自密實(shí)混凝土的性能和檢驗(yàn)

1、自密實(shí)混凝土的性能和檢驗(yàn)摘要：1988年日本就已完成了自密實(shí)混凝土（SVB）工藝學(xué)原理方面的研究。值得信賴的可靠的自密實(shí)混凝土（SVB）這一技術(shù)發(fā)展到最后結(jié)果是，自2003年以來(lái)被編入德國(guó)鋼筋混凝土委員會(huì)指南。自密實(shí)混凝土（SVB）的優(yōu)點(diǎn)有：整個(gè)橫斷面混凝土質(zhì)量穩(wěn)定；對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)限制很?。换炷聊途眯缘玫礁纳?；具有清水混凝土特性；混凝土施工強(qiáng)度減輕；混凝土澆筑時(shí)間縮短；在預(yù)拌站進(jìn)行預(yù)拌，可以防止噪聲，有利于健康保護(hù)。關(guān)鍵詞：自密實(shí)混凝土；性能；檢驗(yàn)1引言按照混凝土設(shè)計(jì)原理，自密實(shí)混凝土（SVB）分為三種類型（見(jiàn)表1）。在規(guī)程里自密實(shí)混凝土（SVB）粉體顆粒含量明顯高于普通振動(dòng)密實(shí)的混凝土。傳統(tǒng)混

2、凝土力求要達(dá)到較高的骨料體積和較小的顆?？障扼w積，這對(duì)于自密實(shí)混凝土（SVB）來(lái)說(shuō)是不存在的事。換而言之，粗骨料在由粉體顆粒（水泥+0.125mm骨料+混凝土外摻料）、拌和用水和自密實(shí)混凝土（SVB）的增塑劑組成的膠結(jié)灰漿中是“漂浮”的。自密實(shí)混凝土（SVB）優(yōu)異的功能主要取決于它具有的二個(gè)特性：（1）它具有足夠高的流動(dòng)性、具有排氣性，在高強(qiáng)度鋼筋情況下能達(dá)到鋼筋和混凝土之間的最佳結(jié)合，并能將缺陷帶來(lái)的危害（如蜂窩）減少到最小程度；（2）在保持結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定，阻止離析方面，自密實(shí)混凝土（SVB）具有好的粘聚能力。一般離析時(shí)可能發(fā)生兩種現(xiàn)象：（1）沉降：大的骨料下沉，漿液溢出；（2）分離：在流動(dòng)過(guò)程

3、中大的骨料不再隨著一起流動(dòng)。為了獲得一個(gè)足夠的粘聚性和令人滿意的流動(dòng)性的混凝土，選擇最佳的粉體顆?；旌媳壤?、粉體顆粒與水的比例和增塑劑的數(shù)量是至關(guān)重要的和絕對(duì)必要的。水的數(shù)量按能滿足粉體顆粒需水量和潤(rùn)濕顆粒表面來(lái)衡定。顯而易見(jiàn)，可以通過(guò)替代粉體顆粒成份或通過(guò)其他的替代（如粉煤灰代替水泥）改變混凝土需水性，致使混凝土的組成的改變和新拌混凝土性能的改變。附加水的摻入對(duì)混凝土流動(dòng)性和粘聚性會(huì)產(chǎn)生影響，可能會(huì)導(dǎo)致流動(dòng)性的提高，同時(shí)也降低了混凝土的粘聚性和結(jié)構(gòu)的不穩(wěn)定。加水量±3l/M3的變化足以導(dǎo)致混凝土發(fā)生沉降、分離、氣囊孔或流動(dòng)能力很小。當(dāng)水對(duì)流動(dòng)性和粘聚性影響可能導(dǎo)致離析時(shí)，可

4、以通過(guò)利用增塑劑摻量調(diào)節(jié)最為重要的混凝土流動(dòng)能力。自密實(shí)混凝土的生產(chǎn)現(xiàn)在幾乎在使用唯一的新一代增塑劑，叫做PCE增塑劑（Polycarboxylatether）。必須認(rèn)識(shí)到水泥與增塑劑之間的相互影響（相互適應(yīng)性），另外還必須注意溫度對(duì)混凝土流動(dòng)性的影響。此外，少許增塑劑通過(guò)攪拌運(yùn)輸車的攪拌混合會(huì)導(dǎo)致附加的液化效果，這叫做“存儲(chǔ)效應(yīng)”，可能導(dǎo)致不久之后混凝土的離析。加入細(xì)顆粒材料（石灰石粉或粉煤灰）可以改善混凝土的流動(dòng)性。高含量的很細(xì)的組份在其它條件相同的情況下會(huì)降低混凝土流動(dòng)性的。除混凝土外摻料對(duì)自密實(shí)混凝土（SVB）流變學(xué)性能的影響外，還有與技術(shù)實(shí)用性無(wú)關(guān)的情況，就是摻入外摻料對(duì)混凝土表面視

5、覺(jué)外觀藝術(shù)的影響。根據(jù)石灰石粉和石英粉的性質(zhì)，摻入后會(huì)帶來(lái)一個(gè)比摻粉煤灰的混凝土更加明亮的混凝土表面?；炷粮鹘M份間的敏感的關(guān)系可能會(huì)導(dǎo)致混凝土配比相對(duì)小小的變化，會(huì)帶來(lái)自密實(shí)混凝土（SVB）性能顯著改變。2新拌混凝土的要求2.1流動(dòng)度混凝土流動(dòng)能力采用沒(méi)有阻攔圓環(huán)時(shí)測(cè)得的流動(dòng)度來(lái)判定。通常自密實(shí)混凝土流動(dòng)度（sm）應(yīng)在700mm800mm之間?；炷亮鲃?dòng)性能還可以采用帶有阻攔圓環(huán)（通過(guò)阻攔圓環(huán)鋼筋柱之間空隙）時(shí)測(cè)得的流動(dòng)度（smb）來(lái)判定。特別重要的是要驗(yàn)證水泥灰漿中的大的骨料流動(dòng)是否能穿過(guò)阻礙（如鋼筋柱）或穿過(guò)阻礙的大的骨料是否分離。這效應(yīng)在鋼筋柱間距對(duì)于大骨料直徑情況下會(huì)發(fā)生。因此檢驗(yàn)時(shí)

6、阻攔園環(huán)柱子數(shù)量和間距取決于骨料的最大粒徑(見(jiàn)表2)。阻攔園環(huán)鋼筋柱直徑為18mm。阻攔圓環(huán)直徑為30cm。使用非連續(xù)級(jí)配的骨料更加提高了阻攔的阻力。如果在阻攔園環(huán)內(nèi)外沒(méi)有產(chǎn)生高度差時(shí)，最大骨料穿過(guò)鋼筋柱間空隙很順利，并且最大的smb的值比sm值小，這自密實(shí)混凝土（SVB）的組成被視為有用的。見(jiàn)圖1。2.2漏斗流出時(shí)間自密實(shí)混凝土（SVB）的粘度通過(guò)漏斗流出時(shí)間（tTr）確定。流出時(shí)間的測(cè)定需要在一個(gè)連續(xù)流體射束的情況下用V形漏斗測(cè)定SVB流出時(shí)間（見(jiàn)圖2）。通常情況下自密實(shí)混凝土（SVB）的流出時(shí)間（tTr）在520s之間。2.3沉降趨向?yàn)榱藱z驗(yàn)自密實(shí)混凝土（SVB）的沉降趨向，在高500m

7、m、直徑150mm的圓柱體里填滿混凝土，在圓柱體三分之一高度處，推入隔板將混凝土試樣分為三部分，這三部分混凝土在洗去水泥灰漿后，根據(jù)新拌粗骨料的數(shù)量差別，能得到混凝土是否有沉降趨向。粗骨料含量少于平均粗骨料含量20%的自密實(shí)混凝土（SVB）可以被視為沉降穩(wěn)定。研究表明，流動(dòng)度和漏斗流出時(shí)間無(wú)疑是兩個(gè)非常重要的指標(biāo)，可作為實(shí)際應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)使用。這些指標(biāo)通過(guò)初始試驗(yàn)得來(lái)的，它在特定的應(yīng)用窗口（見(jiàn)圖3）中是明確了的，是具有保障的，具有這些指標(biāo)的混凝土即不沉降也不沉滯，具有令人滿意的流動(dòng)性、排氣性和沉降穩(wěn)定性。在相同的混凝土組成情況下，溫度會(huì)導(dǎo)致對(duì)不同的應(yīng)用窗口的影響。為了能簡(jiǎn)單快速檢測(cè)流動(dòng)性和粘性，并且

8、能適合在施工現(xiàn)場(chǎng)使用，VDZ發(fā)明了一個(gè)組合試驗(yàn)方法，能在一個(gè)試驗(yàn)里準(zhǔn)確地測(cè)得兩個(gè)性能指標(biāo)，這個(gè)設(shè)備由一個(gè)有出口的圓錐體和一個(gè)流動(dòng)度測(cè)試平板裝配組成（見(jiàn)圖4）。3生產(chǎn)和運(yùn)輸自密實(shí)混凝土（SVB）生產(chǎn)需要高質(zhì)量的技術(shù)裝備和經(jīng)過(guò)培訓(xùn)的人員。由于對(duì)含水量波動(dòng)的高敏感性，產(chǎn)生了以下如此等等生產(chǎn)方面的要求：（1）混合設(shè)備計(jì)量準(zhǔn)確性盡可能高；（2）存貯倉(cāng)里骨料的水份在生產(chǎn)前應(yīng)扣除；（3）砂子的含水量應(yīng)持續(xù)測(cè)定；粗骨料子的含水量同樣也應(yīng)持續(xù)測(cè)得；（4）根據(jù)DINEN1008：2002-10剩余的水只有在一定的條件前提下按照DAfStb使用，否則會(huì)給固體顆粒含量高的混凝土帶來(lái)不利的影響；（5）必須完全徹底排空攪

9、拌機(jī)和運(yùn)輸攪拌車，吸盡沖刷機(jī)子的水。長(zhǎng)短不同的運(yùn)輸時(shí)間會(huì)對(duì)混凝土稠度產(chǎn)生影響，在出現(xiàn)前面提及的存儲(chǔ)效應(yīng)（取決于增塑劑）的情況下，這影響強(qiáng)烈程度不同。此外，還有天氣條件的影響，例如，太陽(yáng)輻射導(dǎo)致新拌混凝土溫度的提高，改變混凝土稠度。對(duì)于可能遇到的由于運(yùn)輸、天氣等等原因帶來(lái)的混凝土稠度的可能的變化和實(shí)時(shí)的混凝土組成有關(guān)變化，在預(yù)拌混凝土站和施工現(xiàn)場(chǎng)之間，應(yīng)力求加強(qiáng)在新拌混凝土性能方面的經(jīng)常性的信息交流。在澆筑前為了直接修正新拌混凝土期望性能上的偏差，在施工現(xiàn)場(chǎng)按照DAfStb額外附加增塑劑劑量是可以的。假如存在一個(gè)混凝土生產(chǎn)的摻量指導(dǎo)書(shū)，為了在現(xiàn)有新拌混凝土溫度和稠度情況下調(diào)整出期望的流動(dòng)性或粘度

10、，添加增塑劑的數(shù)量必須由此指導(dǎo)書(shū)明確。此指導(dǎo)性說(shuō)明從初始試驗(yàn)中獲得。由于自密實(shí)混凝土（SVB）對(duì)在生產(chǎn)、運(yùn)輸和澆筑中波動(dòng)的敏感性，在施工現(xiàn)場(chǎng)按照規(guī)程每輛運(yùn)輸攪拌車混凝土必須接受驗(yàn)收檢驗(yàn)。在驗(yàn)收檢驗(yàn)時(shí)，作為一個(gè)評(píng)定自密實(shí)混凝土施工性能的簡(jiǎn)單試驗(yàn)方法-用帶或不帶阻攔圓環(huán)檢驗(yàn)混凝土流動(dòng)度以及檢驗(yàn)漏斗流出時(shí)間。利用流動(dòng)度和流出時(shí)間這兩個(gè)重要指標(biāo)的分析，可為操作人員顯示，通過(guò)初始試驗(yàn)的自密實(shí)混凝土（SVB）是否處于的預(yù)定的應(yīng)用窗口范圍內(nèi)。由于帶出口的圓錐體聯(lián)合測(cè)定方法使用簡(jiǎn)單，在實(shí)際中應(yīng)用增多。一個(gè)精確的供應(yīng)計(jì)劃非常重要。要力求做到，最前面的車子一排空，后面的車子就開(kāi)始材料供應(yīng)。另外還要注意的是，后面的

11、車子是否能夠及時(shí)到達(dá)，新拌混凝土檢驗(yàn)是否還有可能。現(xiàn)實(shí)對(duì)預(yù)拌混凝土公司的后勤效率提出了很高的要求，如果通過(guò)初始試驗(yàn)，施工現(xiàn)場(chǎng)的特定的邊界條件（如不同的溫度范圍）已經(jīng)被搞清楚了，這方面實(shí)現(xiàn)起來(lái)才能讓人滿意。4混凝土的澆筑在澆筑之前，要檢查模板里是否存有殘余的水（如下雨）。少量殘余的水都可能導(dǎo)致自密實(shí)混凝土（SVB）離析現(xiàn)象的產(chǎn)生，因?yàn)樽悦軐?shí)混凝土（SVB）的水含量為不再允許放寬的含量，不可能再提高。為了能得到一個(gè)令人滿意的排氣性能混凝土，自密實(shí)混凝土（SVB）需要一個(gè)明確的澆筑流程（見(jiàn)圖5）。例外情況下這段路程是不讓排氣的，因此應(yīng)該通過(guò)人工進(jìn)行生產(chǎn)?；炷敛粦?yīng)該流動(dòng)太快。假如模板里混凝土在抵達(dá)最

12、后的位置之前，混凝土能從倒角里流出，這會(huì)促進(jìn)混凝土的排氣過(guò)程。如果混凝土澆筑不連續(xù)，就會(huì)在混凝土表面形成一層硬的連續(xù)的水泥漿薄層-取名叫象皮，這阻礙了不同階層混凝土的混合，這些水泥漿薄夾層不久會(huì)在結(jié)構(gòu)表面顯露出來(lái)。另外，施工性能使用壽命很小的混凝土在模板里，其自密實(shí)性能會(huì)部分或全部喪失。從結(jié)構(gòu)幾何圖形來(lái)說(shuō)，只是靠自己本身持續(xù)排氣是困難的（如細(xì)的支撐，減低的模板），必須特別小心地澆筑混凝土。較短的流動(dòng)路線和較高的混凝土上升速度（首要是細(xì)的支撐）引起的空氣上升力不足以使空氣透過(guò)水平靜止的新拌混凝土分層。應(yīng)盡可能阻礙混凝土里空氣損失并在澆筑之前促使排氣。因?yàn)椴皇菧p低混凝土里更多配筋的尺寸高度，而是將

13、泵的軟管端頭一直浸沒(méi)在新拌混凝土中。因此不必要的空氣損失被阻止。如果這不受高等級(jí)鋼筋的影響，在模板裝一個(gè)連接管是一個(gè)好選擇的形式。為此提供一個(gè)用于適度裝填物料的專門(mén)的框架模板，泵的軟管就連接在這模板上（見(jiàn)圖6）。在這種情況下，混凝土攪拌運(yùn)輸車的混凝土泵的分料漏斗在整個(gè)進(jìn)程期間被新鮮的混凝土覆蓋。根據(jù)自密實(shí)混凝土（SVB）的特殊性能，連續(xù)澆筑和連續(xù)供應(yīng)是絕對(duì)必要的。失去合適施工性能的自密實(shí)混凝土（SVB），在通過(guò)增添增塑劑，在較長(zhǎng)運(yùn)輸時(shí)間或儲(chǔ)存時(shí)間情況下，能重新生產(chǎn)出具有合適施工性能的混凝土。參考以上第3部分?；炷磷兂硎遣荒茉试S的。自密實(shí)混凝土（SVB）在剪切阻力很小時(shí)可以自己流動(dòng)，在剪切阻力

14、較高時(shí)混凝土變得很硬。5模板壓力在DIN18218中針對(duì)普通混凝土的模板壓力的檢測(cè)規(guī)定的所有條款都不適用自密實(shí)混凝土（SVB）。由于其易施工性能，自密實(shí)混凝土（SVB）在很細(xì)的構(gòu)件，如支柱施工時(shí)也可以達(dá)到較高的混凝土施工速度。其快速澆筑的優(yōu)點(diǎn)帶來(lái)模板壓力的提高，因此仔細(xì)確定模板幾何尺寸是必要的。一方面混凝土澆筑速度和新拌混凝土性能之間是相關(guān)的，另一方面會(huì)產(chǎn)生組合的模板壓力，以前的研究提供了這些部分矛盾的結(jié)果。如果對(duì)現(xiàn)在各種自密實(shí)混凝土（SVB）沒(méi)有準(zhǔn)確的結(jié)果推薦，就去測(cè)量模板的靜水壓力。除混凝土組成外，決定性的影響還是澆筑的操作方法。混凝土從下面泵到模板內(nèi)，這樣運(yùn)輸對(duì)模板最終不僅有靜水壓力，而

15、且附加了泵送壓力?；炷僚c模板之間產(chǎn)生的靜摩擦必須要去克服的（尤其要注意活塞泵）。從下面向模板內(nèi)泵送時(shí)，應(yīng)該附加提高模板壓力的測(cè)量值。根據(jù)所預(yù)期的較大的模板壓力建議，將模板倒角做成彎曲面。此外，應(yīng)找到模板錨栓合適尺寸間距。然后，一方面在表面不要顯露太多的模板錨栓的錐頭，另一方面，盡管模板殼沒(méi)有太大的彎曲情況下允許較高的模板壓力，但這給混凝土表面視覺(jué)一向產(chǎn)生了負(fù)面效果。鄰近的模板間隔會(huì)出現(xiàn)在模板與模板殼的邊緣不完全閉合或者模板殼幾毫米寬的缺陷（如模板板子襯料之間裂開(kāi)）現(xiàn)象。這些缺陷不久就反映在混凝土表面上。振動(dòng)密實(shí)的混凝土由于水泥漿流出，存在類似蜂窩麻面這樣的有害缺陷，對(duì)于自密實(shí)混凝土（SVB）

16、，根據(jù)其明顯的很好的粘聚能力，這些缺陷是不存在的。6自密實(shí)混凝土（SVB）性能自密實(shí)混凝土（SVB）硬化后的性能在主要方面和通常標(biāo)準(zhǔn)混凝土硬化后的性能相當(dāng)。自密實(shí)混凝土能可以象通常標(biāo)準(zhǔn)混凝土以及高強(qiáng)混凝土一樣進(jìn)行設(shè)計(jì)?？箟簭?qiáng)度。相同的水泥含量和水灰比情況下，由于自密實(shí)混凝土（SVB）致密的結(jié)構(gòu)組成，因此它的強(qiáng)度比振動(dòng)密實(shí)的混凝土強(qiáng)度高?？估瓘?qiáng)度。相同的抗壓強(qiáng)度情況下，自密實(shí)混凝土（SVB）抗拉強(qiáng)度預(yù)計(jì)比振動(dòng)密實(shí)的混凝土抗拉強(qiáng)度略高?；炷僚c鋼筋的粘結(jié)。由于具有較高的粘結(jié)性和流動(dòng)性，自密實(shí)混凝土（SVB）與鋼筋具有較好的粘結(jié)。粘結(jié)情況基本上取決于是否關(guān)系到上面的或下面的鋼筋狀況。彈性模量。自密實(shí)

17、混凝土（SVB）彈性模量比常規(guī)混凝土彈性模量約小15%。這是因?yàn)樘岣吡朔垠w顆粒含量，并且與粉體顆粒粘結(jié)的粗骨料含量減低。收縮。收縮性能主受要水泥漿含量的影響。自密實(shí)混凝土（SVB）中水泥漿含量與普通混凝土相比只有少許區(qū)別，因此自密實(shí)混凝土（SVB）和普通混凝土的收縮值相當(dāng)。徐變。以前的研究表明，自密實(shí)混凝土（SVB）的徐變值看上去似乎比普通混凝土高一些，但是還是在普通混凝土的標(biāo)準(zhǔn)允許范圍內(nèi)。7外觀質(zhì)量用自密實(shí)混凝土（SVB）生產(chǎn)制造的混凝土構(gòu)件的表面能反映出模板非常小的細(xì)微的地方（包括鉛筆線條）。同時(shí)從負(fù)面角度上說(shuō)，自密實(shí)混凝土（SVB）也存在著將隱約的模板的形貌描繪了出來(lái)（圖7）。令人高興的

18、是，自密實(shí)混凝土（SVB）質(zhì)量要求高的表面定型（如模具）非常受到人們的喜歡，這也會(huì)導(dǎo)致模板諸如修理的地方和釘子洞之類的一些缺陷同時(shí)被清楚地描繪出來(lái)。應(yīng)注意在可視范圍內(nèi)的混凝土表面要求采用優(yōu)質(zhì)的模板殼，尤其應(yīng)預(yù)先設(shè)計(jì)好施工方法，確保必需的混凝土保護(hù)層，在混凝土表面不要留下可見(jiàn)的混凝土澆筑間隔流下的痕跡。8自密實(shí)輕混凝土（SVLB）2003年12月給予了自密實(shí)輕混凝土（SVLB）的建筑管理許可。自密實(shí)輕混凝土（SVLB）流動(dòng)和排氣完全是因?yàn)樗淖灾亍ｋm然建筑管理許可最輕的自密實(shí)輕混凝土（SVLB）干燥的表觀密度只有138kg/dm3，但其具有令人滿意的自密性和好的流動(dòng)性。其力學(xué)性能和常規(guī)輕混凝土相

19、同。9結(jié)語(yǔ)自密實(shí)混凝土（SVB）涉及特殊的新拌混凝土性能，為了確保實(shí)際應(yīng)用中這種性能，德國(guó)鋼筋混凝土委員會(huì)在規(guī)程中明確建立了有關(guān)的建筑管理的指導(dǎo)路線。有關(guān)硬化后混凝土性能方面，自密實(shí)混凝土（SVB）和普通混凝土沒(méi)有區(qū)別，都要符合同樣的規(guī)程，就是DINEN206-1和DIN1045。參考文獻(xiàn)1Okamura，H.;Maekawa,K.;Ozawa,K.:HighPerormanceConcrete(Japanisch),Gihodoshuppan,Tokyo1993.2DeutscherAusschussfürStahlbeton(DAfStb).RichtlinieSelbs

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