2012結(jié)構(gòu)工程師考試輔導(dǎo):試論高性能砼施工技術(shù)1

　　高性能砼與普通砼相比，其抗拉、抗彎、抗裂及耐磨、耐沖擊、耐疲勞、任性等性能都有顯著提高，滿足了安全性、實(shí)用性和耐久性的要求。從而要有嚴(yán)格的質(zhì)量要求。隧道襯砌要求砼有抗?jié)B性、抗凍性、抗侵蝕性、耐久性、安全性等性能。在施工過(guò)程中，特別是原材料要求極為嚴(yán)格，砼配制、攪拌、運(yùn)輸、澆筑、養(yǎng)護(hù)都極為重要。$lesson$

　　1 原材料的基本要求

　　1.1 水泥

　　水泥是砼的主要膠凝材料，水泥的抗壓強(qiáng)度，抗折強(qiáng)度，安定性和凝結(jié)時(shí)間必須檢驗(yàn)合格。隧道高性能砼優(yōu)先使用硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥。硅酸鹽水泥的主要特性為早期強(qiáng)度及后期強(qiáng)度均高，水化熱較高，耐磨性、抗凍性均較高;但耐熱性、耐水性和抗腐蝕能力較差。普通硅酸鹽水泥是摻有少量活性材料的硅酸鹽水泥，特性和適用范圍，與硅酸鹽水泥基本相同，但早期強(qiáng)度和水化熱低于硅酸鹽水泥。

　　1.2 骨料

　　高性能砼的工作性、強(qiáng)度和耐久性對(duì)骨料更加敏感。骨料是砼重要組成部分，在水泥砼混合物中的體積和重量均占據(jù)了水泥砼的70%以上，占有絕大多數(shù)，其幾何特性、物理性能、化學(xué)成分等對(duì)砼早期的工作性能，硬化后的力學(xué)性能和耐久性能都存在不可忽視的影響。其影響因素有顆粒級(jí)配、含泥量、堿活性和有害物質(zhì)含量等。

　　1)合格的顆粒級(jí)配可以降低砼的空隙率，提高密實(shí)度，提高砼強(qiáng)度;

　　2)含泥量過(guò)大，不應(yīng)超過(guò)5%.超標(biāo)1%就會(huì)使砼強(qiáng)度降低3MPa~5MPa，同樣會(huì)降低含氣量，影響砼耐久性;

　　3)堿活性超標(biāo)，會(huì)造成砼中來(lái)自水泥、粉煤灰、減水劑中可溶性堿與骨料中某些組分之間發(fā)生堿集料反應(yīng)，使砼膨脹開(kāi)裂。經(jīng)堿集料反應(yīng)試驗(yàn)后，由砂配制的試件無(wú)裂縫，酥裂，膠體外溢等現(xiàn)象，在規(guī)定試驗(yàn)齡期的膨脹率應(yīng)小于0.01%;

　　4)有害物質(zhì)含量，會(huì)降低砼強(qiáng)度，硫酸鹽和硫化物產(chǎn)生體積膨脹，引起應(yīng)力，砼開(kāi)裂，從而耐久性降低。

　　細(xì)骨料不宜使用山砂，不得使用海砂，應(yīng)采用河砂;粗骨料必須使用多級(jí)配碎石，若使用卵石，必須是多個(gè)破碎面的卵碎石，且必須是多級(jí)配的。另外，經(jīng)研究表明適量石粉能改善砼拌合物和易性，減少砼膠凝材料用量，適量的粉塵還能起到填充料的作用，對(duì)于提高砼強(qiáng)度有利，同時(shí)還能改善砼抗?jié)B性能。但過(guò)高的石粉含量會(huì)引起砼收縮增大?！荑F路砼與砌體工程施工及驗(yàn)收規(guī)范≥(TB10210-97)中規(guī)定：配置C30砼時(shí)，石粉(小于0.08mm顆粒)含量不能大于10%.但實(shí)際工程當(dāng)中人工砂石生產(chǎn)系統(tǒng)制造的遠(yuǎn)高于此標(biāo)準(zhǔn)， 經(jīng)有關(guān)方面研究石粉含量介于16%~21%之間時(shí)，砼性能較優(yōu)。

　　1.3 水

　　拌制砼用的水，應(yīng)采用純凈的水，不得采用含有影響水泥正常凝結(jié)和硬化的油類、糖類等有害雜質(zhì)的水。

　　1.4 外加劑

　　高性能砼主要就是摻加外加劑來(lái)改善砼工作性和耐久性。應(yīng)使用高性能優(yōu)良的外加劑。

　　首先，粉煤灰會(huì)對(duì)砼的工作性能有顯著改善。1)粉煤灰是由大小不等的球狀顆粒的玻璃體組成，表面光滑致密，在砼拌合物中能起到滾珠潤(rùn)滑作用;2)新拌砼中水泥顆粒易聚集成團(tuán)，粉煤灰的摻入會(huì)有效分散水泥顆粒，使砼拌合更加均勻;3)替代水泥減少水泥用量，減少水的用量，從而降低水灰比，減少泌水和離析;4)具有良好的保水性，有利于泵送施工。良好的工作性可大大改善砼外觀質(zhì)量，也保證了內(nèi)在質(zhì)量。

　　其次，粉煤灰提高高性能砼耐久性。1)火山灰效應(yīng)，粉煤灰取代部分水泥，不僅能降低砼有效含堿量，還能產(chǎn)生物理化學(xué)作用抑制堿-骨料反應(yīng)。粉煤灰中含有的酸性氧化物和水泥水化產(chǎn)生Ca(OH)2反應(yīng)，使骨料周圍的堿金屬離子及氫氧根離子減少。從而削弱堿-骨料反應(yīng);2)提高砼的抗?jié)B性，粉煤灰顆粒分布水泥之間，增加砼密實(shí)性，減少水泥用量，降低了水化熱，從而即減少了砼本身的收縮和開(kāi)裂，又提高了砼的抗侵蝕能力;3)摻加粉煤灰可以提高砼本身抗氯離子滲透性，砼密實(shí)性明顯改善，電通量指標(biāo)明顯下降，防水砼要求粉煤灰慘量小于20%.

　　然而，粉煤灰砼應(yīng)用與隧道襯砌存在凝結(jié)時(shí)間慢和早期強(qiáng)度低的問(wèn)題。

　　另外，減水劑也是必不可少的。減水劑可以在保持一定強(qiáng)度的情況下，減少用水量。普通減水劑可以減少用水量5%~20%，增加砼密實(shí)性，提高砼強(qiáng)度和耐久性：使泌水率減少，有利于減少砼離析，改善砼工作性; 砼的引氣量和強(qiáng)度是影響砼抗凍性的主要因素，砼強(qiáng)度越高，抗凍性越好;水灰比越小抗凍性越好。

　　經(jīng)試驗(yàn)結(jié)果表明，聚羧酸減水劑在分子結(jié)構(gòu)、減水率、泌水率、引氣量、塌落度保留值、凝結(jié)時(shí)間差、收縮率方面較優(yōu)。該減水劑的減水率大于20%.

　　2 砼配合比的設(shè)計(jì)

　　長(zhǎng)大隧道要求使用高性能砼，設(shè)計(jì)使用年限100年，還有抗?jié)B防凍等要求。施工中慘有粉煤灰和高效減水劑、防水劑等。配合比設(shè)計(jì)步驟。

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