逐层浇筑;对于同一层:先浇筑竖向构件(柱、墙),后浇水平构件(梁、板);一般分二次浇,也可一次浇筑完成。浇筑须注意对称,防止模板及其支架倾斜;每一施工层的每一施工段中,墙、柱应连续浇筑到顶。混凝土拌制浇筑录像第30页/共80页大体积混凝土的浇筑大体积的混凝土定义——任何就地浇筑大体积混凝土,其尺寸之大,必须采取措施解决水化热及随着引起的体积变形问题,以最大限度减少开裂。大体积混凝土结构——工业建筑中的设备基础;在高层建筑中地下室底板、结构转换层;各类结构的厚大桩基承台或基础底板以及桥梁的墩台等。如:南京娄子巷高层住宅2m厚转换板、润扬大桥锚锭(长69m、宽50m,深50m)等。
大体积混凝土裂缝产生的原因——由于混凝土水化热和自身体积收缩,在内外温差以及外界约束条件下,产生拉应力,当拉应力超过该龄期混凝土抗拉强度,则混凝土开裂,产生裂缝。润扬大桥锚锭第31页/共80页混凝土的温度变化过程大体积混凝土的温度变化过程,可分为3个阶段:温升期,降温期(冷却期),和稳定期。大体积混凝土的温度变化过程线混凝土内的最高温度Tmax等于混凝土浇筑入仓温度Tp与水化热温升值Tr之和。要确定Tmax,须先根据水泥品种和用量,确定水泥水化热引起的温升Tr,同时还须确定混凝土的入仓温度Tp
。第32页/共80页大体积混凝土的整体性如要保证混凝土的整体性,则要求保证使每一浇筑层在初凝前就被上一层混凝土覆盖并捣实成为整体。为此要求混凝土按不小于下述的浇筑强度(单位时间的浇筑量)进行浇筑:第33页/共80页第34页/共80页第35页/共80页第36页/共80页优先选用水化热低的水泥,如:矿渣水泥、火山灰水泥或粉煤灰水泥等;降低水泥用量,掺入适量的粉煤灰;掺入具有缓凝、微膨胀或减缩作用的外加剂;采取蓄水法或覆盖法降温,或人工降温措施,控制内外温差≤25℃。减小约束的刚度或摩擦系数;测温测试,信息化施工;分段、分层浇筑,降低浇筑速度和减小浇筑层厚度,等。大体积混凝土裂缝控制措施——关键是减小温度应力,为此须减小混凝土内外温差、自身体积收缩和外界约束。具体措施第37页/共80页3.2.3.3混凝土的振捣1)原理——混凝土的颗粒在振动力作用下引起颤动,破坏了混凝土颗粒间的粘结力和摩擦力,使混凝土由“塑性状态”变换成“重质液体状态”,骨料下沉、气泡向上排出、水泥浆充满整个模板,混凝土密实。振动停止,混凝土又由“重制液体状态”恢复回“塑性状态”。
注:“塑性状态”←→“重质液体状态”是可逆的。2)振动机械——按工作方式分为:内部振动器(a)、表面振动器(b)、外部振动器(c)和振动台(d)。3)振动棒振捣方法——“快插慢拔”第38页/共80页混凝土振捣录像第39页/共80页3.2.4混凝土的养护混凝土水化的基本外界条件:温度(≥5C)和湿度(>80%)。
1)标准养护定义——混凝土在温度为20±3C和相对湿度为90以上的潮湿环境或水中的条件小进行的养护。用于对混凝土试件进行养护。
2)自然养护定义——混凝土在平均气温高于+5C的条件下,相应地采取保湿措施(如浇水)所进行的养护。注:自然养护在混凝土浇筑完毕后12小时以内进行。浇水养护硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥或矿渣硅酸盐水泥:养护时间≥7天;粉煤灰水泥、火山灰水泥:养护时间≥14天;掺有缓凝剂或有抗渗要求的混凝土时:养护时间≥14天;有特殊要求的混凝土,如高强度商品混凝土,要特殊对待,引起重视。表面隔离养护——混凝土表面覆盖薄膜,防止自由水过早过多蒸发。3)加热养护——主要为蒸汽养护,一般是对加工厂混凝土构件进行养护。重要概念养护视频第40页/共80页3.3.5混凝土的缺陷修整对数量不多的小蜂窝或露石的修理处理方法——先用钢丝刷或压力水冲洗,再用1:2~1:2.5水泥砂浆抹平。对于较大面积的蜂窝、露石和露筋的处理方法——应凿去全部深度内薄弱混凝土层和个别突出骨料,用钢丝刷或压力水冲洗后,用比原混凝土强度等级提高一级的细骨料混凝土填塞,仔细捣实,加强养护。第41页/共80页2)混凝土的强度评定(1)混凝土试块取样立方体试块尺寸:150×150×150mm;同一盘中的三块为一组;同强度,同配合比,同生产工艺为一个验收批次;随机抽样数量:每拌制100盘且不超过100m3的同配合比的混凝土,取样不得少于一次;每工作班拌制的同一配合比的混凝土不足100盘时,取样不得少于一次;当一次连续浇筑超过1000m3,同一配合比的混凝土每200m3取样不得少于一次;每一楼层、同一配合比的混凝土,取样不得少于一次;每次取样应至少留置一组标准养护试件,同条件养护试件的留置组数应根据实际需要确定。
3.3.6混凝土的质量检查
1)施工全过程的控制——包括施工前,施工中和施工后,重点在于施工前和施工中。施工前主要检查:原材料和配合比;施工中主要检查:配合比执行情况、坍落度等;施工后主要检查:结构构件轴线、标高、外观、混凝土强度等;对有特殊要求的,尚应检查混凝土抗冻性和抗渗性等。质量检查录像第42页/共80页(2)试块强度代表值最大值和最小值与中间值相比都不超过中间值的15%时:——取该组三个试块的平均强度值;最大值或最小值与中间值相比超过中间值的15%时:——取该组三个试块的中间值;最大值和最小值与中间值相比都超过中间值的15%时:——该组试块不作为强度评定的依据。(3)评定方法统计法——大批量混凝土
式中:——同一验收批混凝土强度的平均值;——设计的混凝土强度标准值;
——同一验收批混凝土强度的最小值;--合格判定系数;
--混凝土强度标准差,n10~1410~24≥251.701.651.60
0.900.85非统计法——小批量混凝土第43页/共80页混凝土评定中可能出现的结果1234标养合格合格不合格不合格同养合格不合格合格不合格合格检测处理检测处理检测处理第44页/共80页3)混凝土结构强度实体检验(1)对涉及混凝土结构安全的柱、墙、梁等结构构件的重要部位《混凝土结构工程施工质量验收规范》(GB50204)规定应进行结构实体检验。结构实体检验的内容包括混凝土强度、钢筋混凝土保护层厚度以及工程合同约定的项目混凝土试块取样同条件养护立方体试件抗压强度可以较真实地反映结构物的实际混凝土强度。对混凝土强度的检验,以标准养护试件混凝土强度作为第一次验收,以在混凝土浇筑地点制备并与结构实体同条件养护的试件的混凝土强度作为第二次验收,要求第一次和第二次的检验批均应合格第45页/共80页混凝土结构强度实体检验方法非破损检测方法
回弹法超声-回弹综合法局部破损检测方法拔出法钻芯法第46页/共80页3.3.7混凝土的冬期施工1)混凝土受冻后的影响当温度在+5℃时,混凝土强度增长速度仅为+15℃的一半;当混凝土温度降至-1~-1.5℃时,游离水结冰,水化停止,强度停止增长;水结冰后体积膨胀约9%,冰涨应力使混凝土开裂;在钢筋表面形成冰膜,减弱混凝土和钢筋的粘结力;受冻后混凝土在解冻以后,其强度继续增长,但已不可能达到原设计强度值。2)混凝土受冻临界强度——遭受冻结其后期抗压强度损失在5%以内的预养强度值。硅酸盐和普通硅酸盐水泥为设计混凝土强度标准值的30%;矿渣硅酸盐水泥为40%;对C10及以下的混凝土不得低于5MPa。3)混凝土冬期施工——凡根据当地多年气温资料,室外日平均气温连续5天稳定低于5℃时,混凝土工程即进入冬期施工,应采取必要的冬期施工技术措施。重要概念重要概念第47页/共80页混凝土允许受冻的标准
以“成熟度”作为混凝土允许受冻的标准。所谓“成熟度”指混凝土养护温度与养护时间的乘积。普通硅酸盐水泥:R=∑(T+10)△t
矿渣大坝水泥:R=∑(T+5)△t式中,R—成熟度,℃*h;
T—混凝土在养护期内的温度,℃;
△t—养护期的时间,h。规范以1800℃*h的成熟度为标准。第48页/共80页4)混凝土冬期施工方法和措施(1)改善混凝土配合比(2)原料加热,提高混凝土入模温度——优先加热水,其次为砂、石。(注意:防止水泥“假凝”现象。)(3)蓄热保温养护,或加热养护(4)掺外加剂——使混凝土早强(加速硬化,提早达到临界强度)或降低冰点(使混凝土在负温下硬化)。早强剂——氯盐(氯化钠,氯化钙),用量<1~3%应与阻锈剂(亚硝酸钠)同用,产生Fe3O4的保护膜。硫酸钠、三乙醇胺等也是早强剂。防冻剂——亚硝酸钠,硝酸钠,硝酸钙,尿素等复合性防冻剂。(5)热拌混凝土——混凝土温度出机时>10℃,入模时>5℃,搅拌时间增加50%(搅拌均匀)。采用高活性水泥——优先采用普通硅酸盐水泥和硅酸盐水泥,水泥标号不应低于425号;增加水泥用量——最小水泥用量不宜少于300kg/m3;降低水灰比——不应大于0.6。第49页/共80页混凝土的夏季作业夏季温度过高,若不采取冷却降温措施,其不良后果主要表现在混凝土容易产生假凝,工作度降低,初凝过快,混凝土内部水化热难以散发,当气温骤降或水分蒸发过快,易引起表面裂缝。第50页/共80页铺塑料布草垫抹平浇筑混凝土草垫施工缝泵管第51页/共80页混凝土表面塑料薄膜覆盖、浇水养护第52页/共80页混凝土钢板止水带橡胶止水带第53页/共80页
泵送混凝土技术第54页/共80页泵送混凝土应注意的问题水泥用量——起润滑作用,泵送混凝土最小水泥用量不宜少于300kg/m3。坍落度——应适中,过低则泵送阻力大,泵送能力下降;过大则易漏浆、混凝土易收缩、易离析。不同泵送高度入泵时混凝土坍落度选用值表骨料种类——泵送混凝土骨料以卵石和河砂最为合适。粗骨料最大粒径与输送管径之比泵送高度(m)30以下30~6060~100100以上坍落度(mm)100~140140~160160~180180~200泵送高度(m)50以下50~100100以上粗骨料最大粒径与输送管径之比不大于1:3(碎石)和1:2.5(卵石)宜在1:3~1:4宜在1:4~1:5第55页/共80页骨料级配和含砂率——为防止堵管,骨料级配要保证均匀性。石子粒径:一般为5mm~1/4(或1/5)管径的连续级配;砂率:比一般混凝土要高,一般在38%~45%,应有一定比例的细砂。水灰比和外加剂水灰比:一般控制为0.4~0.6。外加剂:根据混凝土的实际情况,由试验确定。其它输送管——弯头少、管子直、转弯缓、接头严、少用锥形管等,以减少压力损失;使用——开始时用稀浆润滑管道、连续工作、受料斗灌满混凝土、清洗等;混凝土养护——加强养护,以防混凝土出现裂纹。第56页/共80页概述:泵送混凝土已逐渐成为混凝土施工中一个常用的品种。它具有施工速度快,质量好,节省人工,施工方便等特点。因此广泛应用于一般房建结构混凝土、道路混凝土、大体积混凝土、高层建筑等工程。它既可以作水平及垂直运输(指用地泵),又可直接用布料杆浇注(指用汽车泵)。它要求混凝土不但满足设计强度、耐久性等,还要满足管道输送对混凝土拌合物的要求,即要求混凝土拌合物有较好的可泵性。在实际施工中往往出现许多可泵性差而耽误工程进度甚至影响混凝土质量等现象。第57页/共80页所谓泵送性能,是指混凝土拌合物具有能顺利通过输送管道、不阻塞、不离析、塑性良好的性能。泵送剂是流化剂中的一种,它除了能大大提高拌合物流动性以外,还能使混凝土在60~180min内保持其流动性,剩余坍落度应不小于原始的55%。此外,它不是缓凝剂,缓凝时间不宜超过120min(特殊情况除外)。泵送混凝土要求有良好的流动性及在压力条件下较好的稳定性,即混凝土的坍落度大、泌水性小、黏聚性好。能改善混凝土泵送性能的外加剂有:减水剂、缓凝减水剂、高效减水剂、缓凝高效减水剂、引气减水剂等。尽管这些化学外加剂可以改善混凝土的泵送性,但严格的讲,它们不属于泵送剂类,因其广泛用于混凝土,可视为混凝土的正常组分。第58页/共80页泵送混凝土技术在国内虽然起步较晚,但发展相当迅速。除普及率逐年上升以外,泵送技术还达到了新的水平。如上海世贸商城基础工程,混凝土一次连续供应量可达24000m3,集中了120辆搅拌运输车、20辆混凝土泵,在24h内完成浇筑。如上海金茂大厦,采用C40、C50、C60高强混凝土在国内创造了一级泵送高度达382.5m的最高记录。上海等一些发展较早的城市,泵送混凝土在混凝土工程量中占的比例和混凝土泵送技术已接近世界先进水平,但全国整体水平与世界先进国家相比仍有较大差距。第59页/共80页现行泵送混凝土相关技术及施工标准《预拌混凝土》(GB/T14902-2003)《混凝土泵送剂》(JC473-2001)《混凝土泵送施工技术规程》(JGJ/T10-95)《混凝土外加剂应用技术规范》(GB50119-2003)第60页/共80页泵送混凝土的可泵性泵送混凝土是适应于在混凝土泵的压力推动下,混凝土沿水平或垂直管道被输送到浇筑地点进行浇筑的混凝土。泵送混凝土须满足:强度和耐久性等要求;满足泵送工艺要求,即要求混凝土有较好的可泵性:混凝土在泵送过程中具有良好的流动性、阻力小、不离析、不易泌水、不堵塞管道等性质。可泵性主要表现为:流动性和内聚性流动性是能够泵送的主要性能;内聚性是抵抗分层离析的能力,即使在振动状态下和在压力条件下也不容易发生水与骨料的分离。第61页/共80页一、泵送基本要求(1)混凝土与管壁的摩擦阻力要小,泵送压力合适如摩擦阻力大,输送的距离和单位时间内输送量受到限制;混凝土承受的压力加大,混凝土质量会发生改变。(2)泵送过程中不得有离析现象如出现离析,粗骨料在砂浆中则处于非悬浮状态,骨料相互接触,摩擦阻力增大,超过泵送压力时,将引起堵管。第62页/共80页二、混凝土在泵送过程中的流动状态管道摩擦阻力f与流速v的关系可按下式表示:f=k1+k2v,k1——粘着系数,混凝土粘在管道上产生的阻力系数;k2——速度系数,混凝土在管道内流动的速度快慢产生的阻力系数。如果k1比较大,混凝土开始流动所需要的力就大;如果k2比较大,增加混凝土的输送量就困难。K1和k2取决于混凝土配合比和管道内壁情况,管道内壁足够光滑时,普通混凝土的K1和k2值可用下列实验式计算,S指坍落度,cm。K1=(3-0.1S)×102(Pa)K1=(4-0.1S)×102(Pa·s/m)第63页/共80页三、混凝土配合比与可泵性的关系
1、坍落度(或扩展度,均为流动性表征参数)的影响坍落度(扩展度)大的混凝土,流动性好,在不离析(骨料不聚集、浆体不分离)、少泌水(水分不游离)的条件下,混凝土黏度合适(不粘管壁),具有粘着系数和速度系数小的性质,压送就比较容易。2、胶凝材料用量的影响胶凝材料用量增加、水胶比降低,一般均引起粘着系数和速度系数随之增大,但过少(水胶比大)时,容易发生离析、泌水造成拌和物不均匀而引起堵管。第64页/共80页3、粗骨料的影响骨料粒径大小、颗粒形状、级配组成、吸水性能对混凝土可泵性影响很大,应选择空隙率小、针片状含量少、级配合理、吸水率小的骨料。4、细骨料的影响细骨料比粗骨料对可泵性的影响作用大。泵送混凝土用细骨料应尤其注意0.3mm和0.15mm筛通过的细砂含量,应分别在15%和5%以上。这部分砂对浆体的流动性、离析和泌水、黏度性能、含气量等影响作用极大,极易影响混凝土的可泵性。第65页/共80页四、影响混凝土可泵性的原材料因素1、水泥混凝土拌和物中石子本身并无流动性,它必须均匀分散在水泥浆体中通过水泥浆体带动一起向前移动,石子随浆体的移动受的阻力与浆体在拌和物中的充盈度有关,在拌和物中,水泥浆填充骨料颗粒间的空隙并包裹着骨料,在骨料表面形成浆体层,浆体层的厚度越大(前提是浆体与骨料不易分离),则骨料移动的阻力就会越小,同时,浆体量大,骨料相对减少,混凝土流动性增大,在泵送管道内壁形成的薄浆层可起到润滑层的作用,使泵送阻力降低,便于泵送。第66页/共80页2、骨料出于成本和混凝土性能的考虑,通常施工的混凝土一般都骨料含量最大而又能满足施工的混合料,泵送混凝土除了浆体以外,其余的就是骨料,骨料占的体积最大,其特性对混合料的可泵性影响很大,包括级配、颗粒形状、表面状态、最大粒径、吸水性能等。级配好的骨料,其空隙率小,同样浆体量的前提下,可以获得更好的可泵性,但在富浆的混合料中,级配的影响显著减少;第67页/共80页3、外加剂由于泵送工艺的需要,为了满足适当的浆体含量和适宜的流动性,泵送混凝土用水量通常较大,而从混凝土性能考虑,则需要控制水胶比,需借助外加剂的功效来解决其中的矛盾:降低用水量、改善和易性、增大浆体的流动性。泵送工艺需要外加剂在混凝土中的功效体现在如下方面:降低用水量、增大流动性、改善和易性;改善泌水性能;改善因水胶比降低而增加的混凝土粘度以降低拌和物摩擦阻力;延长凝结时间以适应施工操作时间,改善水化;改善浆体流动性丧失的缺陷,降低坍落度损失。第68页/共80页4、水和细粉水是混凝土拌和物各组成材料间的联络相,也是泵送压力传递的关键介质,主宰混凝土泵送的全过程,但水加的太多,浆体过分稀释不利于泵送而且对混凝土强度及耐久性不利。如果混凝土中细粉料(胶凝材料和0.3mm以下的细料)对水没有足够的吸附能力和阻力,一部分水在泵送压力下从固体颗粒间的空隙流向阻力较小的区域,造成输送管道内压力传递不均,使水先流失、骨料与浆体分离。由于细粉料对水的阻力作用,满足可泵性时应保证混凝土中具有合适的数量,实质上是提高浆体的内聚性需要,防止在泵送压力下的脱水作用。脱水具有逐渐增大的反作用,降低混凝土流动性并减少管壁润滑层的流动润滑体,逐渐引起阻力加大导致管道堵塞。第69页/共80页五、影响可泵性的离析与泌水的改善离析拌和物的离析通常表现为两种形式:内部离析和外部离析内部离析:重颗粒(粗骨料)聚集在混凝土底部、轻颗粒(矿物掺合料浆体)聚集在混凝土顶部,由于颗粒大小、密度不同所引起,不可避免,但合理配比和合理操作可以减少。外部离析:因材料、配比、控制原因所导致的水灰比过大、外加剂分散过大而使浆体内聚性不足造成,称湿离析,浆体含量和水灰比不足也可导致外部离析,称干离析。影响离析的因素主要来源于混凝土的组成、作用于新拌混凝土的外力(搅拌、运输和浇筑时的冲击、振动等)。第70页/共80页改善方法混凝土组成导致离析的原因增加大于25mm的最大粒径骨料;增加最大粒径的数量,如连续级配改为间断级配;砂率的降低;砂子中细颗粒部分的减少;不适当的改变骨料形状;胶凝材料用量减少;混凝土稠度改变,过干、过湿,外加剂用量过大等;粗骨料密度过大防止离析最好的办法采用合适数量、质量的浆体(通过合适的用水量和外加剂用量,适宜的引气剂用量制得)和砂浆。第71页/共80页泌水泌水与拌和物中材料的质量与数量有关,并受外界因素影响。外界因素:强烈的机械作用:重复搅拌、延长振动、重复振动、延长抹面作业时间、压力等会增加泌水。改善泌水的拌和物因素途径:增大拌和料中固体表面积与水体积之比,可以降低初始泌水速率。第72页/共80页下列因素可降低初始泌水速率或泌水量:1、增加水泥用量;2、增加水泥细度、采用吸附水的矿物掺和料;3、降低用水量、水灰比或坍落度4、使用引气剂5、增加细骨料数量及细度6、使用增稠剂7、减少增加泌水的缓凝剂用量8、提高水化速度(提高C3A含量、碱含量,但可能带来不良后果)第73页/共80页六、可泵性评价方法国内主要采用以下可泵性评价方法,对泵送混凝土适用性较强:1、坍落度试验法经典的评价方法,虽然有缺陷,但表征混凝土的流动性简便易行、指标明确,是目前评价混凝土可泵性的最主要方法,主要缺陷在于受操作技术影响大,观察粘聚性、保水性受主观影响。实验结果表明,倒坍落度筒的流下时间t在5~30s、扩展度D大于450mm、坍落度Sl在180~220mm时,混凝土可泵性好、阻力小、容易泵送;当t大于30s、扩展
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