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自密实混凝土的发展与应用

自密实混凝土是一种高流动性具有适当粘度的混凝土,它不离析,能够流过钢筋填满模板内的任何空隙在重力作用下自行密实。出于对混凝土耐久性的日益重视,也由于建筑熟练工人减少,为保证混凝土结构的耐久性,研制开发了自密实混凝土。

  无论混凝土配比设计多好,也无论混凝土拌制生产控制多好,要达到设计要求和好的耐久性,所有浇筑形成的混凝土都必须是质量均匀和完全捣实。但这常常存在困难,对结构混凝土整个施工过程进行有效监理也有困难。有些结构物钢筋密集,断面狭窄,有的待浇筑的混凝土处于已有结构的下方,无法有效浇筑,这些结构混凝土常常不易得到完全捣实而形成缺陷,对捣实不良的混凝土缺陷进行修补不易得到满意的结果, 混凝土的耐久性不能得到保证,造成结构物的过早损坏,这些结构物的施工浇筑需要应用自密实混凝土,,即混凝土自己流满整个模板无需震动捣实依靠自重密实.
 
  应用自密实混凝土优的点:
 
  (1)能够在困难断面或密集钢筋结构中完成混凝土的浇筑,保证工程量,减少混凝土缺陷,也就是减少今后修复工程和修复费用;
 
  (2)不需要震动捣实,简化了混凝土浇筑过程;
 
  (3)施工速度快,节省劳动力;
 
  (4)较高的混凝土质量,混凝土匀质好,混凝土构件外观好,边角质量好,不透水性好;
 
  (5)模板使用寿命长;
 
  (6)由于无需震动捣实,减少了施工燥声。
 
  新拌混凝土自密实性能
 
  1 高流动性:自密实混凝土必须能够流动并填满模板内每个角落,这要求混凝土有有很好的流动性,为此,可以 掺加高效减水剂,采用适宜的水胶比和较多的水泥用量。
 
  2 稳定性好:自密实在流动过程中必须保证不离析,减少泌水,要达到这个技术要求可以限制集料用量,减少粗集料最大粒径,采用低用水量。低水胶比或应用增粘剂。
 
  3不会堵塞:自密实混凝土在流过密集钢筋或狭窄不能产生堵塞,做到这一点,要减少粗集料用量,减小粗集料最大粒径,低水胶凝材料比例,适应用增粘剂。
 
  自密实混凝土与一般水下混凝土不同之处是它能流过密集的钢筋而能保持基本均匀的混凝土成分。水下不离析混凝土由于掺加纤维素或聚丙烯酰胺等具有较大粘聚性在水中流国不分散,但由于其粘性太大气泡不能消
除,只能在大空间内应用。所以自密实混凝土要求高流动性的同时要求有适当粘性,对于不掺加增粘剂的混凝土而言,它要求粉体数量较多,水胶比较小,由于要流过钢筋不允许产生离析,它要用径较小的集料,且粗集料
数量也比普通混凝土要少。
 
  要使混凝土拌和物能经过密集钢筋流满整个模板内空间,自迷实混凝土必须具有高流动性且粘度不能太小,粘度太大则易产生离析泌水,导致混凝土质量下降,施工困难。因此自迷失混凝土要有高抗离析性能又能够容
易流动经过障碍的性能。
 
  为保证混凝土的匀质性,良好的与钢筋粘结强度,良好的结构性能与耐久性,要求混凝土有好的稳定性,浇注时不离析、不堵塞,浇筑后凝结以前混凝土也不离析、不泌水。
 
  如果水泥浆与集料间缺乏粘聚性,在流动时会使混凝土局部有集料分离出来,在流经狭窄断面和钢筋密集部位时,会增加集料间的摩阻,严重时会造成堵塞。稳定性不足还会形成混凝土构件的各向异性,在浇注方向形
成薄弱环节,减弱水泥石与集料的粘结。
 
  自密实混凝土的高流动性不能增加用水量,加大水灰比来实现,增加混凝土的水灰比可以增加混凝土的流动性但会降低其粘性,所以自密实混凝土需要应用超塑化剂,超塑化剂可以使混凝土流动性增加而不降低其粘
性。增加混凝土中的小于80μm的粉体用量到500~600kg以保证混凝土的粘性和稳定性,减少内部摩擦,在富配合比中有必要用活性小的粉煤灰,矿渣或石灰石取代部分水泥以降低过高的强度和水化热。在胶凝材料不足
的情况下,也可应用增粘剂以获得适宜的粘度。
 
  自密实混凝土要减少粗集料的用量,并应用粒径较小的粗集料,以减少内摩擦,固体之间的摩擦增加会增加内部流动阻力,影响混凝土的流动度和流动速度,当混凝土通过狭窄空间时由于内部颗粒间的碰撞一部分粗集
料积聚起拱作用会堵塞混凝土的流动。粗集料易选用5-15或5-25粒级,其绝对体积宜在0.28~0.33之间。水泥沙浆中细集料超过某一数字时,会影响混凝土的流动性甚至粘性,一般认为,沙浆体积中的细集料量为40%到
50%,或者沙与水泥浆的比例为65%~75%。根据实际施工效果发现,如果塌落度小于200mm,再浇注时会给通过间隙及添满模板带来困难,如果塌落度大于270mm,则在混凝土泵送和浇注过程中可能产生离析,所以
自密实混凝土塌落度宜控制在200-270mm之间。
 
  国外用于自密实混凝土的高效减水剂有聚羚酸,改性萘磺酸盐,氨基磺酸盐和密胺磺酸盐,聚羚酸醚。我国绝大部分减水剂是萘磺酸盐,萘磺酸盐吸附于水泥粒子表面使之带负电荷,导致外加剂分散力降低甚至消失,
混凝土流动性降低,这就是塌落度损失。聚羚酸类高效减水剂Eo链形成侧链梳型聚合物,含有羚酸的主链吸附于水泥粒子表面,链则延伸到溶液中,形成大体积的吸附层,产生强大的空间位阻,由于聚合物的空间位阻从
外缘产生作用,水化物层厚对它的影响,不会产生影响混凝土施工时的塌落度损失。
 
  我国目前的自密实混凝土基本上是粉行自密实混凝土,即掺加高效减水剂和较多胶凝材料用量,已保证足够粘性,流动性等,但较多的水泥浆体会对混凝土有害,所以减少水泥用量掺加增粘剂以保持混凝土有合适的粘
性防止离析,用的最多的增粘剂是多糖。自密实混凝土应用聚羚酸高效减水剂有如下优点:(1)显著减水混凝土需要的用水量;(2)塌落流动度损失很小;(3)凝结时间短;(4)高早期强度;(5)离析倾向很小;
 
  许多因素影响水泥石的微观结构从而影响混凝土的性能,例如水灰比,高效减水剂,火山灰质混合材或惰性混合材、水泥、集料的类型等,而水泥石与集料间的界面区则是混凝土最薄弱的部位,界面因混凝土成分和震
动捣实在集料表面积聚水分和气泡,形成多孔水泥石和大量氢氧化钙晶体,与水泥石比较,界面区具有不同的结构和相分布,界面区孔隙增加,晶体相较弱,渗透性大大高于水泥石本体。氢氧化钙是混凝土结构的软弱成
分,易受化学侵蚀,粉煤灰和硅灰均消耗氢氧化钙,使界面区更为密实,侵蚀介质不易侵入。
 
  界面区由于微泌水在靠近集料表面形成局部高水灰比,新拌混凝土的流动性质和震捣作用在很大程度上促使了界面区的生成,自密实混凝土具有更稳定的浆体,有一定的粘性,高流动性无需震动捣实,掺加了较多的火
山灰质材料,自密实混凝土微观结构比较密实,特别是界面结构得到很大的改善。在普通混凝土中,水泥石和界面区均有较多的大孔隙,界面区的孔隙相对高于水泥石的空隙率,孔隙由空壳孔隙和不规则孔隙构成,而在自
密实混凝土中孔隙绿显著较低。在普通混凝土中由于操作过程(震动影响等)形成孔隙结构的缺陷例如气泡在集料或气坑,在自密实混凝土没有发现。
 
  高性能混凝土的缺点是形成微裂缝,可以通过适当的养护减少它的危害,对于自密实混凝土,由于粉体用量较多,对后期关注更为敏感。酸的侵蚀从结构表面产生剧烈溶解作用,所以结构耐久的服务取决于在预期使用
年限例如50年100年内破坏深度是否低于设计限值,对每一种侵蚀要确定反映过程产生的破坏速度或损耗的尺寸“厚度/时间”。高强混凝土也能被很低pH植的酸所破坏,与普通混凝土比较,随着水灰比降低和硅灰用量增加
破坏反应会降低。自密实混凝土试件与普通混凝土试件放置在8摄氏度,5%的硫酸溶液中84天和168后,测定其抗拉强度,并以抗拉强度的降低作为试件抗硫酸盐侵蚀(膨胀性)破坏的主要指标,自密实混凝土由于其高孔
隙密度具有高抗硫酸盐侵蚀性能。
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自密实混凝土的发展与应用
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