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1、免振搗自密實混凝土技術(shù)及工程實踐免振搗自密實混凝土是高性能混凝土的一種，其最主要的性質(zhì)是能夠在自重下不用振搗，自行填充模板內(nèi)的空間，形成密實的混凝土結(jié)構(gòu)。此外它還具有良好的力學性能與耐久性能，這是一種從混凝土拌合物開始直至硬化后的使用期都被全面考慮的高性能混凝土，其優(yōu)越性主要表現(xiàn)在：1.提高混凝土的密實性和耐久性，避免漏振、過振等施工中的人為因素以及配筋密集、結(jié)構(gòu)形成復雜等不利條件對施工質(zhì)量的影響。2.降低作業(yè)強度，節(jié)省勞力、振搗機具和電能消耗。3.可消除振搗噪聲，改善環(huán)境，緩解施工擾民的矛盾。4.簡化工序，縮短工期，提高效率。第1章 制備原理免振搗自密實混凝土具有高工作性能，表現(xiàn)為具備高流動2、性，高抗分離性，高間隙通過能力和高填充性。榨流變學理論，新拌混凝土屬賓漢姆流體，其流變方程為=0+，（為剪切應力；0為屈服剪切應力；為塑性粘度；為剪切速率）。0是阻止塑性變形的最大應力，在外力作用下混凝土拌合物內(nèi)部產(chǎn)生的剪應力0時，混凝土產(chǎn)生流動；是混凝土拌合物內(nèi)部阻止其流動的一種性能，越小，在相同外力作用下流動速度越快，由此可知，屈服剪應力0和塑性粘度是可反映混凝土拌合物工作性的兩個主要流變參數(shù)。與普通混凝土采用機械振搗時因觸變作用令0大幅減小，使振動影響區(qū)內(nèi)的混凝土呈液化而流動并密實成型的道理相似，制備免振搗自密實混凝土的原理是通過外加劑、膠結(jié)材料和粗細骨料的選擇搭配和精心的配合比設計，使3、0減小到適宜范圍，同時又具有足夠的塑性粘度，使骨料懸浮于水泥漿中，不出現(xiàn)離析和泌水問題，能自由流淌充分填充模型內(nèi)的空間，形成密實旦均勻的結(jié)構(gòu)。首先，采用高效減水劑可對水泥粒子產(chǎn)生強烈的分散作用，高效減水劑在水泥粒子界面的吸附和形成的雙電層，使水泥粒子間產(chǎn)生靜電斥力作用，拆散其絮凝結(jié)構(gòu)，釋放它們約束的水，水泥粒子間相互滑動能力增大，使混凝土開始流動的屈服剪應力引降低，獲得高流動性能，同時能有效控制混凝土用水量，保證力學與耐久性要求。另一方面，免振搗自密實混凝土應具有較好的抗分離性。試驗表明，離析的混凝土在通過間隙時，粗骨料會產(chǎn)生聚集而阻塞間隙，難以填充模板和保持拌合物均質(zhì)。混凝土離析的主要原因是4、0和過小，混凝土抵抗粗骨料與水泥砂漿相對移動的能力弱。由此可知，屈服剪應力0和塑性粘度既是混凝土開始流動的前提，又是不離析的條件。混凝土拌合物的漿固比和砂率值，對工作性有很大影響，漿固比越大流動性越好，但過大對硬化后的體積穩(wěn)定性不利；砂率適宜，粗骨料周圍包裹足夠的砂漿，不易在間隙處聚集而影響填充和密實效果，提高了拌合物通過間隙的能力。免振搗自密實混凝土的工作性能是研究重點，要從流動性、抗分離性、間隙通過性和填充性4個方面統(tǒng)一考慮，解決流動性與抗分離性的矛盾，從而提高間隙通過能力和填充性。此外，還要解決混凝土的高工作性與硬化混凝土力學與耐久性能的矛盾。第2章 工作性能評價免振搗自密實混凝土的工作5、性能的研究和評價方法是其制備和施工質(zhì)量控制的基礎，關(guān)于混凝土工作性評價，國內(nèi)外試驗方法很多，難以用一種方法來全面反映混凝土拌合物的工作性。故采用綜合多種試驗并與基本流變參數(shù)相聯(lián)系的方法評價免振搗自密實混凝土的工作性。第1節(jié) 綢落度與擴展度試驗通常新拌混凝土的工作性宏觀上采用現(xiàn)落度、擴展度來表示，它們主要由0決定， 0越小，坍落度和擴展度就越大。該試驗可反映0的大小，此外從坍落后拌合物的形狀，可目測抗分離能力。第2節(jié) 模型試驗參照國外流態(tài)混凝土流動性試驗的盒式模型試驗裝置加以改進，用透明有機玻璃制成模型試驗裝置（圖3-10-1）。通過測定混凝土拌合物經(jīng)過間隙，從模型一側(cè)流入另一側(cè)時經(jīng)過兩刻度線間6、的時間（反映值影響）和流動停止后模型兩側(cè)拌合物的高差（反映0值影響），綜合評價流動性、間隙通過性和填充性。第3節(jié) 配筋模型試驗用透明有機玻璃制成的配筋模型試驗裝置（圖3-10-2），評價混凝土拌合物通過鋼筋間隙的能力和填充性，以及分析拌合物的抗分離性，模型內(nèi)的鋼筋網(wǎng)密度可根據(jù)試驗需要調(diào)整。試驗方法是觀察拌合物穿過鋼筋網(wǎng)流動的情況，流動停止后測量模型兩端拌合物的高差。另外，可開啟模型末端的閘板，放出拌合物，稱取通過鋼筋骨架前后的拌合物，采用5mm孔徑篩分，測定粗骨料含有率的變化，定量評價抗分離性能。第4節(jié) 旋轉(zhuǎn)粘度計試驗采用流變學測量，用旋轉(zhuǎn)粘度計來測定篩除石子后拌合物中砂漿的流變參數(shù)0和，混凝7、土拌合物中砂漿的流變性能對工作性起著重要作用，該項試驗有助于分析自密實混凝土的機理，探討制備方法和工作性能的評價。第3章 制備方法在對國內(nèi)外同類技術(shù)比較分析的基礎上提出研究目標是：（1）研制一種高工作性能，易于泵送施工，不用振搗成型和密實的混凝土；（2）混凝土硬化后具有優(yōu)良的力學與耐久性能要求；（3）可在較長時間內(nèi)保持混凝土的高工作性能，以滿足經(jīng)遠距離運輸后的施工需要；（4）為便于推廣應用，采用常用、易得的原材料和常規(guī)工藝，且經(jīng)濟合理。為此提出了新的免振搗自密實混凝土制備方法。1.采用自行研制的可溶性樹脂新型高效減水劑，按飽和臨界摻量摻加，既可保證混凝土高流動性和避免摻量大造成離析，又使混凝土8、具有低水膠比特征，從而保證混凝土硬化后具有良好的力學和耐久性能。2.大量摻用粉煤灰、細度約4000m2/g的磨細礦渣等易得礦物摻合料，改善混凝土工作性和硬化后各方面的性能，不采用同類技術(shù)中可能會引起副作用的增稠劑和加工成本較高的高細度膠結(jié)材料。3.優(yōu)選適宜的配合比參數(shù)。第4章 配合比試驗與工作性能和硬化后性能的研究按上述制備方法進行了大量配合比試驗工作，采用的原材料為525號、425號硅酸鹽、普通硅酸鹽、礦渣硅酸鹽水泥；中砂，520mm卵碎石；DFS-2高效減水劑；、級粉煤灰、磨細礦渣粉等摻合料。按正交試驗方法，對影響工作性能和硬化后力學及耐久性能的各因素進行了分析研究，確定了免振搗自密實混凝9、土的配合比設計。研究表明：1.摻新型高效減水劑后，拌合物中砂漿的0顯著降低，適宜的摻量和較低的水膠比條件下混凝土流動性好，且無離析現(xiàn)象。2.漿固比增大，拌合物流動性、間隙通過能力和填充性提高，強度增大，但隨漿固比提高，混凝土收縮值有增大趨勢。對于該項研究的免振搗自密實混凝土，漿體所占體積比率最佳范圍是34%42%，可使混凝土具有良好的工作性能和力學及耐久性能。3.砂率值對間隙通過性影響較大，對混凝土硬化后的各方面性能影響不顯著，砂率值在50%左右為最佳。4.水泥用量相同的條件下，增大摻合料摻量可提高漿固比，調(diào)節(jié)改善混凝土拌合物的流變性，并可降低水膠比，提高強度和其他性能。在漿固比相同的條件下，10、粉煤灰摻量超過30%時對強度有降低影響，摻量45%以上影響較為顯著，粉煤灰摻量提高，混凝土收縮值減小。5.混凝土拌合物的流變性能與拌合物中砂漿的流變性能有關(guān)，但不完全取決于砂漿的流變性能，還與粗細骨料的質(zhì)量、比率和膠結(jié)材料漿體所占比例有關(guān)。拌合物中砂漿的屈服剪應力虧。過小是混凝土產(chǎn)生離析的主要原因，故應使外加劑摻量和水膠比等控制在適宜范圍，以獲得良好的流動性與抗分離性。通過大量試驗優(yōu)選的兔振搗自密實混凝土配合比有以下特征：水膠比為0.270.41；混凝土拌合物中膠結(jié)材料漿體體積占34%42%；砂率值.為50%左右；DFS-2高效減水劑摻量一般為0.5%0.8%；粉煤灰、磨細礦渣等摻合料按其品質(zhì)11、和作用效應的不同，有各自不同的摻量范圍，如粉煤灰的摻量一般為20%45%，磨細礦渣一般為40%75%。工作性能的試驗結(jié)果是：胡落度為2427cm，擴展度大于55cm，大者可達7080cm；模型試驗高差3mm左右；配筋模型試驗高差210mm，鋼筋骨架前后混凝土中粗骨料含量之比為1.0l1.09。.對硬化后混凝土的性能進行的全面試驗結(jié)果表明：（l）兔振搗自密實混凝土采用振搗和不振搗成型，抗壓強度基本一致，根據(jù)配合比的不同，抗壓強度為4092MPa；（2）免振搗自密實混凝土采用不振搗成型對鋼筋握裹力無不利影響；（3）混凝土收縮較小；（4）抗?jié)B和抗碳化性能良好；（5）抗拉、抗折、靜力彈性模量等其他力學12、指標較理想。第5章 免振搗自密實混凝土配合比及工作性能實際工程中采用的部分免振搗自密實混凝土的配合比見表3-10-1，工作性能試驗結(jié)果見表3-l0-2，抗壓強度見表3-10-3，鋼筋與混凝土握裹力拉拔試驗強度值見表3-10-4，收縮，碳化和抗?jié)B試驗結(jié)果見表3-10-5。第6章 工程實踐及社會、經(jīng)濟效益上述成果已成功應用于多項工程，如北京西單北大街東商業(yè)區(qū)熱力管道工程、朝陽區(qū)南磨房1、2號樓、西單G3區(qū)2號樓、十里河綜合樓、恒基中心天元大廈地下通道、恒基中心北京站地鐵地下通道工程、東熱工程等，累計應用近5000m3。工程實踐表明，這項技術(shù)與傳統(tǒng)混凝土施工方法相比，施工更合理，節(jié)省人力和振搗機具，13、無振搗噪聲，施工速度快且可避免漏振、過振等人為因素對施工質(zhì)量的影響，可取代普通混凝土，社會效益十分顯著。其經(jīng)濟效益表現(xiàn)在：1.與機械振搗相比，由于不存在擾民問題，可24h作業(yè)，故可縮短工期，具有顯著的間接經(jīng)濟效益。2.由于取消了振搗成型，可以提高施工速度，并可保證鋼筋、埋件及預留孔道位置不因振搗而移位，有利于保證結(jié)構(gòu)質(zhì)量。3.由于取消了振搗機械及振搗工序，因而可以減少能耗、機械費用及人工費用。根據(jù)初步測算，由于取消機械振搗、振搗工和輔助工及減少電能消耗，由此產(chǎn)生的直接經(jīng)濟效益為澆筑每立方米免振搗自密實混凝土可減少機械損耗費l.9元，按混凝土施工定額計算節(jié)省人工0.2工日/m3，電費0.l5元/m3，人工費按熟練工每工日30元計，每立方米混凝土產(chǎn)生的直接效益合計8.75元，混凝土生產(chǎn)情況，同強度等級的免振搗自密實混凝土原材料成本與一般泵送商品混凝土相當，即每立方米免振搗自密實混凝土直接效益不低于8.75元。