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10-9常用特种混凝土10-9-1纤维混凝土目前发展起来的纤维增强混凝土,应用最广的是指钢纤维增强混凝土、玻璃纤维增强混凝土和聚丙烯类纤维增强混凝土前者在国内已经制成高强纤维混凝土,抗压强度100~110MPa,抗弯强度也接近15MPa,抗冲击强度为普通混凝土的
3.6~
6.3倍纤维混凝土与普通混凝土相比,虽有许多优点,但毕竟代替不了钢筋混凝土人们开始在配有钢筋的混凝土中掺加纤维,使其成为钢筋-纤维复合混凝土,这又为纤维混凝土的应用开发了一条新途径10-9-1-1钢纤维混凝土在混凝土拌合物中,掺入适量的钢纤维,可配成一种既可浇筑又可喷射的特种混凝土,这就是钢纤维混凝土与普通混凝土相比,钢纤维混凝土抗拉、抗弯强度及耐磨、耐冲击、耐疲劳、韧性和抗裂、抗爆等性能都可得到提高因为大量很细的钢纤维均匀地分散在混凝土中,与混凝土接触的面积很大,因而,在所有的方向,都使混凝土的强度得到提高,大大改善了混凝土的各项性能1.钢纤维的基本要求
(1)钢纤维的强度钢纤维混凝土破坏时,发现往往是钢纤维被拉断,这不是因为钢纤维抗拉强度不足,而是因为其韧性不足造成的因此,要提高其韧性如果材料通过淬火或其他急冷硬化方法获得,尽管其抗拉强度较高,但质地较脆,在搅拌过程中易被折断,反而会降低强化效果因此,只要不是易脆断的钢材,通常强度较高的纤维可满足要求一般钢纤维的抗拉强度不得低于380MPa当工程有特殊要求时,钢纤维抗拉强度可由需方根据技术与经济条件提出
(2)钢纤维的尺寸和形状钢纤维的尺寸,主要由强化特性和施工难易性决定钢纤维如太粗或太短,其强化特性差,如过细或过长,则在搅拌时容易结团为了增强钢纤维同混凝土之间的粘结强度,常采用增大表面积或将纤维表面加工成凹凸形状,按外形可为平直形、波浪形、压痕形、扭曲形、端钩形、大头形等,见图10-46按横截面可为圆形、矩形、月牙形及不规则形等图10-46钢纤维的外形钢纤维的标称长度指钢纤维两端点之间的直线长度,其尺寸可为15~60mm钢纤维截面的直径或等效直径宜在
0.3~
1.2mm钢纤维长径比或标称长径比宜在30~100钢纤维混凝土结构对钢纤维几何尺寸参数的要求宜符合表10-96的规定钢纤维几何参数采用范围表10-96钢纤维馄凝土结构类别长度(mm)直径(等效直径)(mm)长径比一般浇筑成型的结构25~
500.3~
0.840~100抗震框架节点40~
500.4~
0.850~100铁路轨枕20~
300.3~
0.650~70喷射混凝土20~
250.3~
0.540~60注钢纤维的等效直径是指非圆形截面换算成圆形截面的直径2.钢纤维的种类和特征钢纤维的种类、制造方法及特征见表10-97钢纤维的抗拉强度见表10-98从各类钢纤维对混凝土的增强效果来看,则以切断纤维、冷轧钢板剪切纤维和加工硬度较大的铣削纤维比较好各类钢纤维的制造方法和特征表10-97钢纤维种类制造方法特征存在问题断面形状表面防拔方法其他切断钢纤维将钢丝切断圆形冷拔表面压痕折弯强度高,表面处理容易原材料成本高剪切钢纤维将薄钢板用旋转刀具切断正方形长方形压延面切断面压痕、折弯、扭曲可使用不锈钢、脱脂刀具寿命短铣削钢纤维用平刀铣刀将钢块或钢板进行切削的金属屑三角形切断面皱纹状粗面回火色扭曲硬度大,可制细纤维,用不锈钢刀具寿命短熔融抽丝钢纤维熔钢粘在冷却的圆盘上被甩月牙形氧化皮膜回火色两端较粗淬火或回火可用不锈钢熔炉材料的耐久性问题各类钢纤维的抗拉强度表10-98钢纤维种类平均断面积(mm2)拉伸荷载(N)抗拉强度(MPa)切断钢纤维
0.102302350剪切钢纤维1号2号3号
0.
110.
250.2590140120790540460铣削钢纤维
0.25180710熔融抽丝钢纤维1号2号3号
0.
260.
230.181601501306206707603.钢纤维混凝土的物理力学性能把直径为
0.3~
1.2mm,长为15~60mm的钢纤维均匀地掺入混凝土中,构成一种新的复合混凝土时,其性能改善尤为明显,见表10-99近年来,用喷射法进行钢纤维混凝土施工逐渐增多,钢纤维喷射混凝土与喷射混凝土的性能比较见表10-100钢纤维混凝土的性能(钢纤维掺入率为2%)表10-99序号钢纤维混凝土的物理力学性能与普通混凝土比较1抗压强度
1.0~
1.3倍2抗拉强度和抗弯强度
1.5~
1.8倍3早期抗裂强度
1.5~20倍4抗剪强度
1.5~
2.0倍5疲劳强度有所改善6耐冲击性能5~10倍7耐破损性能有所改善8延伸率约
2.0倍9韧性40~200倍10耐热性能显著改善11对冻融作用的抵抗能力显著改善12耐久性密实度高,表面裂缝宽度不大于
0.08mm,有所改善,暴露于大气中的面层钢纤维产生锈斑钢纤维喷射混凝土的性能表10-100序号钢纤维喷射混凝土的物理力学性能与喷射混凝土的比较1抗压强度
1.3~
1.5倍2抗拉强度
1.5~
1.8倍3抗弯强度
1.8~
2.0倍4韧性30~300倍5耐冲击性8~60倍6收缩
0.5~
0.8倍影响力学性能的因素除钢纤维的掺量直接影响混凝土的物理力学性能外,尚有钢纤维形状尺寸、配制方向及分散程度等因素4.钢纤维混凝土的配制
(1)配制要求为了获得高强度的钢纤维混凝土,必须满足以下条件1)具有足够数量和匀质的高强钢纤维;2)在整个工艺过程中,钢纤维仍保持自身的大部分强度;3)纤维同混凝土的粘结力较好,纤维同砂浆接触部分的密实度较高;4)纤维应均匀分布在基体材料的整个体积中;5)基体材料对纤维应是化学惰性的;6)基体材料应具有足够的抗剪强度
(2)组成材料1)水泥一般使用
32.5级、
42.5级普通硅酸盐水泥;配制高强钢纤维混凝土,可使用
52.5级以上的硅酸盐水泥采用硅酸盐水泥配制的钢纤维混凝土,可掺用矿物掺合料2)骨料砂的粒径为
0.15~5mm;卵石或碎石的最大粒径一般不宜大于20mm,对钢纤维喷射混凝土,则不宜大于10mm3)外加剂掺外加剂是为了降低水灰比,从而改善拌合物的和易性可使用减水剂或高效减水剂配制钢纤维喷射混凝土,则需掺入适量速凝剂对抗冻性有要求的钢纤维混凝土,宜用引气型减水剂4)砂率保证钢纤维混凝土拌合物的和易性,混凝土的砂率一般不应低于45%水泥用量一般较未掺纤维的混凝土高10%左右
(3)配合比设计钢纤维混凝土配合比除满足普通混凝土一般要求外,还应满足抗拉强度或抗折强度、韧性及施工时拌合物和易性和钢纤维不结团的要求在某些条件下还应满足对抗冻性、抗渗性的要求对有耐腐蚀和耐高温要求时的结构物,应选用不锈钢钢纤维钢纤维混凝土配合比设计,可按下述步骤进行1)根据强度标准值或设计值以及施工配制强度提高系数,确定试配抗压强度与抗拉强度或试配抗压强度与抗折强度,按《普通混凝土配合比设计规程》(JGJ55-2000)的规定采用2)根据试配抗压强度计算水灰比;3)根据试配抗拉强度或抗折强度或韧性与耐久性要求,按表10-101选用或根据已有资料确定钢纤维体积率;钢纤维体积率采用范围表10-101钢纤维混凝土结构类型钢纤维体积率(%)一般浇筑成型的结构
0.5~
2.0局部受压构件、桥面、预制柱顶
1.0~
1.5铁路轨枕、刚性防水屋面
0.8~
1.2喷射钢纤维混凝土
1.0~
1.54)根据施工要求的稠度,通过试验或按已有资料确定单位体积用水量,如掺用外加剂时应考虑外加剂的影响;5)根据稠度和钢纤维体积率或参照已有工程经验确定砂率;6)按绝对体积法或假定质量密度法计算材料用量,确定初步配合比;7)按初步配合比进行拌合物性能试验,调整单位体积用水量和砂率,确定强度试验用的基准配合比;8)根据强度试验结果调整水灰比和钢纤维体积率,确定施工配合比钢纤维混凝土水灰比宜选用
0.45~
0.50,每立方米的水泥用量宜为360~400kg;当钢纤维体积率较大时,水泥用量可适当增加,但不应大于500kg钢纤维混凝土单位体积用水量可通过试验或根据已有经验确定钢纤维混凝土坍落度可比相应普通混凝土要求值小20mm钢纤维混凝土初步配合比确定后,应进行拌合物性能试验,检查其稠度、粘聚性、保水性是否满足施工要求,若不满足,则应在保持水灰比和钢纤维体积率不变的条件下,调整单位体积用水量或砂率,直到满足要求参考配合比见表10-102钢纤维混凝土配合比表10-1025.施工要点
(1)搅拌工艺1)搅拌设备可使用强制式混凝土搅拌机在纤维掺量增多时,应适当减少一次拌合量,一次搅拌量不宜大于其额定搅拌量的80%2)纤维加入方法为使纤维能均匀分散于混凝土中,应通过摇筛或分散机加料使用集束状钢纤维时,则不需使用上述设备3)投料顺序采用预拌法制作纤维混凝土,关键要使纤维在水泥硬化体中均匀分散特别是当纤维掺量较多时,如不能使其充分地分散,就容易同水泥浆或砂子一起结成球状的团块,显著降低增强效果目前,常用的混合投料顺序为
①纤维以外的材料预先混合均匀,在拌合过程中加入纤维;混合搅拌
0.5min混合搅拌2min
②(砂十水泥)————→+(石子+纤维)————→+(水+外加剂)→搅拌→排料钢纤维混凝土的搅拌时间应通过试验确定,应较普通混凝土规定的搅拌时间延长1~2min采用先干拌后加水的搅拌方法,干拌时间不宜少于
1.5min
(2)浇筑与成型工艺1)混凝土浇筑搅拌后的纤维混凝土的流动性,随着纤维掺量的增加而显著下降,拌合料从搅拌机卸出到浇筑完毕所需时间不宜超过30min浇筑过程中严禁加水2)混凝土振捣成型钢纤维混凝土的成型,可使用普通的振动台或表面振动器,内部振动器则不适用选用前者可避免振捣时将纤维折断,也防止钢纤维起团与普通混凝土相比,钢纤维混凝土的振动时间要适当延长3)纤维定向处理根据结构件的受力特点,在捣实时,可以人为地使纤维定向如采用磁力定向、振动定向及挤压定向等喷射法施工,钢纤维在喷射时不易受到损伤,且喷射物分布均匀,不会产生结团现象,这样就能提高长径比,提高界面粘结性能,同时,也能增大纤维含量,使钢纤维混凝土的物理力学性能有较大的改善10-9-1-2聚丙烯纤维混凝土1.常用聚丙烯纤维的物理力学性能指标(表10-103)常用聚丙烯纤维的物理力学性能表10-103纤维名称密度(kg/m3)纤维直径(μm)纤维长度(mm)抗拉强度(MPa)弹性模量(GPa)断裂延伸率(%)杜拉纤维9105~
192763.7915丙纶纤维910265~
195253.515改性丙纶纤维91030~404~12500~7009~107~9纤化丙纶90012~50500~
7003.5~
4.820聚丙烯纤维增强水泥基材有两种不同的方式连续网片和短切纤维聚丙烯纤维的主要优点是良好的抗碱性和化学稳定性(它与大多数化学物质无反应),有较高的熔点,且原材料价格低廉其不足之处是
①耐火性差,当温度超过120℃时,纤维就软化,使聚丙烯纤维增强水泥基复合材料的强度显著下降,因此,用聚丙烯纤维作为水泥基的主要增强材料,要特别注意耐火性能;
②在空气或氧气中光照易老化;
③弹性模量低,一般只有1~8GPa;
④具有憎水性而不易被水泥浆浸湿但是这些缺点并未阻碍聚丙烯纤维增强水泥基复合材料的发展,因包裹纤维的基体提供了一个保护层,有助于减小对火和其他环境因素的损伤2.聚丙烯纤维及混凝土的性能纤维加入混凝土(砂浆)中采用常规搅拌设备搅拌,只要适当延长搅拌时间(约120s),纤维束即可彻底分散为纤维单丝,并均匀地分布于砂浆中,而采用强制式搅拌设备可以无须延长搅拌时间每立方米混凝土掺入
0.7kg纤维,纤维丝数量即可达2000多万条聚丙烯纤维可以通过大量吸收能量,控制水泥基体内部微裂的生成及发展,大幅度提高混凝土抗裂能力及改善抗冲击性能,并能大幅度提高混凝土抗折强度并降低其脆性,同时也提高了混凝土的抗渗能力、抗冻能力,使混凝土耐久性大大增强聚丙烯纤维的使用非常方便,根据配合比掺量,将适量纤维(体积掺量
0.05%~
0.15%)加入料斗中的骨料一同送入搅拌机加水搅拌即可在预拌混凝土搅拌站,可直接将整袋纤维置于传送带上的骨料中即可由于包装纸袋为特制的快速水降解纸制成,进入搅拌机后见水迅速溶融,散于水泥基体中聚丙烯纤维完全为物理性配筋,同混凝土骨料及外加剂不起任何化学反应,故不需改变混凝土或砂浆的其他配合比,对坍落度影响很小,初凝、终凝时间变化甚微,粘聚性增强,泵送性能可以改善,施工及养护工艺无需特殊要求3.聚丙烯纤维在工程中的应用聚丙烯纤维在我国的应用始于20世纪90年代初期在广佛高速公路的小批量试用,近年来已经先后应用于各种工程中,如高速公路修补路面,公路收费站特殊路段;桥梁;地下室工程结构性自防水、外墙抹灰、仓库地板、屋面防水;高层建筑转换层大梁、钢筋混凝土柱;水池、游泳池;停车场、网球场、停机坪;水泥预制构件、保温制品等许多方面10-9-1-3碳纤维片材加固混凝土结构技术用于土木建筑结构加固的碳纤维增强材料有很多,其片材结构如图10-47,而碳纤维片材加固修补混凝土结构技术是一种新型的结构加固技术,且应用最多,主要利用树脂类粘结材料将碳纤维片材粘结于混凝土表面,以达到对结构及构件加固补强的目的片材根据纤维排列方向可分两类单向纤维片材和双向纤维片材图10-47碳纤维片材结构1.材料碳纤维片材又分碳纤维布和碳纤维板,加固修补混凝土结构所用材料主要为碳纤维材料与粘结用树脂材料及性能指标见表10-104~表10-106碳纤维片材的主要力学性能指标要求表10-104性能碳纤维布碳纤维板抗拉强度标准值(MPa)≥3000≥2000弹性模量(MPa)≥
2.1×105≥
1.4×105延伸率(%)≥
1.4≥
1.4底层树脂及找平材料性能指标表10-105性能性能指标要求正拉粘结强度≥
2.5MPa,且大于被加固混凝土抗拉强度ftk的
1.2倍浸渍树脂和粘结树脂性能指标表10-106性能试验方法性能指标要求拉伸剪切强度GB7124-86≥10MPa拉伸强度GB/T2568-1999≥30MPa弯曲强度GB/T5270-1999≥40MPa正拉粘结强度≥
2.5MPa且大于被加固混凝土抗拉强度ftk的
1.2倍2.施工工艺工艺流程为卸荷→基底处理→涂底胶→找平→粘贴→保护
(1)卸荷加固前应对所加固的构件尽可能卸荷
(2)基底处理混凝土表层出现的剥落、空鼓、蜂窝、腐蚀等劣化现象的部位应予以凿除,对于较大面积的劣质层面,在凿除后应用不低于原混凝土强度等级的环氧砂浆修复裂缝部位应用环氧砂浆进行封闭处理除去混凝土表面浮浆、油污等杂质,突起部位要磨平,转角粘贴处平滑过度,表面清理干净,并保持干燥
(3)涂底胶(FP胶)按主剂固化剂=2:1的比例搅拌均匀,根据现场实际气温决定用量并严格控制时间,一般情况1h内用完用滚筒刷将底胶均匀涂刷在混凝土表面,固化后再进行下一道施工一般固化时间为2-3d
(4)找平混凝土表面凹陷部位应用FE胶填平,转角处也应用FE胶修补成光滑的圆弧,半径不小于10mm
(5)粘贴按设计要求的尺寸及层数剪裁碳纤维布,除特殊要求外,碳纤维长一般应在3m之内调配、搅拌粘贴材料FR胶(使用方法与FP胶相同),然后均匀涂抹于待粘贴部位粘贴碳纤维布,剥去离型纸,用特制滚子反复沿纤维方向滚压,去除气泡多层粘贴重复上述步骤,在碳纤维布表面指触干燥后方可进行上一层的粘贴最后在碳纤维布表面均匀涂抹罩面FR胶碳纤维布沿纤维方向的搭接长度不得小于100mm,端部用横向碳纤维布固定
(6)保护加固后的碳纤维布表面应采取抹灰或喷防火涂料进行保护表面保护材料应于罩面FR胶具有可靠的粘结强度及良好的变形性能后再涂抹当被加固结构处于其他特殊环境时,应采取相应地防护措施3.其他注意事项
(2)气温低于5℃,应停止施工
(3)施工时应考虑环境湿度对树脂固化的不利影响
(4)施工安全技术、劳动保护、防火、防毒等应按国家现行的有关规定执行
(5)裁剪和使用碳纤维布时应尽量远离电源
(6)施工人员应穿工作服,佩戴口罩和手套,严禁现场吸烟配制及使用胶的场所必须保持良好通风10-9-1-4玻璃纤维混凝土玻璃纤维混凝土是由玻璃纤维与水泥混凝土复合的材料主要用于制作复合外墙板(以岩棉、泡沫聚苯等作芯材)、隔墙板、阳台栏板、垃圾道和通风道、卫生盒子间等1.原材料及要求
(1)抗碱玻璃纤维配制玻璃纤维混凝土应采用抗碱玻璃纤维,因为这种玻璃纤维中含有一定量的氧化锆(ZrO2),在碱液作用下,其表面的氧化锆会转化成含氢氧化锆[Zr(OH)4]的胶状物,并经脱水聚合在其表面,形成致密的膜层,从而减缓了水泥石液相中的氢氧化钙[Ca(OH)2]对玻璃纤维的侵蚀其化学成分、力学性能和耐腐蚀性能分别见表10-
107、表10-
108、表10-109抗碱玻璃纤维化学成分表10-107名称化学成分(%)SiO2CaONa2OK2OZrO2TiO2Al2O3MgOFe2O3中国锆铁纤维
61.
05.
010.
42.
614.
56.
00.
30.
250.2抗碱玻璃纤维力学性能表10-108名称单丝直径(μm)密度(g/mm2)抗拉强度(N/mm2)弹性模量(×104N/mm2)极限延伸率(%)中国锆铁纤维12~
142.7~
2.782000~
21006.3~
7.
04.0抗碱玻璃纤维耐腐蚀性能表10-109玻璃纤维类别纤维经碱液侵蚀后的抗拉强度保留率(%)100℃饱和Ca(OH)2溶液中4h80℃合成水泥滤液
①24h抗碱
66.2~
88.
154.3~
84.3中碱
41.5~
44.
324.6~
26.4无碱
29.2~
35.
525.3~
32.0
①合成水泥滤液成分Ca(OH)
20.48g/LNaOH
0.88g/I.KOH
3.45g/L抗碱玻璃纤维的品种有无捻粗砂—将30股左右的连续玻璃纤维原丝(含200根左右的单丝)不经加捻直接平行合并成卷绕成圆筒纱团使用时可从纱团内孔抽出粗纱并切割任意长度网格布—系由玻璃纤维无捻粗砂,经、纬相交编织而成的具有方形网孔的织物,根据玻璃纤维混凝土制品或构件受力状况,可织成经、纬纱粗、细不等的网格布常用的规格和性能见表10-110网格布规格和性能表10-110网格尺寸(mm)幅宽(mm)经向纬向重量(g/m2)经纱密度(根/cm)承载力(N/cm)纬纱密度(根/m)承载力(N/cm)5×585043242151130
(2)硫铝酸盐水泥分早强型和I型低碱度两种2.配制和成型工艺
(1)配制玻璃纤维水泥制品的配制因成型工艺而异,见表10-111玻璃纤维水泥制品的配制表10-111成型工艺玻璃纤维水泥骨料外加剂灰砂比水灰比直接喷射法抗碱玻璃纤维无捻粗纱切短,长度=33~44mm,体积掺率=2%~5%早强型或I型低碱硫铝酸盐水泥dmax=2mm细度模数=
1.2~
2.4含泥率≤
0.3%减水剂或超塑化剂,掺量由预拌试验确定
10.3~
10.
50.32~
0.38喷射-抽吸法一般可不掺起始值
0.5~
0.55最终值
0.25~
0.30铺网-喷浆法抗碱玻璃纤维网格布,厚10mm的板用多层网格布,体积掺率=2%~3%同直接喷射法11~
11.
50.4~
0.45
(2)成型1)直接喷射法将玻璃纤维无捻粗砂气割至一定长度后由气流喷出,再与雾化的水泥砂浆在空间混合并一起喷落在模具上如此反复喷射直至模具上的混凝土达到一定厚度然后用压辊或振动抹刀压实,再覆盖塑料薄膜,经20多小时的自然养护后脱模,继而在湿气养护室养护7d左右;也可将压实的制品静停2~3h后,在40~50℃下进行6~8h蒸养,脱模后再在湿气养护室内养护4d左右即可直接喷射法采用的机具见表10-112喷射时,应使用纤维喷枪,与砂浆喷浆之夹角保持28°~32°之间,切割喷射机和喷射面的间距宜在300~400mm范围内直接喷射法采用的机具表10-112项次机具名称作用型式主要技术参数1切割喷射机(图10-48)使玻璃纤维无捻粗砂切成一定长度后喷出,水泥砂浆雾化喷出,井使两者混合按纤维与水泥砂浆喷射方式可分为双枪式或同心式;按动力类型可分为气动式或电动式纤维切割长度22~66mm纤维喷射量100~1000g/min砂浆喷射量2~22kg/min2砂浆搅拌机制备水泥砂浆强制式容积1~25L/min3砂浆输送泵使已制备的水泥砂浆送至切割喷射器的砂浆喷枪内,并可调节其输送量挤压式或螺旋式输送能力1~25L/min4空气压缩机喷吹纤维与水泥砂浆,带动切割喷射器的气动电动机气冷式送气量
0.9~
1.2m3/mm气压
0.6~
0.7N/mm2图10-48切割喷射机(a)单枪外形;(b)双枪式喷射;(c)单枪式喷射2)喷射-抽吸法其工艺原理与直接喷射法相同,所不同的是,混合后的玻璃纤维砂浆喷落在可抽真空的模具上(模具的表面开有许多棋盘式小孔,并覆以滤水性好的织物)当喷射达到一定厚度后,即可通过真空抽吸,以降低料层的水灰比,并使之趋于密实,从而获得具有一定强度的湿坯用真空吸盘将湿坯吸至另一成型模具上,用手工模塑成型,可生产多种外型制品喷射-抽吸法采用的机具,除与直接喷射法相同外,尚需增加真空泵(使模型的真空腔内的真空度达到8000Pa)与真空吸盘管3)铺网-喷浆法用喷枪在模具上喷一层砂浆,然后铺一层玻璃纤维网格布,再喷一层砂浆,再铺第二层玻璃纤维网格布,如此反复喷铺,直至达到一定的厚度其他同直接喷射法,采用的机具,除前述外,另增加砂浆喷枪3.玻璃纤维混凝土的主要性能(表10-113)玻璃纤维混凝土性能参考表10-113项次项目性能参考123456789101112质量密度抗拉强度抗弯强度抗压强度抗冲击强度弹性模量吸水率韧性抗冻性耐热性抗渗性防火性
1.9~
2.1g/cm3初裂强度
4.0~
5.0N/mm2,极限强度
7.5~
9.0N/mm2初裂强度
7.0~
8.0N/mm2,极限强度15~25N/mm2比未增强的水泥砂浆降低约不大于10%用摆锤法测得15~30kJ/m
22.6~
3.1×104N/mm210%~15%比未增强的水泥砂浆可提高30~120倍25次反复冻融,无分层和龟裂现象使用温度不宜超过80℃有较高的不透水性,在潮湿状态下还有较高的不透气性由两层厚各为10mm的玻璃纤维混凝土板,内夹100mm厚的珍珠岩水泥内芯组成的复合板,其耐火度可达4h以上10-9-2聚合物水泥混凝土聚合物水泥混凝土是由水泥混凝土和高分子材料有机结合而成的一种性能比普通混凝土优越的复合材料聚合物水泥混凝土配制比较简单,只要利用现有普通混凝土的生产设备,将聚合物同水泥、骨料、水一起搅拌即可将聚合物搅拌在混凝土中,聚合物在混凝土内形成膜状体,填充水泥水化产物和骨料之间的空隙,与水泥水化产物结成一体,起到增强同骨料粘结的作用,从而使聚合物水泥混凝土比普通混凝土具有优良的特性如提高了普通混凝土的密实度和强度,而且显著地增加抗拉、抗弯强度,不同程度地改善了耐化学腐蚀性能和减少收缩变形等10-9-2-1原材料选择聚合物水泥混凝土主要由胶凝材料、骨料和水及助剂等组成1.胶凝材料
(1)水泥对水泥的要求同普通水泥混凝土除普通硅酸盐水泥外,尚可使用各种硅酸盐水泥、高铝水泥(矾土水泥)、快硬水泥等
(2)聚合物与水泥掺合使用的聚合物可分为以下三类1)水溶性聚合物分散体乳胶类,如橡胶乳胶、树脂乳液和混合分散体;2)水溶性聚合物,如甲基纤维素(MC)、聚乙烯醇、聚丙烯酸盐-聚丙烯酸钙和糠醇;3)液体聚合物,如不饱和聚醋和环氧树脂等必须选用与水泥水化适应性好的有机高分子材料因此,聚合物必须具备下列要求
①对水泥凝结硬化和胶结性能无不良影响;
②在水泥碱性介质中,不被水解或破坏;
③对钢筋无锈蚀作用2.骨料使用与普通水泥混凝土相同的粗骨料和细骨料,有时也可使用轻骨料当用于防腐目的时,应使用硅质碎石和碎砂3.拌合水与普通水泥混凝土用水相同4.主要助剂稳定剂由于水溶性聚合物分散体(乳胶类)树脂在生产过程中,大多数用阴离子型乳化剂进行乳液聚合,因此,当这些聚合物乳胶与水泥浆混合后,由于与水泥浆中溶出的大量多价钙离子作用,会引起乳液变质破乳,产生过早凝聚,使其不能在水泥中均匀分散,因此,必须加入阻止这种变质现象的稳定剂稳定剂的加入,保证聚合物与水泥混合均匀,并能有效地结合起来常用的稳定剂有OP型乳化剂、均染剂
102、农乳600等消泡剂将胶乳与水泥拌合时,由于乳液中的乳化剂和稳定剂等表面活性剂的影响,通常会产生许多小泡,如不把这些小泡消除,势必会增加混凝土的孔隙率,使强度明显下降因此,必须添加适量的消泡剂常用的消泡剂有
①醇类有异丁烯醇、3-辛醇等
②磷酸酯类有磷酸三丁酯等
③有机硅类有二烷基聚硅氧烷等10-9-2-2配合比设计与施工工艺影响聚合物水泥混凝土的因素有聚合物种类、聚合物与水泥之比、水灰比、消泡剂及乳化剂的种类和掺量等其中,水灰比的影响没有像对水泥混凝土那样大因此,对聚合物水泥混凝土的水灰比,主要以和易性(坍落度或流动度)来表示1.配合比设计聚合物的使用方法是与水泥、骨料、水一起搅拌即可在一般情况下,其掺量为水泥重量的5%~25%,不宜过多
(1)设计原则聚合物水泥混凝土除应着重考虑其和易性和抗压强度外,还必须考虑抗拉强度、粘结性、水密性(防水性)、耐腐蚀性等其他一些性能这些性质虽然和水灰比有关,但与聚灰比(聚合物与水泥在整个固体中的重量比)的关系更密切,所以,确定的配合比还必须符合使用要求聚合物水泥砂浆的参考配合比聚合物水泥混凝土的配合比设计,除考虑聚灰比以外,其他可大致按水泥混凝土进行通常,聚合物水泥砂浆的配合比为水泥砂=12~13(重量比)聚灰比在5%~20%范围内,水灰比可根据和易性要求适当选择,大致在
0.3~
0.6范围内表10-114和表10-115为聚合物水泥砂浆和聚丙烯酸乙酯水泥混凝土参考配合比聚合物水泥砂浆参考配合比(重量比)表10-114用途参考配合比涂层厚度(mm)水泥砂聚合物路面材料
130.2~
0.35~10地板材料
130.3~
0.510~15防水材料12~
30.3~
0.55~20防腐材料12~
30.4~
0.610~15粘结材料10~
30.2~
0.510~
10.2以上10~
30.2以上聚丙烯酸乙酯水泥混凝土配合比表10-115聚合物水泥比(%)水灰比(%)砂率(%)聚合物分散体用量(kg/m3)用水量(kg/m3)水泥用量(kg/m3)粗骨料用量(kg/m3)细骨料用量(kg/m3)测定量坍落度(cm)含气量(%)0504501603208125105555045361403207684857710504571121320749472217
(2)配制方法配制聚合物水泥混凝土时,可使用与普通混凝土一样的设备聚合物水泥混凝土应在拌合后1h内浇筑完毕配制方法有以下三种1)配制工艺与普通水泥混凝土相似,只是在加水搅拌混凝土时,掺入一定量的聚合物分散体及辅助材料;2)可采用单体直接加入,然后聚合的办法制得;3)采用聚合物粉末直接掺入水泥的方法来配制聚合物水泥混凝土在混凝土成型和初始硬化后,加热混凝土,使聚合物溶化,这样,聚合物便浸入混凝土的孔隙中,待冷却和聚合物凝固后而成这种聚合物水泥混凝土的抗水性能好2.施工工艺聚合物水泥砂浆施工
(1)基层处理砂浆或混凝土的基层处理,应按下列工序处理1)边喷砂、边用钢丝刷刷去老砂浆或混凝土表面脆性的浮浆层或泥土等,用溶剂(汽油、酒精或丙酮)洗掉油污或润滑油迹;2)遇有孔隙、裂缝等伤痕要进行V型开槽,用同配合比砂浆进行堵塞修补管道贯通部位,也进行同样的处理;3)用水冲洗干净后,用棉纱擦去游离的水分
(2)施工要点(用于面层)1)涂一层厚度为7~10mm的聚合物水泥砂浆当所需的厚度大于10mm时,可以涂2~3次涂抹聚合物水泥砂浆时应注意以下几点
①聚合物水泥砂浆不宜像普通水泥砂浆那样反复抹,以抹2~3遍为宜;
②在抹平时,抹子上往往会粘附一层聚合物薄膜,应边抹边用木片、棉纱等将其拭掉;
③当大面积涂抹时,每隔3~4m要留15mm宽的缝2)施工后,必须注意养护未硬化前,不能洒水,并应注意防雨养护方法取决于聚合物种类,如耐水性很差的聚醋酸乙烯酯乳液,在水中养护强度将大大降低3.聚合物水泥混凝土的应用聚合物水泥混凝土由于在其组织结构内具有耐化学侵蚀性的聚合物连续薄膜,一般比普通水泥混凝土抵抗各种化合物侵蚀的能力要强但根据聚合物分散体的种类不同,对油类及有机溶剂的抵抗力要稍差一些聚合物水泥混凝土、砂浆及聚合物水泥色浆是近年来才发展起来的一种新材料,其中一些主要的结构特性(如徐变等)尚在研究之中一般主要用于以下几方面
(1)路桥面材料用于地面、路面、桥面等,具有较好的耐腐蚀性能,强度高,不易产生弯曲变形;
(2)防腐蚀材料和内衬材料接触化学物质的槽、罐、池等部位衬里或砌体,尤其是洒落化学物质的楼地面更为适宜;
(3)其他用途用于建筑保温层的罩面抗裂材料;用于喷射混凝土和新旧混凝土接头等聚合物水泥混凝土的具体适用范围见表10-116聚合物水泥混凝土的使用范围表10-116用途使用范围地面层材料一般房屋、仓库、办公室、商店、厕所、体育馆、工厂等的地面板、通道、楼梯、站台、公路等防水材料混凝土屋面板、砂浆及混凝土块材、水箱、游泳池、化粪池、水泥库等粘结材料在混凝土面板、墙板上粘结其他面板、墙板及绝缘材料等用的粘结材料、老混凝土与砂浆的粘结、修补裂缝等防腐材料废液沟、化工厂地面、耐酸瓷砖的填缝材料、化粪池、机器基础、化学实验室及药品仓库地板罩面材料内外墙面、船舶的内外窗面、桥面、火车、货车的地板、天桥的桥面等10-9-3轻集料混凝土轻集料混凝土是用轻粗集料、轻细集料(或普通砂)和水泥配制成的混凝土,其干表观密度不大于1950kg/m310-9-3-1轻集料混凝土的组成材料1.水泥一般采用硅酸盐水泥、普通水泥、矿渣水泥、火山灰水泥及粉煤灰水泥2.轻集料轻粗集料——粒径在5mm以上,堆积密度小于1000kg/m3;轻细集料——粒径不大于5mm,堆积密度小于1200kg/m3轻集料按原料来源分有三类
(1)工业废料轻集料——如粉煤灰陶粒、膨胀矿渣珠、自燃煤矸石、煤渣及其轻砂
(2)天然轻集料——如浮石、火山渣及其轻砂
(3)人造轻集料——如页岩陶粒、粘土陶粒、膨胀珍珠岩集料及其轻砂轻集料的堆放和运输应符合下列要求
(1)轻集料应按不同品种分批运输和堆放,避免混杂
(2)轻粗集料运输和堆放应保持颗粒混合均匀,减少离析采用自然级配时,其堆放高度不宜超过2m,并应防止树叶、泥土和其他有害物质混入
(3)轻砂在堆放和运输时,宜采取防雨措施在气温5℃以上的季节施工时,可根据工程需要,对轻粗集料进行预湿处理预湿时间可根据外界气温和来料的自然含水状态确定,一般应提前半天或一天对集料进行淋水、预湿,然后滤干水分进行投料在气温5℃以下时,不宜进行预湿处理3.水要求同普通混凝土10-9-3-2轻集料混凝土配合比设计轻集料混凝土的配合比应通过计算和试配确定为了使所配制的混凝土具有必要的强度保证率,混凝土试配强度应按下列公式确定fcu=fcuk+
1.645σ(10-66)式中fcuk——轻集料混凝土的试配抗压强度(MPa);fcuk——轻集料混凝土强度标准值(即强度等级)(MPa);σ——轻集料混凝土强度的总体标准差(MPa)生产单位如有25组以上的轻集料混凝土抗压强度资料时,总体标准差可用样本标准差代替,计算公式为式(10-35)式中fcui——第i组混凝土试件的抗压强度(MPa);——n组混凝土试件抗压强度的平均值(MPa)如生产单位无强度资料时,σ可按表10-117取用σ值表10-117强度等级CL
5.0~CL
7.5CL10~CL20CL25~CL40CL45~CL50σ(MPa)
2.
04.
05.
06.0轻集料混凝土配合比的设计方法,砂轻混凝土宜采用绝对体积法;全轻混凝土宜采用松散体积法配合比计算中粗细集料用量的计算以干燥状态为准1.设计参数的选择
(1)水泥配制轻集料混凝土用的水泥品种可选用硅酸盐水泥、普通水泥、矿渣水泥、火山灰水泥及粉煤灰水泥当配制低强度等级混凝土采用高等级水泥时,其掺量可通过试验确定加入火山灰质的掺合料,以保证其稠度符合要求不同试配强度的轻集料混凝土的水泥用量可参照表10-118选用试配强度混凝土的水泥用量(kg/m3)表10-118混凝土试配强度(MPa)轻集料密度等级4005006007008009001000<
5.0260~320250~300230~280220~300240~330260~360250~
3505.0~
7.5280~360260~340240~320240~320270~370310~380300~
3707.5~10280~370260~350260~340320~390360~430350~42010~15280~350280~380370~44015~20300~400330~40020~25380~45025~3030~40420~500390~490380~480370~47040~50430~530420~520410~51050~60450~550440~540430~530注
1.表中横线以上为采用
32.5级时的水泥用量;横线以下为采用
42.5级时的水泥用量;采用其他等级水饭时,可乘以表10-119中规定的调整系数
2.表中下限值适用于圆球型和普通型轻粗集料;上限值适用于碎石型粗集料及全轻混凝土
3.最高水泥用量不宜超过550kg/m3水泥用量调整系数表10-119水泥强度等级混凝土试配强度(MPa)
5.0~1515~3030~5050~
6032.
51.
001.
001.
101.
1542.5-
0.
851.
001.
0052.5--
0.
850.90
(2)水灰比轻集料混凝土配合比中的水灰比以净水灰比表示配制全轻混凝土时,允许以总水灰比表示,但必须加以说明净水灰比系指不包括轻集料1h吸水量在内的净用水量与水泥用量之比总水灰比系指包括轻集料1h吸水量在内的总用水量与水泥用量之比轻集料混凝土最大水灰比和最小水泥用量的限制,应符合表10-120的规定轻集料混凝土最大水灰比和最小水泥用量表10-120混凝土所处的环境最大水灰比最小水泥用量(kg/m3)配筋的无筋的不受风雪影响的混凝土不作规定250225受风雪影响的混凝土;位于水中及水位升降范围的混凝土和在潮湿环境中的混凝土
0.7275250寒冷地区位于水位升降范围的混凝土和在潮湿环境中的混凝土
0.65300275严寒地区位于水位升降范围的混凝土
0.60325300注
1.严寒地区指最寒冷月份的月平均温度低于-15℃;寒冷地区指最寒冷月份的月平均温度低于-5℃~-15℃
2.水泥用量不包括掺合料
(3)用水量轻集料混凝土的净用水量可根据施工要求和稠度(坍落度或维勃稠度),按表10-121选用轻集料混凝土用水量表10-121用途稠度净用水量(kg/m3)维勃稠度(s)坍落度(mm)预制混凝土构件振动台成型5~100~10155~180振捣捧或平板振动器振实30~50165~200现浇混凝土机械振捣50~70180~210人工振捣或钢筋较密的60~80200~220注
1.表中值适用于圆球型和普通型轻粗集料,对于碎石型轻粗集料播按表中值增加10kg左右的用水量
2.表中值适用于砂轻混凝土,若采用轻砂时,需取轻砂1h吸水量为附加水量;若无轻砂吸水量数据,也可适当增加用水量,最后按施工稠度的要求进行调整
(4)砂率轻集料混凝土的砂率应以体积砂率表示,即细集料体积与粗细集料总体积之比体积可用密实体积或松散体积表示,其对应的砂率即密实体积砂率或松散体积砂率砂率可按表10-122选用轻集料混凝土的砂率表10-122用途细集料品种砂率(%)预制混凝土构件轻砂35~50普通砂30~40现浇混凝土轻砂-普通砂35~45注
1.当细集料采用普通砂和轻砂混合使用时,宜取中间值,并按普通砂和轻砂混合比例进行插入计算
2.当轻粗集料采用圆球型时,宜取表中下限值;采用碎石型时,则取上限
(5)掺合料当采用粉煤灰作掺合料时,粉煤灰取代水泥百分率、超量系数等参数的选择,应参照《粉煤灰在混凝土和砂浆中应用技术规程》(JGJ28)的有关规定执行
(6)外加剂轻集料混凝土允许采用各种化学外加剂,外加剂质量应符合有关标准的要求,其合理掺量须通过试验确定2.配合比的计算和调整
(1)绝对体积法轻砂混凝土宜采用绝对体积法进行配合比计算,即按每立方米混凝土的绝对体积为各组成材料的绝对体积之和进行计算其设计步骤为1)根据设计要求的轻集料混凝土的强度等级、密度等级和混凝土的用途,确定粗细集料的种类和粗集料的最大粒径;2)测定粗集料的堆积密度、颗粒表观密度、筒压强度和1h吸水率,并测定细集料的堆积密度和相对密度;3)按式(10-66)计算混凝土试配强度;4)按表10-
117、表10-118选择水泥用量;5)根据制品生产工艺和施工条件要求的混凝土稠度指标,按表10-120确定净用水量;6)根据轻集料混凝土的用途,按表10-121选用密实体积砂率;7)按公式(10-67)、(10-68)、(10-69)和(10-70)计算粗细集料的用量8)根据净用水量和附加水量的关系,按式(10-71)计算总用水量mwt=mwn+mwa(10-71)式中mwt——每立方米混凝土的总用水量(kg);mwn——每立方米混凝土的净用水量(kg);mwa——每立方米混凝土的附加水量(kg),其计算方法见表10-1249)按公式(10-72)计算混凝土干表观密度(ρcd),并与设计要求的干表观密度进行对比,如其误差大于3%,则应重新调整和计算配合比ρcd=
1.15mc+ma+ms(10-72)
(2)松散体积法全轻混凝土宜采用松散体积法进行配合比计算,即以给定每立方米混凝土的粗细集料松散总体积为基础进行计算,然后按设计要求的混凝土干表观密度为依据进行校核,最后通过试验调整得出配合比其设计步骤为1)根据设计要求的轻集料混凝土的强度等级、密度等级和混凝土的用途,确定粗细集料的种类和粗集料的最大粒径;2)测定粗集料的堆积密度、筒压强度和1h吸水率,并测定细集料的堆积密度;3)按式(10-66)计算混凝土试配强度;4)按表10-
118、表10-119选择水泥用量;5)根据施工稠度的要求,按表10-121选择净用水量;6)根据混凝土用途按表10-122选取松散体积砂率;7)根据粗细集料的类型,按表10-123选用粗细集料总体积,并按公式(10-73)、(10-74)、(10-75)及(10-76)计算每立方米混凝土的粗细集料用量粗细集料总体积表10-123轻粗集料粒径细集料品种粗细集料总体积(m3)圆球型轻砂
1.25~
1.15普通砂
1.20~
1.40普通型轻砂
1.30~
1.60普通砂
1.25~
1.50碎石型轻砂
1.35~
1.65普通砂
1.30~
1.60注
1.当采用膨胀珍珠岩砂时,宜取表中上限值;
2.混凝土强度等级较高时,宜取表中下限值Vs=Vt×Sp(10-73)ms=Vs×ρis(10-74)Va=Vt-Vs(10-75)ma=Va×ρic(10-76)式中Vs、Va、Vt——分别为细集料、粗集料和粗细集料的松散体积(m3);ms、ma——分别为细集料和粗集料的用量(kg)Sp——松散体积砂率(%);ρis、ρic——分别为细集料和粗集料的堆积密度(kg/m3)8)根据净用水量和附加水量的关系按公式(10-71)计算总用水量附加水量计算见表10-1249)按公式(10-72)计算混凝土干表观密度(ρcd),并与设计要求的干表观密度进行对比,如其误差大于3%,则应重新调整和计算配合比附加水量应根据粗集料的预湿处理方法和细集料的品种,按表10-124列公式计算附加水量的计算方法表10-124项目附加水量(mwa)粗集料预湿,细集料为普砂mwa=0粗集料不预湿,细集料为普砂mwa=ma·ωa粗集料预湿,细集料为轻砂mwa=ma·ωs粗集料不预湿,细集料为轻砂mwa=ma·ωa+ms·ωs注
1.ωa、ωs分别为粗、细集料的1h吸水率
2.当轻集料含水时,必须在附加水量中扣除自然含水量10-9-3-3轻集料混凝土的拌制轻集料混凝土拌制时,砂轻混凝土拌合物中的各组分材料均按重量计量;全轻混凝土拌合物中的轻集料组分可采用体积计量,但宜按重量进行校核粗、细集料、掺合料的重量计量允许偏差为±3%,水、水泥和外加剂的重量计量允许偏差为±2%全轻混凝土、干硬性的砂轻混凝土和采用堆积密度在500kg/m3以下的轻粗集料配制的干硬性或塑性的砂轻混凝土,宜采用强制式搅拌机;采用堆积密度在500kg/m3以上的轻粗集料配制的塑性砂轻混凝土可采用自落式搅拌机强度低而易破碎的轻集料,搅拌时尤其要严格控制混凝土的搅拌时间使用外加剂时,应在轻集料吸水后加入当用预湿粗集料时,液状外加剂可与净用水量同时加入;当用干粗集料时,液状外加剂应与剩余水同时加入粉状外加剂可制成溶液并采用液状外加剂相同的方法加入,也可与水泥相混合同时加入10-9-3-4施工要点1.为防止轻集料混凝土拌合物离析,运输距离应尽量缩短在停放或运输过程中,若产生拌合物稠度损失或离析较重者,浇筑前宜采用人工二次拌合拌合物从搅拌机卸料起到浇筑入模止的延续时间不宜超过45min2.轻集料混凝土拌合物应采用机械振捣成型对流动性大、能满足强度要求的塑性拌合物以及结构保温类和保温类轻集料混凝土拌合物,可采用人工插捣成型3.用干硬性拌合物浇筑的配筋预制构件,宜采用振动台和表面加压(加压重力约
0.2N/cm2)成型4.现场浇筑的竖向结构物(如大模板或滑模施工的墙体),每层浇筑高度宜控制在30~50cm拌合物浇筑倾落高度大于2m时,应加串筒、斜槽、溜管等辅助工具,避免拌合物离析5.浇筑上表面积较大的构件,若厚度在20cm以下,可采用表面振动成型;厚度大于20cm,宜先用插入式振捣器振捣密实后,再采用表面振捣6.振捣延续时间以拌合物捣实为准,振捣时间不宜过长,以防集料上浮振捣时间随拌合物稠度、振捣部位等不同,宜在10~30s内选用7.采用自然养护,浇筑成型后应防止表面失水太快,避免由于湿差太大而出现表面网状裂纹脱模后应及时覆盖,或喷水养护8.采用加热养护时,成型后静停时间不应少于2h,以避免混凝土表面产生起皮、酥松等现象9.采用自然养护时,湿养护时间应遵守下列规定用普通硅酸盐水泥、硅酸盐水泥、矿渣水泥拌制的混凝土,养护时间不少于7d;用粉煤灰水泥、火山灰水泥拌制的及在施工中掺缓凝型外加剂的混凝土,养护时间不少于14d构件用塑料薄膜覆盖养护时,要保持密封10-9-4耐火混凝土耐火混凝土是一种能长期承受高温作用(200℃以上),并在高温下保持所需要的物理力学性能(如有较高的耐火度、热稳定性、荷重软化点以及高温下较小的收缩等)的特种混凝土它是由耐火骨料(粗细骨料)与适量的胶结料(有时还有矿物掺合料或有机掺合料)和水按一定比例配制而成耐火混凝土按其胶结料不同,有水泥耐火混凝土和水玻璃耐火混凝土等;按其骨料的不同,有粘土熟料耐火混凝土、高炉矿渣耐火混凝土和红砖耐火混凝土等10-9-4-1耐火混凝土的组成材料1.配制耐火混凝土用的普通水泥、矿渣水泥或矾土水泥,除应符合国家现行水泥标准外,并应符合下列要求
(1)普通水泥中不得掺有石灰岩类的混合材料;
(2)用矿渣水泥配制极限使用温度为900℃的耐火混凝土时,水泥中水渣含量不得大于50%2.配制水玻璃耐火混凝土用的水玻璃和工业氟硅酸钠的技术要求
(1)水玻璃的相对密度以
1.38~
1.4为宜,模数在
2.6~
2.8之间,允许采用可溶性硅酸钠(硅酸盐块)作成的水玻璃;
(2)工业氟硅酸钠,其纯度按重量计应不少于95%;氟硅酸钠含水率不得大于1%;其颗粒通过
0.125mm筛孔的筛余量应不大于10%3.耐火混凝土掺合料和骨料的技术要求见表10-125耐火混凝土掺合料和骨料的技术要求表10-125种类掺合料4900孔筛通过量不少于(%)骨料颗粒级配(累计筛余按重量计)(%)粗骨料粒径(mm)细骨料粒径(mm)水泥胶结料耐火混凝土水玻璃耐火混凝土
2510551.
20.15粘土质粘土熟料70500~530~6090~1000~1020~5590~100粘土砖70500~530~6090~1000~1020~5590~100红砖70-0~530~6090~1000~1020~5590~100高铝质高铝砖70-0~530~6090~1000~1020~5590~100矾土熟料70-0~530~6090~1000~1020~5590~100镁质冶金镁砂-70-0~590~1000~1020~5590~100镁砖-70-0~590~1000~1020~5590~100粉煤灰85-------高炉重矿渣--0~530~6090~1000~1020~5590~100种类化学成分含量(%)备注MgOSiO2Al2O3CaOFe2O3SO3烧失量粘土质粘土熟料≥30≤
5.5≤
0.3熟料煅烧温度不低于1350℃粘土砖≥30已用过的砖应除去表面熔渣和杂质红砖已用过的砖应除去表面熔渣和杂质,且强度等级应不大于MU10高铝质高铝砖≥65已用过的砖应除去表面熔渣和杂质矾土熟料≥48熟料煅烧温度不低于1450℃镁质冶金镁砂≥87≤4≤5≤
0.5使用前必须经过碳化处理(注1)镁砖≥87≤
3.5不得使用已使用过的镁质制品粉煤灰≥20≤4≤8高炉重矿渣≤
4.5应具有良好的安定性,不允许有大于25mm的玻璃质颗粒注
1.冶金镁砂碳化处理方法将掺合料或破碎的骨料,铺成5~10cm厚一层,用水湿润后,盖上潮湿的麻袋,并在15~25℃的温度下搁置5d
2.对钢筋设置不密的厚大结构,允许采用最大粒径为40mm的粗骨料
3.掺合料的含水率不得大于
1.5%10-9-4-2耐火混凝土的配合比耐火混凝土配合比的选择,应根据混凝土的强度、极限使用温度和使用条件、材料来源及经济效益等加以综合考虑各种耐火混凝土的材料组成、极限使用温度和适用范围,见表10-126极限使用温度700℃以下的施工参考配合比见表10-127耐火混凝土的组成材料、极限使用温度和适用范围表10-126耐火混凝土名称极限使用温度(℃)材料组成及用量(kg/m3)混凝土最低强度等级适用范围胶结料掺合料粗细骨料普通水泥耐火混凝土和矿渣水泥耐火混凝土700普通水泥(1300~400)水渣、粉煤灰(150~300)高炉重矿渣、红砖、安山岩、玄武岩(1300~1800)C15温度变化不剧烈,无酸、碱侵蚀的工程矿渣水泥(350~450)水渣、粘土熟料、粘土砖(0~200)高炉重矿渣、红砖、安山岩、玄武岩(1400~1900)C15温度变化不剧烈,无酸、碱侵蚀的工程900普通水泥(300~400)耐火度不低于1600℃的粘土熟料、粘土砖(150~300)耐火度不低于1610℃粘土熟料、粘土砖(1400~1600)C15无酸碱侵蚀的工程矿渣水泥(300~400)耐火度不低于1670℃的粘土熟料、粘土砖(100~200)耐火度不低于1610℃粘土熟料、粘土砖(1400~1600)C15无酸碱侵蚀的工程1200普通水泥(300~400)耐火度不低于1670℃粘土熟料、粘土砖、矾土熟料(150~300)耐火度不低于1670℃粘土熟料、粘土砖、矾土熟料(1400~1600)C20无酸碱侵蚀的工程矾土水泥耐火混凝土1300矾土水泥(300~400)耐火度不低于1730℃粘土熟料、矾土熟料(150~300)耐火度不低于1730℃的粘土砖、矾土熟料、高铝砖(1400~1700)C20宜用于厚度小于400mm的结构,无酸碱侵蚀的工程水玻璃耐火混凝土600水玻璃(300~400)加氟硅酸钠(占水玻璃重量的12%~15%)粘土熟料、粘土砖、石英石(300~600)安山岩、玄武岩、辉绿岩(1550~1650)C15可用于受酸(氢氟酸除外)作用的工程,但不得用于经常有水燕气及水作用的部位900水玻璃(300~400)加氟硅酸钠(占水玻璃重量的12%~15%)耐火度不低于1670℃粘土熟料、粘土砖(300~600)耐火度不低于1610℃的粘土熟料、粘土砖(1200~1300)C15可用于受酸(氢氟酸除外)作用的工程,但不得用于经常有水蒸气及水作用的部位1200水玻璃(300~400)加氟硅酸钠(占水玻璃重量的12%~15%)一等冶金镁砂或镁砖(见注2)(500~600)一等冶金镁砂或镁砖(1700~1800)C15可用于受氯化钠、硫酸钠、碳酸钠、氟化钠溶液作用的工程,但不得用于受酸作用及有水蒸气及水作用的部位注
1.表中所列极限使用温度为平面受热时的极限使用温度,对于双面受热或全部受热的结构,应经过计算和试验后确定
2.用镁质材料配制的耐火混凝土宜制成预制砌块,并在40~60℃的温度下烘干后使用
3.耐火混凝土的强度等级以100mm×100mm×100mm试块的烘干,抗压强度乘以
0.9系数而得
4.用水玻璃配制的耐火混凝土,及用普通水泥和矿渣水泥配制的耐火混凝土,必须加入掺合料;矾土水泥配制的耐火混凝土也宜加掺合料
5.极限使用温度在350℃及350℃以上的普通水泥和矿渣水泥耐火混凝土,可不加掺合料
6.极限使用温度为700℃的矿渣水泥耐火混凝土,如水泥中矿渣含量大于50%,可不加掺合料
7.按上述各项要求,由试验室确定施工配合比耐火(700℃以下)混凝土参考配合比表10-127混凝土强度等级配合比(kg/m3)水水泥耐火砖砂(红砖砂)(
0.15~5mm)耐火砖块(红砖块)(5~25mm)粉煤灰标号用量C15C20C20C20400232300236矿渣
32.5矿渣
32.5普通
32.5矿渣
32.5350340350393
(484)850810707
(591)918990983150注
1.表中配合比适用于极限使用温度700℃以下
2.混凝土坍落度用机械振捣时应不大于2cm,用人工捣固时不大于4cm10-9-4-3耐火混凝土施工要点1.耐火混凝土拌制应按下列规定进行
(1)拌制水泥耐火混凝土时,水泥和掺合料必须拌合均匀拌制水玻璃耐火混凝土时,氟硅酸钠和掺合料必须预先混合均匀混凝土宜用机械搅拌
(2)水玻璃耐火混凝土拌制要求与水玻璃耐酸混凝土相同,应遵守下列规定1)粉状骨料应先与氟硅酸钠拌合,再用筛孔为
2.5mm的筛子过筛两次;2)干燥材料应在混凝土搅拌机中预先搅拌2min,然后再加入水玻璃;3)搅拌时间,自全部材料装入搅拌机后算起,应不少于2min;4)每次拌制量,应在混凝土初凝前用完,但不超过30min
(3)耐火混凝土的用水量(或水玻璃用量)在满足施工要求条件下应尽量少用,其坍落度应比普通混凝土相应地减少1~2cm,如用机械振捣,可控制在2cm左右,用人工捣固,宜控制在4cm左右
(4)耐火混凝土的搅拌时间应比普通混凝土延长1~2min,使混凝土的混合料颜色达到均匀为止2.耐火混凝土浇筑应分层进行,每层厚度为25~30cm3.耐火混凝土的养护应遵守下列规定
(1)水泥耐火混凝土浇筑后,宜在15~25℃的潮湿环境中养护,其中普通水泥耐火混凝土养护不少于7d,矿渣水泥耐火混凝土不少于14d,矾土水泥耐火混凝土一定要加强初期养护管理,养护时间不少于3d
(2)水玻璃耐火混凝土宜在15~30℃的干燥环境中养护3d,烘干加热,并需防止直接曝晒而脱水快,产生龟裂,一般为10~15d即可吊装
(3)水泥耐火混凝土在气温低于+7℃和水玻璃耐火混凝土在低于+10℃的条件下施工时,均应按冬期施工执行,并应遵守下列规定1)水泥耐火混凝土可采用蓄热法或加热法(电流加热、蒸汽加热等),加热时普通水泥耐火混凝土和矿渣水泥耐火混凝土的温度不得超过60℃,矾土水泥耐火混凝土不得超过30℃;2)水玻璃耐火混凝土的加热只许采用干热方法,不得采用蒸养,加热时混凝土的温度不得超过60℃;3)耐火混凝土中不应掺用化学促凝剂
(4)用耐火混凝土浇筑的热工设备,必须在混凝土强度达到设计强度的70%时(自然养护时,并在不少于上述
3.
(1)及
3.
(2)的规定养护龄期后),方准进行烘烤烘烤制度见表10-128耐火混凝土烘烤制度表10-128烘烤温度(℃)常温~250(升温)250~300(恒温)300~700(升温)700~使用温度(降温)升温速度(℃/h)15~20150~200加热时间占烘烤时间的百分率(%)454010510-9-4-4耐火混凝土的检验项目和技术要求耐火混凝土的检验项目和技术要求见表10-129耐火混凝土的检验项目和技术要求表10-129极限使用温度检验项目技术要求≤700℃混凝土强度等级加热至极限使用温度并经冷却后的强度≥设计强度等级≥45%烘干抗压强度900℃混凝土强度等级残余抗压强度
(1)水泥胶结料耐火混凝土
(2)水玻璃耐火混凝土≥设计强度等级≥30%烘干抗压强度,不得出现裂缝≥70%烘干抗压强度.不得出现裂缝1200℃1300℃混凝土强度等级残余抗压强度
(1)水泥胶结料耐火混凝土
(2)水玻璃耐火混凝土
(3)加热至极限使用温度后的线收缩1)极限使用温度为1200℃时2)极限使用温度为1300℃时
(4)荷重软化温度(变形4%)≥设计强度等级≥30%烘干抗压强度,不得出现裂缝≥50%烘干抗压强度.不得出现裂缝≤
0.7%≤
0.9%≥极限使用温度注如设计对检验项目及技术要求另有规定时,应按设计规定进行10-9-5补偿收缩混凝土当混凝土的体积受到约束时,因其体积膨胀而产生的压应力(
0.2~
0.7MPa)全部或大部分补偿了因水泥硬化收缩而产生的拉应力,这种混凝土即称为补偿收缩混凝土10-9-5-1补偿收缩混凝土的原材料1.水泥可掺入硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥及粉煤灰硅酸盐水泥五大水泥中使用,但从工程质量出发更宜加入到
32.5号以上硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥和矿渣硅酸盐水泥中使用不得使用硫铝酸盐水泥、铁铝酸盐水泥和高铝水泥2.膨胀剂所用膨胀剂应符合混凝土膨胀剂国家标准《混凝土外加剂应用技术规程》(GBJ119)的要求3.骨料骨料的种类和品质应符合《普通混凝土用砂质量标准及检验方法》(JGJ52)、(普通混凝土用碎石或卵石质量标准及检验方法》(JGJ53)4.水拌制混凝土宜用饮用水钢混筋凝土和预应力混凝土均不得用海水和污水拌制5.外加剂泥凝土膨胀剂可与减水剂、缓凝剂、早加剂、速凝剂、抗冻剂复合使用混凝土中掺用的其他外加剂,应符合《混凝土外加剂应用技术规范》(GBJ119),并经试验符合要求后,方可使用氯盐的掺用应符合《混凝土结构工程施工质量验收规范》(GB50204)的规定10-9-5-2补偿收缩混凝土配合比设计及施工1.补偿收缩混凝土的配合比设计进行补偿收缩混凝土的配合比设计时,可以采用与普通混凝土的配合比设计相似的试配法,即首先通过3~4个水灰比,找出强度和水灰比的关系曲线,再根据要求的强度来选定水灰比然后,按选定的水泥用量(不少于280kg/m3)来计算加水量此后,再根据选定的砂率来计算试配用的混凝土配合比进行试配时要核对坍落度,并制作强度试件、自由膨胀率试件和限制膨胀率试件当强度和膨胀率均符合设计要求时,再经过现场试拌进行调整,便可确定工程采用的配合比2.补偿收缩混凝土施工在施工浇筑方面,补偿收缩混凝土除应遵照普通混凝土的施工规程以外,还应特别注意下述几方面
(1)在浇筑补偿收缩混凝土之前,应将所有与混凝土接触的物件充分加以湿润与老混凝土接触的面,最好先行保湿12~24h;
(2)补偿收缩混凝土拌合物粘稠,无离析和泌水现象,因此,泵送性能很好,宜于泵送施工由于不泌水,容易产生早期塑性收缩裂缝,因此,必须注意早期养护拌合之后,如运输和停放时间较长,坍落度损失将引起施工困难,此时,不允许再添加拌合水,以免大大降低强度和膨胀率补偿收缩混凝土的浇筑温度不宜超过35℃;
(3)补偿收缩混凝土浇筑后的保湿养护十分重要浇筑后,立即开始养护,养护时间不少于7d,以充分供应膨胀过程中需要的水分养护方法最好是蓄水,亦可洒水和用塑料薄膜覆盖;
(4)由于补偿收缩混凝土不泌水,凝结时间较短,所以,抹面和修整的时间可以提早,不宜过晚此外,在施工过程中,补偿收缩混凝土会产生少量的膨胀,这对模板不会产生危害,因此,不需对模板进行特别设计和处理10-9-5-3补偿收缩混凝土的应用1.补偿收缩应用补偿收缩混凝土的目的,是为了防止裂缝即在短龄期混凝土强度较小时,使混凝土膨胀,令混凝土不产生拉应力;即使在长龄期时,混凝土产生干缩,也比普通混凝土的干缩值要小,从而防止混凝土产生裂缝其抗渗性、耐久性也获得改善2.填充砂浆、混凝土
(1)用于装配式钢筋混凝土框架结构拼装时的锚固、连接
(2)用于各种钢筋混凝土预制件之间,以及梁、柱接头等处的锚固连接
(3)用于抢修及修补工程、非大体积的结构加固工程、混凝土及钢筋混凝土后浇带的灌缝连接等
(4)用于精密高速动力设备底座的灌浆或地脚螺栓等10-9-6水下不分散混凝土水下不分散混凝土技术是借助于混凝土外加剂—絮凝剂的应用,即在普通混凝土中加入絮凝剂后,使混凝土在水中浇筑不离析、不分散,水泥不流失,能自流平、自密实,使浇筑的混凝土优质均匀,凝结硬化后其物理力学性能和耐久性与普通混凝土类同10-9-6-1水下不分散混凝土专用外加剂—絮凝剂用于配制水下不分散混凝土的絮凝剂主要有以下几种1.合成或天然水溶性有机聚合物,如纤维脂、淀粉胶、聚氛乙烯、聚丙烯酰胺、羧乙烯基聚合物、聚乙烯醇等,这些材料可以增加新拌混凝土的粘度2.微细无机材料,如硅灰、硅酸铝(海泡石)、膨润土、硅藻土等,这些材料能增加新拌混凝土的保水能力,增加密实性3.有机水溶性絮凝剂,如带有轻基的苯乙烯共聚合物、天然胶、水溶性多糖聚合物、威兰树脂(WelanGum)等,这些材料也能增加新拌混凝土的粘度4.有机材料乳液,如丙烯酸乳液、石蜡乳液等,可提高水泥颗粒之间的吸引力目前,德国、日本、美国等以纤维素类絮凝剂为主,西欧以水溶性多糖聚合物絮凝剂为主,我国以水溶性有机聚合物为主市场上供应的主要为UWB絮凝剂UWB絮凝剂是由水溶性高分子聚合物和表面活性物质所组成,呈固体粉末,一般为浅棕色,掺量为水泥重量的
2.0%~
2.5%根据UWB型水下不分散混凝土絮凝剂技术条件,掺UWB絮凝剂的混凝土质量必须符合表10-130的规定,其混凝土配合比为水泥砂石水=
11.
452.
00.52,单位水泥用量为450kg/m3,絮凝剂用量为水泥重量的
2.5%,中砂、石子最大粒径为20mm掺UWB絮凝剂的水下不分散混凝土质量指标表10-130项目指标坍落度(mm)200±20坍扩度(mm)400~500泌水率(%)<
0.1凝结时间(h)初凝>5终凝<30水下落下实验悬浮物(mg/L)<150pH值<12混凝土抗压强度水中成型混凝土(MPa)期龄7d
16.0期龄28d
24.0水中和空气中成型混凝土试件抗压强度比(%)期龄7d>60期龄28d>70混凝土抗折强度水中和空气中成型混凝土试件抗折强度比(%)期龄7d>50期龄28d>60该絮凝剂与其他外加剂相容性好,可根据工程对水下混凝土的要求,复配其他外加剂,如各种减水剂、引气剂、调凝剂、早强剂等,从而配制成系统的水下不分散混凝土絮凝剂当前主要有五种不同的品种,见表10-131UWB絮凝剂主要品种表10-131品种名称质量指标应用范围UWB普通型同表10-130适用一般无特殊要求的水下工程UWB早强型初凝<3h,终凝<20h,其余同表10-130适用于潮差地段,水流较大以及抢险等快硬早强的水下工程UWB泵送型坍落度≥24cm,其余同表10-130适用于较大流动性,流动性损失小,长距离输送及灌注桩、狭壁、狭小异型结构混凝土UWB低发热型初凝>8h,终凝>36h,其余同表10-130适用于大体积水下混凝土浇筑、水下构筑物的连续浇筑UWB高性能型坍落度≥24cm水中混凝土强度≥40MPa抗冻融≥250d抗渗≥P9其余同表10-130适用于水下落差大,强度要求高,具有良好的施工性和耐久性的水下混凝土絮凝剂无毒无害,产品需密封包装,要防止在运输和储存时受潮,以避免引起性能变化,储存期一般为一年,不受潮可继续使用10-9-6-2水下不分散混凝土的性能1.新拌混凝土的性能新拌水下不分散混凝土性能与普通混凝土性能相比较具有以下特性
(1)高抗分散性可不排水施工,即使受到水的冲刷作用,也能使在水下浇筑的水下不分散混凝土不分散、不离析、水泥不流失
(2)优良的施工性水下不分散混凝土虽然粘性大,但富于塑性,有良好的流动性,浇筑到指定位置能自流平、自密实
(3)适应性强新拌水下不分散混凝土可用不同的施工方法进行浇筑,并可通过各种外加剂的复配,满足不同施工性能的要求
(4)不泌水、不产生浮浆,凝结时间略延长
(5)安全环保性好掺加的絮凝剂经卫生检疫部门检测,对人体无毒无害,可用于饮用水工程,新拌水下不分散混凝土在浇筑施工时,对施工水域无污染2.硬化后混凝土性能
(1)抗压强度掺絮凝剂的水下不分散混凝土与普通混凝土一样,遵守水灰比定则,强度受水灰比、水泥品种、胶结料用量、絮凝剂掺量、龄期等因素的影响水下不分散混凝土的水中成型试件的抗压强度与陆上成型试件抗压强度比称为水陆强度比,一般28d水陆强度比为70%以上
(2)静弹性模量静弹性模量与普通混凝土静弹性模量相近或略低一些
(3)干缩水下不分散混凝土比普通混凝土干缩值略大
(4)抗冻性水下不分散混凝土的抗冻性比普通混凝土略差,在抗冻性要求高的水工混凝土要掺适量引气剂
(5)其他如耐蚀性、抗渗性等与普通混凝土类同10-9-6-3水下不分散混凝土的配合比设计配制1.原材料水下不分散混凝土所采用的原材料除絮凝剂外,一般的施工可以使用与普通混凝土所用的水泥、水、粗骨料、细骨料等相同的原材料2.配合比水下不分散混凝土的配合比设计,一般指决定水泥、水、粗骨料、细骨料、絮凝剂及其他外加剂的组成比例其配合比除满足设计所提出的强度要求外,由于水下不分散混凝土的施工质量在很大程度上取决于其粘稠性和流动性,所以在配合比设计时更为重要的是满足水下施工的抗分散性和流动性的要求
(1)施工流动性的确定水下不分散混凝土在水下浇筑施工不可能进行捣固作业,靠其本身良好的流动性达到自流平、自密实为此,水下不分散混凝土的流动性在很大程度上决定了水下混凝土浇筑质量
(2)混凝土强度的配制对水下不分散混凝土的配置强度与陆上混凝土的配置强度的规律相近一般水下不分散混凝土的强度设计要求为20~40MPa其强度设计基本上遵循水灰比定则
(3)水灰比水灰比主要根据水下不分散混凝土的强度来确定的,同时考虑混凝土耐久性的要求其水灰比大小应统一综合考虑,并应采用其较小者作为设计水灰比这与普通混凝土水灰比设计相近
(4)单位用水量由于絮凝剂的掺入,水下不分散混凝土粘性大大提高,要使水下不分散混凝土达到自流平、自密实,得到流动性好的水下不分散混凝土,其单位用水量比普通混凝土要大得多一般坍落扩展度要达到45cm左右,水下不分散混凝土的单位用水量约为230kg/m3试配时还可加入减水剂、引气剂等并辅以调整砂率、选择粗骨料的最大粒径等方法,尽可能降低单位用水量
(5)单位水泥用量单位水泥用量是根据单位用水量和水灰比确定的水下不分散混凝土单位用水量大,因此单位水泥用量也大一般水下不分散混凝土强度≥20MPa时,单位水泥用量≥400kg/m3
(6)砂率与水下不分散混凝土的流动性有一定关系,其砂率大小应使水下不分散混凝土有适宜的流动性,以单位用水量最小来确定砂的细度模数越小,其砂率也应减少,一般控制在35%~45%为宜
(7)粗骨料最大粒径粗骨料的最大粒径与水下不分散混凝土抗分散有一定关系粗骨料粒径过大,混凝土在水下浇筑容易分离,且容易使混凝土过渡区产生缺陷,影响水下不分散混凝土的质量最大粒径的选择一定要和混凝土的质量、混凝土的经济性综合考虑,一般情况下最大粒径在40mm以下同时要求不得超过构件最小尺寸的1/4及钢筋间距的3/4
(8)絮凝剂和其他外加剂的掺量絮凝剂赋予水下不分散混凝土一定的粘稠性,使水下不分散混凝土在水下浇筑时不分散、不离析一般絮凝剂的掺量与混凝土的粘稠性大小有关,为此,絮凝剂的掺量可根据施工方法、施工条件等通过试验来确定,一般絮凝剂掺量占水泥重量的1%~
2.5%对于其他外加剂需进行与使用目的相适应的试验,一般絮凝剂与各种减水剂、引气剂等相容性都比较好
(9)含气量对于水下不分散混凝土含气量与一般混凝土要求相同,但在处于潮差段的水下不分散混凝土要求含气量达到5%3.试配和校准试配是水下不分散混凝土配合比设计中的一个重要阶段,混凝土试配量一般为15~30L,试配时,主要测定水下不分散混凝土的流动性、抗分散性、抗压强度等主要性能试配与原配合比设计有不符合之处,应通过用水量、水灰比、絮凝剂及外加剂用量、混凝土级配等加以调整当对施工的混凝土还有其他性能要求时,也要对其他项目进行试验4.搅拌水下不分散混凝土的搅拌与普通混凝土大致相同搅拌时将水泥、骨料与絮凝剂和其他外加剂同时加入进行搅拌约20~30s,然后加水搅拌,根据施工需要,若絮凝剂与流化剂同时使用,可根据运输时间、流化剂的流动性损失和施工条件等,可将流化剂采用后掺法,待运输后在现场附近掺入并进行搅拌30~40s由于水下不分散混凝土粘性大,要想制备匀质混凝土,最好采用强制式搅拌机,搅拌时间一般是2~3min,并应通过试验加以确定若施工现场不具备强制搅拌条件,也可采用正反转可倾式搅拌机进行搅拌,但搅拌时间需延长到3~6min若在搅拌车中加入絮凝剂进行搅拌时,根据搅拌车的搅拌能力,最短需搅拌5min以上当搅拌机内的水下不分散混凝土未全部排出时,不得投入下批材料进行搅拌,搅拌停止后,必须对搅拌机进行彻底清洗5.运输与浇筑
(1)运输水下不分散混凝土工程量大,必须在混凝土搅拌站集中搅拌再运往现场时,一般陆上运输有搅拌车或车载吊罐、料斗等,水上运输用吊罐、料斗等装在驳船上运往现场若在现场搅拌,现场运输必须考虑工程条件、施工环境、混凝土量、混凝土工作性能及经济性等一般现场运输方法有混凝土泵、吊罐或料斗、溜槽及手推车运输等棍凝土泵适用于现场较长距离运输,运距(水平压送)可达200m,运输量一般为9~30m3/h,一般大中型水下工程比较适宜吊罐或料斗运输对中小型水下工程比较适用,运输距离一般不超过50m,每次运输量为
0.5~
2.0m3/次溜槽适用于混凝土流动性较好、水深不超过2m的水下直接浇筑工程,运输量一般为30m3/h左右手推车适用水深不超过2m的小型水下工程,运输量为
0.05~
0.2m3/次,施工比较灵活,但由于水下不分散混凝土粘性大,卸车较困难,在混凝土运输结束时,应清选运输设备
(2)浇筑水下不分散混凝土的浇筑主要有导管法、泵送法、容器(吊罐、料斗)开底法、溜槽法、袋装法、模袋法、自流灌浆法等水下不分散混凝土导管法施工与普通混凝土导管法施工要求基本相同由于水下不分散混凝土的自流平性和抗分散性,很少出现水下流动带来的混凝土质量下降,其流动直径可达4~6m,所以在导管配置时,应考虑到水下不分散混凝土的特性浇筑时除要求能连续将混凝土供给料斗外,并应尽可能将料斗的容积加大,以保证混凝土连续浇筑在保证混凝土能连续浇筑的条件下,也可将尽管下端从混凝土中拔出
0.5m以内,使混凝土在水中自由下落,也能保证混凝土的质量导管法施工一般水流速度要求小于3m/s泵送法施工与普通混凝土基本相同但由于泵送水下不分散混凝土的管内压力损失一般为普通混凝土的2~3倍,有时会达到4倍,因此,在泵送较长距离时,必须扩大管径,降低输送速度,减少弯头,加大输送泵压等水下不分散混凝土泵送施工时,其水流速度要求小于3m/s容器开底法装有水下不分散混凝土的开底容器如料罐或料斗放入水下浇筑处后,浇筑时容器底必须易于开启,在不妨碍施工的情况下,宜尽量采用大容量的容器,底的形状以水下不分散混凝土能顺利流出为佳由于容器用吊车运输,可在垂直、水平部位灵活浇筑,施工技术相对导管法和泵送法要求较低,操作比较简便溜槽法一些小型工程可将水下不分散混凝土沿溜槽直接滑入浇筑的水下构筑物中,其溜槽长度一般为5~30m溜槽法要求水下不分散混凝土易于流动,溜槽与水平夹角一般应不小于60°无论哪种浇筑方法,在浇筑前应充分考虑运输与浇筑机具的配套与衔接,应对其机具进行认真检查,以防止出现故障6.模板与养护
(1)模板水下不分散混凝土的模板由于有垂直荷载、水平荷载作用及侧压力较大,所以模板必须能准确无误地确保所施工的构筑物的位置、形状和尺寸模板组装要求严密,大型模板应尽量在水上安装,模板组装和拆卸作业应力求操作简单、易行,注意安全
(2)养护水下不分散混凝土浇筑到水下后,在养护中不必对干燥、冻融等加以考虑虽然水下不分散混凝土有较大的粘性,对动水和波浪抵抗力较强,但还应采取相应的养护措施,在混凝土表面最好有所遮盖,以避免动水、波浪的冲刷和掏空混凝土浇筑后,要养护到混凝土达到必要的拆模强度,才能拆除模板10-9-6-4水下不分散混凝土施工要点1.絮凝剂是水下不分散混凝土的专用外加剂,其掺量对水下不分散混凝土性能有很大影响一般采用导管法、泵送法、模袋法等施工,其掺量建议为胶结料重量的
1.0%~
2.50%吊罐法、溜槽法、灌浆法等施工,其掺量建议为胶结料重量的
2.0%~
3.0%2.絮凝剂可使水下不分散混凝土的凝结时间延长,粘度加大,抗冻融有所降低可根据设计要求,与调凝剂、流化剂、引气剂等外加剂复配使用一般情况下,絮凝剂与其他外加剂有良好的相容性3.水下不分散混凝土搅拌时,絮凝剂可采用同掺法,与胶结料、骨料同时加入先干拌30s左右,然后加水搅拌,搅拌宜采用强制式搅拌机,加水后一般搅拌2~3min若采用正反转可倾斜式搅拌机,搅拌时间可适当延长4.水下不分散混凝土在水中浇筑很难进行振捣,需自流平、自密实,所以在施工时,要控制好流动性,一般坍落度应控制在35cm以上对于泵送法、灌浆法等要求流动性较大,一般坍落度控制在45cm以上5.水下不分散混凝土原材料中的胶结料一般大于400kg/m3,细骨料宜采用中砂,粗骨料石子最大粒为20~40mm,砂率一般为35%~45%,以保证混凝土有良好的自流平性和自密实性6.水下不分散混凝土掺加适量掺合料(如磨细矿渣、优质粉煤灰等),可以适当改善其施工性、物理力学性能和耐久性,并降低大体积混凝土水化热7.目前,配制水下不分散混凝土的专用外加剂VWB絮凝剂已形成系列产品,可根据设计要求选择不同品种的絮凝剂,以保证工程质量8.水下不分散混凝土在浇筑前要认真检查模板支护,浇筑的水下部位要清除浮泥、冲刷基底9.水下不分散混凝土在浇筑时,动水速度应小于3m/s水中落差一般应控制在
0.5m以内,必要时,水中落差要进行严格管理,以防混凝土质量下降及水质污染在混凝土硬化前若受动水、波浪等冲刷,要注意设置模板或苫布保护混凝土10.导管法施工时,浇筑范围应与混凝土流动半径、导管数量和位置相匹配11.水下不分散混凝土的施工组织应尽量紧凑,从供料、搅拌、运输到浇筑要做到秩序井然,不得混乱12.浇筑后,对浇筑的水下不分散混凝土流动面、扩展状态及填充状态要进行认真检查,以保证混凝土工程的质量一般由潜水员直接观察或利用测深锤进行测定本章引用规范标准1《硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥》(GB175)2《矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥及粉煤灰硅酸盐水泥》(GB1344)3《复合硅酸盐水泥》(GB12958)4《屋面工程设计规范》(GB50207)5《普通混凝土力学性能试验方法》(GBJ81)6《水泥胶砂强度试验方法》(GB/T17671)7《用作水泥混合材料的工业废渣活性试验方法》(GB/T12957)8《混凝土结构设计规范》(GB50010)9《普通混凝土力学性能试验方法》(GBJ81)10《混凝土强度检验评定标准》(GBJ107)11《粉煤灰混凝土应用技术规范》(GBJ146)12《混凝土外加剂》(GB8076)13《混凝土外加剂应用技术规范》(GBJ50119)14《混凝土质量控制标准》(GB50164)15《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》(GB1596)16《预拌混凝土》(GB14902)17《天然沸石粉在混凝土与砂浆中应用技术规程》(JGJ/T112)18《普通混凝土用碎石或卵石质量标准及检验方法》(JGJ53)19《混凝土泵送施工技术规程》(JGJ/T10)20《普通混凝土用砂质量标准及检验方法》(JGJ52)21《普通混凝土配合比设计规程》(JGJ55)22《民用建筑热工设计规程》(JGJ24)23《建筑工程冬期施工规程》(JGJ104)24《混凝土拌合用水标准》(JGJ63)25《胶粘剂拉伸剪切强度测定方法》(GB7124)26《树脂浇铸体拉伸性能试验方法》(GB/T2568)27《树脂浇铸体弯曲性能试验方法》(GB/T2570)28《混凝土结构工程施工质量验收规范》(GB50204)主要参考文献1吴中伟,廉慧珍.高性能混凝土.北京中国铁道出版社,19992迟培云等.现代混凝土技术,上海同济大学出版社,19993陈肇元等.高强混凝土及其应用.北京清华大学出版社,19924冯乃谦.实用混凝土大全.北京科学技术出版社,20015冯浩,朱清江.混凝土外加剂工程应用手册.北京中国建筑工业出版社,19996廉慧珍、张青.国内外自密实高性能混凝土研究及应用现状,(施工技术),19997杨嗣信主编.高层建筑施工手册.北京中国建筑工业出版社,20018王铁梦.建筑物的裂缝控制.上海上海科学技术出版社,19979朱伯芳.大体积混凝土温度应力与温度控制.北京中国电力出版社,199910冯浩,朱清江.混凝土外加剂应用手册.北京中国建筑工业出版社,1999。