高性能砼施工技术浅析论文

时间:2023-04-30 19:33:14 论文范文 我要投稿
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高性能砼施工技术浅析论文

  论文摘要:随着国民经济建设和交通事业的飞速发展,普通铁路已经不能满足社会需要,新建铁路专线隧道横断面较大,且列车行驶是速度较高,隧道维修有一定的时间限制,对隧道衬砌的安全性、耐久性和防水性要求提高。普通砼虽然有高强度等特点,但是寿命短,为了正常使用维修费用高,已经不能满足要求。为了使砼结构满足安全性,实用性和耐久性等要求,提出了高性能砼的设计施工。

高性能砼施工技术浅析论文

  论文关键词:高性能砼 水泥 外加剂 配合比 浇筑 养护

  高性能砼与普通砼相比,其抗拉、抗弯、抗裂及耐磨、耐冲击、耐疲劳、任性等性能都有显著提高,满足了安全性、实用性和耐久性的要求。从而要有严格的质量要求。隧道衬砌要求砼有抗渗性、抗冻性、抗侵蚀性、耐久性、安全性等性能。在施工过程中,特别是原材料要求极为严格,砼配制、搅拌、运输、浇筑、养护都极为重要。

  1原材料的基本要求

  1.1水泥

  水泥是砼的主要胶凝材料,水泥的抗压强度,抗折强度,安定性和凝结时间必须检验合格。隧道高性能砼优先使用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥。硅酸盐水泥的主要特性为早期强度及后期强度均高,水化热较高,耐磨性、抗冻性均较高;但耐热性、耐水性和抗腐蚀能力较差。普通硅酸盐水泥是掺有少量活性材料的硅酸盐水泥,特性和适用范围,与硅酸盐水泥基本相同,但早期强度和水化热低于硅酸盐水泥。

  1.2骨料

  高性能砼的工作性、强度和耐久性对骨料更加敏感。骨料是砼重要组成部分,在水泥砼混合物中的体积和重量均占据了水泥砼的70%以上,占有绝大多数,其几何特性、物理性能、化学成分等对砼早期的工作性能,硬化后的力学性能和耐久性能都存在不可忽视的影响。其影响因素有颗粒级配、含泥量、碱活性和有害物质含量等。

  1)合格的颗粒级配可以降低砼的空隙率,提高密实度,提高砼强度;

  2)含泥量过大,不应超过5%。超标1%就会使砼强度降低3MPa~5MPa,同样会降低含气量,影响砼耐久性;

  3)碱活性超标,会造成砼中来自水泥、粉煤灰、减水剂中可溶性碱与骨料中某些组分之间发生碱集料反应,使砼膨胀开裂。经碱集料反应试验后,由砂配制的试件无裂缝,酥裂,胶体外溢等现象,在规定试验龄期的膨胀率应小于0.01%;

  4)有害物质含量,会降低砼强度,硫酸盐和硫化物产生体积膨胀,引起应力,砼开裂,从而耐久性降低。

  细骨料不宜使用山砂,不得使用海砂,应采用河砂;粗骨料必须使用多级配碎石,若使用卵石,必须是多个破碎面的卵碎石,且必须是多级配的。另外,经研究表明适量石粉能改善砼拌合物和易性,减少砼胶凝材料用量,适量的粉尘还能起到填充料的作用,对于提高砼强度有利,同时还能改善砼抗渗性能。但过高的石粉含量会引起砼收缩增大。≤铁路砼与砌体工程施工及验收规范≥(TB10210-97)中规定:配置C30砼时,石粉(小于0.08mm颗粒)含量不能大于10%。但实际工程当中人工砂石生产系统制造的远高于此标准,经有关方面研究石粉含量介于16%~21%之间时,砼性能较优。

  1.3水

  拌制砼用的水,应采用纯净的水,不得采用含有影响水泥正常凝结和硬化的油类、糖类等有害杂质的水。

  1.4外加剂

  高性能砼主要就是掺加外加剂来改善砼工作性和耐久性。应使用高性能优良的外加剂。

  首先,粉煤灰会对砼的工作性能有显著改善。

  1)粉煤灰是由大小不等的球状颗粒的玻璃体组成,表面光滑致密,在砼拌合物中能起到滚珠润滑作用;

  2)新拌砼中水泥颗粒易聚集成团,粉煤灰的掺入会有效分散水泥颗粒,使砼拌合更加均匀;

  3)替代水泥减少水泥用量,减少水的用量,从而降低水灰比,减少泌水和离析;

  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观质量,也保证了内在质量。

  其次,粉煤灰提高高性能砼耐久性。

  1)火山灰效应,粉煤灰取代部分水泥,不仅能降低砼有效含碱量,还能产生物理化学作用抑制碱-骨料反应。粉煤灰中含有的酸性氧化物和水泥水化产生Ca(OH)2反应,使骨料周围的碱金属离子及氢氧根离子减少。从而削弱碱-骨料反应;

  2)提高砼的抗渗性,粉煤灰颗粒分布水泥之间,增加砼密实性,减少水泥用量,降低了水化热,从而即减少了砼本身的收缩和开裂,又提高了砼的抗侵蚀能力;

  3)掺加粉煤灰可以提高砼本身抗氯离子渗透性,砼密实性明显改善,电通量指标明显下降,防水砼要求粉煤灰惨量小于20%。

  然而,粉煤灰砼应用与隧道衬砌存在凝结时间慢和早期强度低的问题。

  另外,减水剂也是必不可少的。减水剂可以在保持一定强度的情况下,减少用水量。普通减水剂可以减少用水量5%~20%,增加砼密实性,提高砼强度和耐久性:使泌水率减少,有利于减少砼离析,改善砼工作性;砼的引气量和强度是影响砼抗冻性的主要因素,砼强度越高,抗冻性越好;水灰比越小抗冻性越好。

  经试验结果表明,聚羧酸减水剂在分子结构、减水率、泌水率、引气量、塌落度保留值、凝结时间差、收缩率方面较优。该减水剂的减水率大于20%。

  2砼配合比的设计

  长大隧道要求使用高性能砼,设计使用年限100年,还有抗渗防冻等要求。施工中惨有粉煤灰和高效减水剂、防水剂等。配合比设计步骤。

  2.1水泥用量和水灰比

  砼不允许出现裂缝,采用低水化热水泥,水泥用量不超过500kg/m3。

  2.2粉煤灰惨量的确定

  耐久性砼要求粉煤灰掺量大于20%,可高达60%。

  2.3砂率

  采用较低砂率一方面可以降低用水量,同时增加骨料在砼中的比例,从而降低砼自身的电通量。另外,可以减少砼收缩。

  2.4减水剂选择及用量

  根据相容性试验,确定其用量。

  2.5水胶比和砂率的调整

  水胶比以0.01或0.02为基准调整砂率,以确定最佳配合比。 高性能砼要求除了强度要求外,砼耐久性应采用水灰比和水泥用量,选用优质、颗粒级配良好的骨料,并根据环境要求选择外加剂;拌合物和易性关系到质量均匀、密实等性能及工作性,和易性包括流动性、粘聚性及保水性;砼凝结时间与水泥的凝结时间有关,与水灰比有较大关系,根据一些试验,在相同温度条件下,砼的初凝时间约比水泥标准试验的初凝时间延长一倍以上;在低温浇筑砼时,砼拌合物必须具有一定的抗冻性能和早强性能。

  3施工过程的管理和后期养护

  3.1砼的配制与搅拌

  在砼生产过程中,应注意控制原材料的计量偏差,砼拌合物应采用自动计量装置,水泥。水掺合料、外加剂的称量误差在±1%之间,骨料控制在±2%左右。对集料的含水率的检测,每以工作班不少于3次,如有异常情况要重新检验。按照实测含水率调整用水量、粗、洗、细骨料用量。砼搅拌时的水泥温度:南方不宜高于60℃,北方不宜高于50℃,且不宜低于10℃。

  在开工之初,应对所选用水泥、砂、碎石、掺合料、外加剂等原材料制作抗冻融循环、抗渗性、抗氯离子渗透性、抗裂性、抗钢筋锈蚀和抗碱-骨料反应的耐久性试件各一组,进行耐久性试验。

  砼拌合物应拌合均匀,颜色一致,不得有离析和泌水现象。强制式搅拌机1000最短搅拌时间至少2min。砼拌合物应随时进行塌落度、含气量、泌水率、入模温度等进行检测。

  3.2砼运输

  砼的运输能力应该满足施工需要,使浇筑工作不间断,保持均匀性,不出现分层离析现象。否则,要对砼拌合物进行二次快速搅拌。严禁在运输过程中向砼拌合物加水。

  3.3砼浇筑

  对大方量砼浇筑,应事先制定浇筑方案。砼入模前,应采用试验设备测定砼的温度、坍落度、含气量、泌水率、坍落度损失率等工作性能。只有拌合物性能符合设计或配合比要求的砼方可入模浇筑。入模温度一般控制在5℃~25℃之间。砼浇筑时的自由倾落高度不应大于2m;当大于2m时,应采用滑槽,串筒,漏斗等器具辅助输送砼,保证砼不出现分层离析现象。砼浇筑过程当中应采用分层连续推移的方式进行,间歇时间不得大于90min,不得随意留置施工缝。新浇筑砼温度与邻接的已硬化砼温度不得大于15℃。砼搅拌、运输及浇筑的全部时间不应超过砼的初凝时间。同一施工段的砼应连续浇筑,并在底层砼初凝之前将上一层砼浇筑完毕,上下层应不少于1.5m。

  3.4砼振捣

  可采用插入式振捣棒,附着式平板振捣器,表面平板振捣器等振捣设备。振捣时应避免碰撞模板,钢筋。采用插入式振捣器振捣砼时,每一振捣时间应以砼表面呈现浮浆且均匀平整、不再出现大量的气泡和不再有显著沉降为准。一般不会超过30s,避免过振。若需要变换振捣位置时,应首先竖向缓慢将振捣器拔出,然后将振捣器移至新位置,不的将振捣器放在拌合物中平拖。

  3.5砼的养护

  砼浇筑成型后水泥硬化还需要一定数量的水分,一般砼浇筑完后,天然空气相对湿度较低砼中水分容易蒸发,应尽快洒水养护,抗渗要求的砼赢不少于14d。当气温低于5℃时,不得洒水,应覆盖保温。在任意时间内,砼养护水的温度要小于砼表面温度,之间温差不得大于15℃。砼养护期间应采取保温措施,防止砼表面温度受环境因素影响而发生剧烈变化。养护期间砼的内部与表层、表层和环境之间的温差不宜大于20℃。砼养护期间应对有代表性的砼结构进行温度控制,采取同条件养护记录。防止砼受温、湿度的侵蚀,使水泥水化作用顺利进行,砼达到预期的强度和抗裂能力。

  上述就是高性能砼的生产过程,原材料和外加剂起着重要作用,直接决定砼的高性能,生产过程和后期养护质量检测都是影响高性能砼的因素,但是,高性能砼才刚刚兴起,许多方面不够成熟,特别是外加剂还需要进一步研究。

  参考文献

  [1]杨理准,武吉中,余军.公路施工手册基本作业[S].北京,1992.

  [2]刘艳青.铁路客运专线隧道主要技术标准与施工关键技术.铁科院(北京)工程咨询有限公司.

  [3]TB10003.铁路隧道设计规范.

  [4]TB10210-97.铁路砼与砌体工程施工及验收规范.

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