混凝土耐久性的施工管控途径

混凝土耐久性的施工管控途径

 

1原材料选择和质量控制   1.1水泥   根据设计图纸对高性能混凝土结构耐久性指标的要求选择合适的水泥品种,对一般要求的高性能混凝土结构,主要选择硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥,混和材宜为矿渣和粉煤灰;对有耐硫酸盐侵蚀要求的高性能混凝土结构可选用中(高)抗硫酸盐硅酸盐水泥。为保证高性能混凝土的施工性能和增强结构体积稳定性,应选择C3A含量为6%~8%,碱含量≤0.6%,氯离子含量≤0.2%,游离氧化钙≤1.0%的水泥。   1.2骨料   骨料体积约占高性能混凝土体积的65%以上,细骨料应选用质地均匀坚固,细度摸数为2.6~3.0,含泥量≤2%,氯离子含量≤0.02%,无潜在碱骨料反应危害的天然中粗河砂。粗骨料应选用最大粒径<31.5mm的级配合理,粒形良好,质地均匀坚固,含泥量≤0.5%,氯离子含量≤0.02%,针片状含量<5%,压碎指标<8%,无潜在碱骨料反应危害的碎石。现场应配备专用砂、碎石筛洗设备,砂中8mm以上的颗粒应筛除,为保证碎石级配符合规范要求,现场可采用二级配或三级配进行调整。   1.3矿物掺和料   在混凝土中掺入优质粉煤灰、磨细矿渣等活性矿物掺和料,是配制高性能混凝土的主要技术途径。活性矿物掺和料细微颗粒均匀分散到水泥浆中,能改善混凝土的和易性,同时能填充水泥石孔隙,改善混凝土的孔结构,提高混凝土的后期强度和密实度,从而达到高性能混凝土结构要求的抗渗性。另外,活性矿物掺和料的掺入取代部分水泥,降低了混凝土的初期水化热,能减小结构温度裂缝的产生,同时降低了混凝土的碱含量,能抑制碱骨料反应的发生,从而达到高性能混凝土结构要求的体积稳定性。选用粉煤灰应优于二级,烧失量<3%,氯离子含量≤0.02%;矿渣粉应优于S95级,烧失量<1%,氯离子含量≤0.02%。   1.4外加剂   外加剂应选用性能优越的以聚羧酸盐高效减水剂为主的多功能复合减水剂。聚羧酸盐高效减水剂是一种高性能化、绿色化的新型减水剂,掺0.2%~0.3%就可以大大降低水胶比,增加流动度,改善混凝土孔结构和密实程度;聚羧酸盐高效减水剂与水泥适应性好,保坍性好,并且对水泥凝结时间影响较小,可很好地解决减水、引气、缓凝、泌水等问题;使用聚羧酸盐高效减水剂,可用更多的矿渣和粉煤灰取代水泥,降低水化热和碱含量,提高高性能混凝土结构的耐久性能。但应注意使用聚羧酸盐高效减水剂拌制的高性能混凝土中易产生不稳定的大气泡,应要求厂家在生产过程中采用先消后引技术,避免这类气泡的产生。   1.5拌和用水   拌制高性能混凝土的用水应做水质分析检验,指标符合现行5混凝土拌和用水6标准及5客运专线高性能混凝土暂行技术条件6要求的[2],可用于拌制高性能混凝土。当结构处于氯盐环境时,拌和水中的氯离子应<200mg/L。   2配合比设计参数控制   高性能混凝土配合比应根据耐久性设计强度等级、耐久性指标、原材料品质及施工工艺对工作性的要求,通过计算、试配、调整等步骤确定,配制的高性能混凝土拌和物应满足施工要求,配制成的高性能混凝土应满足设计强度、耐久性等质量要求。因而应对配合比主要设计参数进行控制。   2.1水胶比   水胶比是决定高性能混凝土孔结构和孔隙率的主要因素,低水胶比是高性能混凝土的配制特点之一,为达到高性能混凝土的低渗透性,保证其耐久性,无论设计强度高低,水胶比一般都不大于0.42,以保证高性能混凝土的密实。   2.2胶凝材料用量   基于耐久性的需要,单位体积高性能混凝土的胶凝材料用量不能太小,但也不能过大,过大会增大高性能混凝土的收缩,使结构产生裂纹。在强度、原材料相同的条件下,胶凝材料用量小的混凝土耐久性通常要优于胶凝材料用量大的混凝土[3]。一般情况下,C30及以下高性能混凝土不宜超过400kg/m3,C35、C40高性能混凝土不宜超过450kg/m3,C50~C60高性能混凝土不宜超过500kg/m3。   2.3砂率   砂率主要影响高性能混凝土的工作性,可根据胶凝材料用量、粗细集料的级配及泵送要求等因素进行选择。一般情况下,高性能泵送混凝土的砂率控制在36%~43%较理想,小于36%时和易性变差,施工操作困难,密实度降低,超过43%时将增大高性能混凝土的收缩,对抗裂不利。   2.4单位用水量   单位用水量是保证高性能混凝土拌和物流动性的基本因素,但用水量大,胶凝材料用量增大,高性能混凝土结构易产生干缩裂纹。一般情况下,高性能混凝土的单位用水量应小于160kg/m3。要减小单位用水量除掺加高效减水剂、优质粉煤灰外,可适当掺加引气剂。掺入引气剂后,配制的高性能混凝土中形成很多封闭的气泡,切断毛细管的通路,可使结构的抗冻性得以提高。   3施工工艺控制   3.1拌制   高性能混凝土中一般掺有30%及以上的活性矿物掺和料,为防止搅拌的均匀性、稳定性差而影响结构的耐久性,应采用卧式强制搅拌机集中拌和,微机控制计量,保证胶凝材料、外加剂及水计量误差在±1%,砂、石材料在±2%,严格控制搅拌时间在90~120s。拌制过程中要经常检查高性能混凝土的坍落度和含气量,检测砂、石料含水率并及时进行调整。   3.2运输   为保证高性能混凝土浇筑工作的连续性,使结构不出现冷缝而形成薄弱层,同时防止高性能混凝土运到浇筑地点时产生分层、离析、漏浆,达不到要求的坍落度和含气量等性能而降低结构的耐久性,应采用与搅拌机搅拌能力相匹配的搅拌车、输送泵运输。运输过程中,应根据不同季节对运输设备采取保温隔离措施,以防局部高性能混凝土温度升高或受冻,降低高性能混凝土结构的耐久性。#p#分页标题#e#   3.3浇筑   高性能混凝土结构保护层可以阻止外界腐蚀介质的渗入及冻融损害,并预防钢筋锈蚀,浇筑前应仔细检查保护层厚度。高性能混凝土拌和物的温度、坍落度和含气量,对高性能混凝土结构的抗裂性、抗冻性有重大影响,应严格控制。入模温度高,内外温差大,易出现温度应力裂纹;坍落度过大,易出现泌水、分层离析;含气量不足,结构的抗冻性会降低。冬季施工时高性能混凝土的入模温度不宜低于10℃,夏季施工时高性能混凝土的入模温度不宜高于30℃。在干燥、风速大的环境下浇筑高性能混凝土时应采取防风措施,防止高性能混凝土失水过快,形成表面裂缝,降低结构的抗渗能力,加速钢筋锈蚀。浇筑自由倾落高度大于2m的高性能混凝土时,为防止产生离析而影响结构的耐久性,应架设串筒,浇筑面较大时应增加串筒数量,串筒间距布置以2m左右为宜。浇筑铁路客运专线预制箱梁高性能混凝土结构时,宜使用2台汽车泵从腹板处相向对称浇筑,先底板后腹板,浇筑腹板时要控制浇筑速度,防止箱内翻浆,影响腹板高性能混凝土的密实度。浇筑大体积高性能混凝土结构,为防止结构产生温度裂缝而降低结构的耐久性,应采用分层连续推移的方式浇筑,分层厚度40~50cm为宜,并采取预设循环冷却水系统等降温措施。   3.4振捣   在浇筑过程中,应采用插入式高频振捣器及时将浇筑的高性能混凝土均匀振捣密实。振捣棒应快插慢拔并插入下层5~10cm,振捣时间以20s左右为宜,插点要分布均匀,插点间距以40~50cm为宜,振捣棒不能碰撞钢筋及模板,不得欠振或过振。   3.5养护   高性能混凝土初凝后,如果长时间暴露在大气中不及时进行养护,同普通混凝土一样会产生收缩、干缩,并加速碳化,从而降低高性能混凝土结构的耐久性,因此应加强新浇筑高性能混凝土的养护工作。新浇筑高性能混凝土的养护通常可采用潮湿养护、喷涂养护剂、保温养护等方法[4],具体应结合结构所处环境条件和结构类型选用合适的养护方法。   3.6拆模   拆模时机对高性能混凝土结构耐久性有很大的影响。如果拆模时结构表层高性能混凝土与环境之间的温差太大,容易导致高性能混凝土接触空气时降温过快而造成结构开裂。一般情况下,结构表层高性能混凝土与环境之间的温差应小于15e。当有大风或气温急剧变化时拆模,高性能混凝土表面容易出现干裂或产生结构裂纹,降低高性能混凝土结构的耐久性。因此在施工中要正确把握拆模时机和采取适当的拆模方法,如在炎热或干燥季节,应采取逐段拆模,边拆边盖,边拆边浇水或边拆边涂养护剂的拆模工艺。   4结语   高性能混凝土施工用原材料、配合比及运输、浇注、振捣、养护、拆模等每一环节的任一影响因素控制不当,都可能导致高性能混凝土结构耐久性的降低,减少结构使用寿命,因此应对施工中的各个环节、各个影响因素引起高度重视,并采取有效的控制措施。