论高性能砼施工技术浅析

时间:2017-09-28 论文范文 我要投稿
  论文关键词 高性能砼 水泥 外加剂 配合比 浇筑 养护

  论文摘要 随着国民建设和事业的飞速发展,普通铁路已经不能满足需要,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,特别是原要求极为严格,砼配制、搅拌、、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、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。

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