高性能混凝土生产制备与外观质量控制论.docx

高性能混凝土生产制备与外观质量控制摘要：对高性能混凝土提出新的内涵，详细的阐述的高性能混凝土的制备方法及注意事项，不通过施工技术控制实现外观质量控制，具有一定的参考价值。关键字：高新能化 密实骨架堆积 制备技术 施工技术一、工程背景1、工程现状 最大宗的人工制备材料和最主要的建筑材料；中国约占世界的一半； 随着向经济社会的发展，大量的混凝土将应用于基础设施建设。 目前城市基础工程与野外没有区别；施工过程及维修过程环境污染很大，影响居民生活；2、存在的问题 （1）混凝土拆模后蜂窝麻面、水线、鱼鳞斑等缺陷仍很难避免，混凝土中的大气泡是产生蜂窝麻面的主要原因。因此需要研发一种新型的适用于高性能混凝土的减水剂，使混凝土自身具有良好的易密性和排气能力，又要有足够的抗离析泌水的能力。 （2）采用密实骨架堆积方法对高性能混凝土进行配合比优化设计，在降低单方混凝土中的水泥用量的同时，提高混凝土的工作性能、耐久性能和经济性能。混凝土中胶凝浆体应相对充足，减少混凝土表面蜂窝、麻面现象。 （3）在模板选定后脱模剂的选择非常重要，如果选择不当，对混凝土的外观质量影响很大，也将影响模板的重复使用。 （4）混凝土施工工艺，60% 取决于混凝土的质量，40%取决于施工控制。二、高性能化1、高性能混凝土新的内涵 根据100余座混凝土桥梁病害调查总结，首次提出了桥梁混凝土配合比设计的总体目标是:“结构防裂”和“结构强度”。开发桥梁高性能混凝土是实现该目标的有效途径。2、高性能混凝土的制备方法由于普通混凝土配合比设计将强度指标作为目标、以假定容重法或绝对体积法作为计算理论依据、以比重较大的砂石和水泥作为基本材料，并采用常规减水剂作为外加剂。可能导致混凝土拌和物水份多、均匀性差、坍落度损失大、黏聚性低、收缩量大、水化热高，比重大的骨料下沉、水份上浮，混凝土硬化后，形成了外分层和内分层结构，直接影响桥梁工程的质量和耐久性能。高新能混凝土制备： 发明新的设计理论密实骨架堆积法，确定粗骨料、细骨料、矿物掺合料的配合组成； 密实骨架堆积原理采用聚羧酸高效减水剂，降低用水量、提高工作性能；掺入矿物掺合料，改善骨料与水泥石间的过渡结构，抑制骨料与水份运动，消除内外分层现象；科学的施工养护技术，保证形成均匀的混凝土结构。 该项技术解决了高性能混凝土要求高强度、高流态、高耐久性能和体积变形小等难题，实现了“结构防裂”和“结构整体强度”的目标要求。 变形量对比曲线 耐久性曲线强度对比曲线三、制备技术1、原材料的选择 选用合适的原材料是高性能混凝土良好施工质量的前提。 （1）水泥：应选用同厂家、同品种、同强度等级、同熟料磨制色泽均匀的水泥，同时还应考虑水泥货源充足性、质量稳定性、与外加剂适应性等方面的因素。进行水泥化学成分分析及物理力学性能的检测，选用矿物中C3A含量较低、细度合适的普硅水泥，一般用P.O 42.5。 （2）粉煤灰：应选用同电厂、同品种、同等级、质量稳定且色泽一致的粉煤灰。粉煤灰可增加混凝土后期强度，减少混凝土自身体积收缩，还可改善新拌混凝土的和易性。建议选用需水量比98%左右的粉煤灰。 （3）集料：应选用同产地、同规格、同色泽，连续级配，含泥量和吸水率相对低的骨料。级配良好、含泥量低的骨料，不仅能减少水泥用量，且能降低混凝土干缩。通过级配分析和碱活性检测，一般选用细度模数2.3 3.0、含泥量3%、泥块含量0.5%的中砂作细集料；选用级配合理、含泥量1.0%且无碱活性的525mm连续级配碎石作粗集料。 （4）减水剂：选用与普通硅酸盐水泥适应性良好的聚羧酸系减水剂作为母体，同时复掺消泡成分，保证混凝土的含气量低、气泡直径小、且分散均匀，保证混凝土具有一定和易性的同时表面无宏观缺陷，改善混凝土的表观质量。2、消泡剂掺量的选取 高性能混凝土要求其拌合物色泽均匀，具有良好的和易性，不得出现离析和泌水。在泵送施工中保持良好的流动性能与粘聚性，这样才能使新拌混凝土易于灌注成型密实而不发生分层离析，硬化后外观质量较好。而水泥浆体的流变性能将直接影响着混凝土的工作性能，配制高流动性、高稳定性能的混凝土首先要求其水泥浆体应具有良好的流变性能。但为满足混凝土外观质量要求，减少表面气孔，高性能混凝土专用聚羧酸减水剂中必须掺入消除气泡的组分，实现低含气量的配制要求，但消泡剂的加入会影响混凝土的流动性能。试验研究分析了消泡剂掺量对水泥浆体流变性能的影响，为制备适宜高性能混凝土的专用聚羧酸减水剂提供理论数据和技术支撑。 水泥浆体的流变性能主要通过浆体的流动度、粘度、屈服应力三个指标来进行评定：水泥浆体粘度和屈服应力测定采用NXS-11A型旋转粘度计，通过对水泥浆体的流变曲线进行线性回归而得到；流动度的测定根据GB/T8077-2000混凝土外加剂匀质性试验方法进行。 采用马贝聚羧酸外加剂，P.O42.5水泥，水胶比0.33，减水剂掺量为0.6%，消泡剂掺量依次为为水泥的1、1.5、2、2.5、3、4、5。分析发现：随着消泡剂掺量的提高，水泥浆体呈现流动度逐渐降低而粘度、屈服应力逐渐增大的趋势，考虑到施工和易性，选择1-3的掺量进行混凝土的试配。高性能混凝土制备技术：采用在聚羧酸高效减水剂中掺入消泡剂、引气剂，采用“先消后引”的复配技术，利用消泡剂消除已产生的大气泡或泡沫，再引入直径为在20300m，且分布均匀，在不改变混凝土工作性能的前提下，消除混凝土表面的大气孔，并改善混凝土内部微观孔结构，提高混凝土的抗冻性、抗渗性以及耐久性。通过对坍落度、坍落度损失和强度因素的综合考虑，选择消泡剂和引气剂掺量分别为0.2%和0.3%复配，混凝土坍落度损失较小且混凝土强度相对较高。3、配合比设计与拌合实际配合比设计分析：采用密实骨架堆积理论和普通混凝土配合比计算方法分别进行混凝土配合比试配，试配的C40混凝土配合比，3天、7天、28天、56天抗压强度与抗折强度对比。消泡剂的掺量2最佳。 外观对比4、有关事项（1）水泥等级宜用P.O42.5，不宜选用高等级水泥。（2）、水泥、粉煤灰等原材料，最好制备同一批的构件时采用同批次的材料，如果需要更换，应进行成型试件的对比分析。（3）、混凝土浇筑设备、人员、钢筋等，不得含有或黏贴有影响混凝土色差的污物。（4）、养护设备、水源、薄膜等应干净亮澈。（5）、模板撤除时间最好大于48小时。否则，要选用早撤除模板的专用模板剂。四、施工技术1、专用脱模剂 采用钢模板进行试验。在模板选定后脱模剂的选择非常重要，如果选择不当，对混凝土的外观质量影响很大，以下介绍几种常用的脱模剂： （1）、BT-20模板漆：其工作机理为：该漆是由水分子和成膜剂微粒组成的乳化剂，乳化剂的水分子包围在成膜剂微粒周围，使憎水基团朝向内部，亲水基团朝向外部，形成带电的胶团粒子，由于同性电荷的相斥作用，胶团粒子均匀分散使溶液保持均质，微粒间保持能量平衡；成膜后，随着乳化剂中水分子的不断蒸发，微粒间的能量平衡被破坏，成膜剂微粒互相接触连成一体，最终在模板表面形成薄薄的油层，由于油层的憎水性，使得模板与混凝土之间的粘结力减小，达到润滑、隔离目的。其优点为：光洁度高、隔离和润滑的作用强、附着力好、耐磨耐碱性能优越、脱模吸附力低。 （2）皂化水性脱模剂 为乳化类皂化油脱模剂，对减少混凝土表面气泡有一定作用，施工操作省时且价格便宜；但脱模后的模板表面较易形成浆体薄膜，模板清理比较困难，不利于模板的重复利用。 （3）食用油 为油类脱模剂，对减少气泡的作用略弱于为皂化油脱模剂，施工操作省时，脱模后模板较易清理，有利于模板的重复利用；但食用油脱模剂价格较高，在施工过程中油性脱模剂不易干，容易污染钢筋。 （4）地板腊 为固体类脱模剂，其方法是在模板使用前对模板充分打腊，在模板表面形成一层很薄的隔离层，对减少气泡有积极作用，脱模后模板易清理，有利于模板的重复利用。但地板腊脱模剂价格较高，打腊工作量大。2、生产过程的控制 生产拌制混凝土时，必须严格按经审批的混凝土配合比和确定的原材料进行配料，不得随意更改。 混凝土搅拌站应根据气温条件、运输时间(白天或夜晚)、运输距离、砂石含水率的变化、混凝土坍落度损失等情况，及时适当地对原配合比(水胶比)进行微调，以确保混凝土浇筑时的坍落度能够满足施工现场的需要。 严格执行混凝土进场交货验收制度，由搅拌站人员向项目部试验人员和监理工程师逐车交验，交验的内容有目测混凝土外观色泽，有无泌水离析，试验员对每车混凝土的坍落度进行取样检测及温度测试，是否符合原定的技术要求，并做好记录。如遇混凝土坍落度或温度等超出其允许范围的混凝土，严禁使用，坚决退回。3、模板制作要求 模板工程是高性能混凝土施工控制的中心环节，应根据结构形式、质量目标及荷载大小等因素应精心设计、精心制作、精心施工，以提高外观效果。模板设计的原则应遵循简单合理、拆装方便、支撑牢固。 模板采用定型钢模板，保证强度和刚度；在混凝土正压力和侧压力的作用下不允许出现变形，保证结构的尺寸准确、断面一致，保证墩的外观质量；同时，要求具有一定的光洁度和平整度。 模板制作时，应在胎架上进行模板节段的试拼装和匹配，待模板节段加工制造完成并分类编号后，拆除拼装接头，运至工地安装。 根据计算确定模板的对拉螺栓数量，对拉螺栓孔的布置应对称、均匀；运输、堆放和装拆中应控制模板的变形。 模板表面应打磨、抛光，保证表面光洁度。在钢模阴角处应设止水橡胶条，模板倒角处宜设计为企口接缝，并宜粘贴防水胶带。模板安装拼缝应采用密封条涂贴（双面胶或者硅胶粘），防止漏浆现象。模板尽可能减少缝，接缝位置整齐有序。模板应该尽量使用公母榫设计以减小模板拼接产生的错台。4、混凝土拌合 拌合混凝土前，应将外加剂搅拌均匀； 搅拌时间宜比普通混凝土延长2030s； 配料时，应提前将粗、细集料翻拌均匀，宜在距离地面0.5m以上高度处铲料；应实时测定粗、细集料含水率，动态调整混凝土施工配合比； 拌合物应无泌水、分层、离析及矿物掺合料上浮等现象，在出机时和入模时均需进行坍落度测试，满足配合比设计要求。5、浇筑与养护 混凝土运送到位后，利用吊车、吊斗、串筒进行下料。浇筑时采用插入式振动棒分层捣实。振动棒与侧模保持5-10cm的距离。浇灌混凝土过程中，专人检查和测量模板变形和接缝的情况，如有变形、漏浆等现象立即停止浇灌，并及时采取措施处理。 混凝土浇筑前，对模板、钢筋、预埋件等进行检查，清除杂物和积水，隐蔽验收合格后方可浇筑混凝土。 在正式浇筑混凝土前，做好技术交底工作，落实操作人员岗位职责、作业班次、交接时间和交接制度。浇筑过程必须有专人指挥、合理调度、振捣有序、监控检查模板。 搅拌罐车运输混凝土到达浇筑现场时，应高速搅拌30-60s，再将拌合物卸出。当拌合物坍落度损失超过规定值时，宜按预先的试验确定外加剂掺量掺入外加剂，待高速搅拌90s后，将拌合物卸出，严禁向拌合物中加水。 混凝土按分层浇筑、分层振捣，每层浇筑厚度不超过1.25倍的振捣有效半径，一般不宜超过30cm。插入式振捣棒移动间距不大于振捣棒作用范围的1.5倍。一般每点振捣30-35s。振捣时注意钢筋密集及洞口部位，不得出现漏振、欠振或过振。每一振点延续的时间以混凝土的下沉较小，表面出现浮浆和不再有大量气泡上冒为止。为使上下层混凝土结合成整体，上层混凝土振捣要在下层混凝土初凝之前进行，并要求振捣棒插入下层混凝土5 -10 cm。 结构预埋件、预留孔洞周边、钢筋密集处、施工缝等特殊部位的混凝土浇筑。可用小的振捣器，指定专人负责下料，加强混凝土振捣工作，做到不漏振、不过振，确保混凝土密实。 整个浇筑过程派专人随时观测模板、支架、钢筋、预埋件等有无位移，发现问题，及时采取措施处理。设专职试验员，负责监控混凝土质量，检测混凝土坍落度，不合格的混凝土不得进行浇筑。 做好混凝土浇筑记录，并按规定取样制作混凝土试件。 混凝土的早期养护派专人负责，使混凝土裸露的表面随时处于湿润状态。拆模之前就对混凝土充分洒水进行养护，使水分通过混凝土和模板的间隙渗入混凝土表面。拆模后在混凝土表面自动喷水养护，并保证塑料薄膜内有凝结水。边角接茬部位要严密并压实，养护时间不少于7天。 混凝土拆模依据以同条件试块强度达到5 MPa为准，混凝土强度等级达到设计要求后方可拆除支架。参考文献：（1）封闭混凝土高能延迟膨胀剂及制配方法发明专利，武汉理工大学。（2）高性能混凝土生产制备与外观质量控制四川省交通运输厅公路规划勘察设计研究院。（3）混凝土结构工程施工质量验收规范（GB50204-2002）