自密实混凝土的性能和检验.docx

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自密实混凝土的性能和检验

自密实混凝土的性能和检验

        [09-07-1916:

25:

00]    作者：

宿万    编辑：

studa20

　　摘要：

1988年日本就已完成了自密实混凝土（SVB）工艺学原理方面的研究。

值得信赖的可靠的自密实混凝土（SVB）这一技术发展到最后结果是，自2003年以来被编入德国钢筋混凝土委员会指南。

自密实混凝土（SVB）的优点有：

整个横断面混凝土质量稳定；对结构设计限制很小；混凝土耐久性得到改善；具有清水混凝土特性；混凝土施工强度减轻；混凝土浇筑时间缩短；在预拌站进行预拌，可以防止噪声，有利于健康保护。

　　关键词：

自密实混凝土；性能；检验

　　1引言

　　按照混凝土设计原理，自密实混凝土（SVB）分为三种类型（见表1）。

　　在规程里自密实混凝土（SVB）粉体颗粒含量明显高于普通振动密实的混凝土。

传统混凝土力求要达到较高的骨料体积和较小的颗粒空隙体积，这对于自密实混凝土（SVB）来说是不存在的事。

换而言之，粗骨料在由粉体颗粒（水泥+≤0.125mm骨料+混凝土外掺料）、拌和用水和自密实混凝土（SVB）的增塑剂组成的胶结灰浆中是“漂浮”的。

自密实混凝土（SVB）优异的功能主要取决于它具有的二个特性：

（1）它具有足够高的流动性、具有排气性，在高强度钢筋情况下能达到钢筋和混凝土之间的最佳结合，并能将缺陷带来的危害（如蜂窝）减少到最小程度；

（2）在保持结构的稳定，阻止离析方面，自密实混凝土（SVB）具有好的粘聚能力。

一般离析时可能发生两种现象：

（1）沉降：

大的骨料下沉，浆液溢出；

（2）分离：

在流动过程中大的骨料不再随着一起流动。

　　为了获得一个足够的粘聚性和令人满意的流动性的混凝土，选择最佳的粉体颗粒混合比例、粉体颗粒与水的比例和增塑剂的数量是至关重要的和绝对必要的。

　　水的数量按能满足粉体颗粒需水量和润湿颗粒表面来衡定。

显而易见，可以通过替代粉体颗粒成份或通过其他的替代（如粉煤灰代替水泥）改变混凝土需水性，致使混凝土的组成的改变和新拌混凝土性能的改变。

附加水的掺入对混凝土流动性和粘聚性会产生影响，可能会导致流动性的提高，同时也降低了混凝土的粘聚性和结构的不稳定。

加水量±3l/M3的变化足以导致混凝土发生沉降、分离、气囊孔或流动能力很小。

当水对流动性和粘聚性影响可能导致离析时，可以通过利用增塑剂掺量调节最为重要的混凝土流动能力。

　　自密实混凝土的生产现在几乎在使用唯一的新一代增塑剂，叫做PCE增塑剂（Polycarboxylatether）。

必须认识到水泥与增塑剂之间的相互影响（相互适应性），另外还必须注意温度对混凝土流动性的影响。

此外，少许增塑剂通过搅拌运输车的搅拌混合会导致附加的液化效果，这叫做“存储效应”，可能导致不久之后混凝土的离析。

　　加入细颗粒材料（石灰石粉或粉煤灰）可以改善混凝土的流动性。

高含量的很细的组份在其它条件相同的情况下会降低混凝土流动性的。

除混凝土外掺料对自密实混凝土（SVB）流变学性能的影响外，还有与技术实用性无关的情况，就是掺入外掺料对混凝土表面视觉外观艺术的影响。

根据石灰石粉和石英粉的性质，掺入后会带来一个比掺粉煤灰的混凝土更加明亮的混凝土表面。

　　混凝土各组份间的敏感的关系可能会导致混凝土配比相对小小的变化，会带来自密实混凝土（SVB）性能显著改变。

　　2新拌混凝土的要求

　　2.1流动度

　　混凝土流动能力采用没有阻拦圆环时测得的流动度来判定。

通常自密实混凝土流动度（sm）应在700mm～800mm之间。

混凝土流动性能还可以采用带有阻拦圆环（通过阻拦圆环钢筋柱之间空隙）时测得的流动度（smb）来判定。

特别重要的是要验证水泥灰浆中的大的骨料流动是否能穿过阻碍（如钢筋柱）或穿过阻碍的大的骨料是否分离。

这效应在钢筋柱间距对于大骨料直径情况下会发生。

因此检验时阻拦园环柱子数量和间距取决于骨料的最大粒径（见表2）。

阻拦园环钢筋柱直径为18mm。

阻拦圆环直径为30cm。

使用非连续级配的骨料更加提高了阻拦的阻力。

　　如果在阻拦园环内外没有产生高度差时，最大骨料穿过钢筋柱间空隙很顺利，并且最大的smb的值比sm值小，这自密实混凝土（SVB）的组成被视为有用的。

见图1。

　　2.2漏斗流出时间

　　自密实混凝土（SVB）的粘度通过漏斗流出时间（tTr）确定。

流出时间的测定需要在一个连续流体射束的情况下用V形漏斗测定SVB流出时间（见图2）。

通常情况下自密实混凝土（SVB）的流出时间（tTr）在5～20s之间。

　　2.3沉降趋向

　　为了检验自密实混凝土（SVB）的沉降趋向，在高500mm、直径150mm的圆柱体里填满混凝土，在圆柱体三分之一高度处，推入隔板将混凝土试样分为三部分，这三部分混凝土在洗去水泥灰浆后，根据新拌粗骨料的数量差别，能得到混凝土是否有沉降趋向。

粗骨料含量少于平均粗骨料含量20%的自密实混凝土（SVB）可以被视为沉降稳定。

　　研究表明，流动度和漏斗流出时间无疑是两个非常重要的指标，可作为实际应用标准使用。

这些指标通过初始试验得来的，它在特定的应用窗口（见图3）中是明确了的，是具有保障的，具有这些指标的混凝土即不沉降也不沉滞，具有令人满意的流动性、排气性和沉降稳定性。

在相同的混凝土组成情况下，温度会导致对不同的应用窗口的影响。

　　为了能简单快速检测流动性和粘性，并且能适合在施工现场使用，VDZ发明了一个组合试验方法，能在一个试验里准确地测得两个性能指标，这个设备由一个有出口的圆锥体和一个流动度测试平板装配组成（见图4）。

　　3生产和运输

　　自密实混凝土（SVB）生产需要高质量的技术装备和经过培训的人员。

由于对含水量波动的高敏感性，产生了以下如此等等生产方面的要求：

（1）混合设备计量准确性尽可能高；

（2）存贮仓里骨料的水份在生产前应扣除；

　　（3）砂子的含水量应持续测定；粗骨料子的含水量同样也应持续测得；

　　（4）根据DINEN1008：

2002-10剩余的水只有在一定的条件前提下按照DAfStb使用，否则会给固体颗粒含量高的混凝土带来不利的影响；

　　（5）必须完全彻底排空搅拌机和运输搅拌车，吸尽冲刷机子的水。

　　长短不同的运输时间会对混凝土稠度产生影响，在出现前面提及的存储效应（取决于增塑剂）的情况下，这影响强烈程度不同。

此外，还有天气条件的影响，例如，太阳辐射导致新拌混凝土温度的提高，改变混凝土稠度。

对于可能遇到的由于运输、天气等等原因带来的混凝土稠度的可能的变化和实时的混凝土组成有关变化，在预拌混凝土站和施工现场之间，应力求加强在新拌混凝土性能方面的经常性的信息交流。

　　在浇筑前为了直接修正新拌混凝土期望性能上的偏差，在施工现场按照DAfStb额外附加增塑剂剂量是可以的。

假如存在一个混凝土生产的掺量指导书，为了在现有新拌混凝土温度和稠度情况下调整出期望的流动性或粘度，添加增塑剂的数量必须由此指导书明确。

此指导性说明从初始试验中获得。

　　由于自密实混凝土（SVB）对在生产、运输和浇筑中波动的敏感性，在施工现场按照规程每辆运输搅拌车混凝土必须接受验收检验。

在验收检验时，作为一个评定自密实混凝土施工性能的简单试验方法-用带或不带阻拦圆环检验混凝土流动度以及检验漏斗流出时间。

    [09-07-1916:

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　　利用流动度和流出时间这两个重要指标的分析，可为操作人员显示，通过初始试验的自密实混凝土（SVB）是否处于的预定的应用窗口范围内。

由于带出口的圆锥体联合测定方法使用简单，在实际中应用增多。

　　一个精确的供应计划非常重要。

要力求做到，最前面的车子一排空，后面的车子就开始材料供应。

另外还要注意的是，后面的车子是否能够及时到达，新拌混凝土检验是否还有可能。

　　现实对预拌混凝土公司的后勤效率提出了很高的要求，如果通过初始试验，施工现场的特定的边界条件（如不同的温度范围）已经被搞清楚了，这方面实现起来才能让人满意。

　　4混凝土的浇筑

　　在浇筑之前，要检查模板里是否存有残余的水（如下雨）。

少量残余的水都可能导致自密实混凝土（SVB）离析现象的产生，因为自密实混凝土（SVB）的水含量为不再允许放宽的含量，不可能再提高。

　　为了能得到一个令人满意的排气性能混凝土，自密实混凝土（SVB）需要一个明确的浇筑流程（见图5）。

　　例外情况下这段路程是不让排气的，因此应该通过人工进行生产。

混凝土不应该流动太快。

假如模板里混凝土在抵达最后的位置之前，混凝土能从倒角里流出，这会促进混凝土的排气过程。

　　如果混凝土浇筑不连续，就会在混凝土表面形成一层硬的连续的水泥浆薄层-取名叫象皮，这阻碍了不同阶层混凝土的混合，这些水泥浆薄夹层不久会在结构表面显露出来。

另外，施工性能使用寿命很小的混凝土在模板里，其自密实性能会部分或全部丧失。

　　从结构几何图形来说，只是靠自己本身持续排气是困难的（如细的支撑，减低的模板），必须特别小心地浇筑混凝土。

较短的流动路线和较高的混凝土上升速度（首要是细的支撑）引起的空气上升力不足以使空气透过水平静止的新拌混凝土分层。

应尽可能阻碍混凝土里空气损失并在浇筑之前促使排气。

因为不是减低混凝土里更多配筋的尺寸高度，而是将泵的软管端头一直浸没在新拌混凝土中。

因此不必要的空气损失被阻止。

如果这不受高等级钢筋的影响，在模板装一个连接管是一个好选择的形式。

为此提供一个用于适度装填物料的专门的框架模板，泵的软管就连接在这模板上（见图6）。

在这种情况下，混凝土搅拌运输车的混凝土泵的分料漏斗在整个进程期间被新鲜的混凝土覆盖。

　　根据自密实混凝土（SVB）的特殊性能，连续浇筑和连续供应是绝对必要的。

失去合适施工性能的自密实混凝土（SVB），在通过增添增塑剂，在较长运输时间或储存时间情况下，能重新生产出具有合适施工性能的混凝土。

参考以上第3部分。

　　混凝土变稠是不能允许的。

自密实混凝土（SVB）在剪切阻力很小时可以自己流动，在剪切阻力较高时混凝土变得很硬。

　　5模板压力

　　在DIN18218中针对普通混凝土的模板压力的检测规定的所有条款都不适用自密实混凝土（SVB）。

　　由于其易施工性能，自密实混凝土（SVB）在很细的构件，如支柱施工时也可以达到较高的混凝土施工速度。

其快速浇筑的优点带来模板压力的提高，因此仔细确定模板几何尺寸是必要的。

　　一方面混凝土浇筑速度和新拌混凝土性能之间是相关的，另一方面会产生组合的模板压力，以前的研究提供了这些部分矛盾的结果。

如果对现在各种自密实混凝土（SVB）没有准确的结果推荐，就去测量模板的静水压力。

　　除混凝土组成外，决定性的影响还是浇筑的操作方法。

混凝土从下面泵到模板内，这样运输对模板最终不仅有静水压力，而且附加了泵送压力。

混凝土与模板之间产生的静摩擦必须要去克服的（尤其要注意活塞泵）。

从下面向模板内泵送时，应该附加提高模板压力的测量值。

　　根据所预期的较大的模板压力建议，将模板倒角做成弯曲面。

此外，应找到模板锚栓合适尺寸间距。

然后，一方面在表面不要显露太多的模板锚栓的锥头，另一方面，尽管模板壳没有太大的弯曲情况下允许较高的模板压力，但这给混凝土表面视觉一向产生了负面效果。

邻近的模板间隔会出现在模板与模板壳的边缘不完全闭合或者模板壳几毫米宽的缺陷（如模板板子衬料之间裂开）现象。

这些缺陷不久就反映在混凝土表面上。

振动密实的混凝土由于水泥浆流出，存在类似蜂窝麻面这样的有害缺陷，对于自密实混凝土（SVB），根据其明显的很好的粘聚能力，这些缺陷是不存在的。

　　6自密实混凝土（SVB）性能

　　自密实混凝土（SVB）硬化后的性能在主要方面和通常标准混凝土硬化后的性能相当。

自密实混凝土能可以象通常标准混凝土以及高强混凝土一样进行设计。

　　①抗压强度。

　　相同的水泥含量和水灰比情况下，由于自密实混凝土（SVB）致密的结构组成，因此它的强度比振动密实的混凝土强度高。

　　②抗拉强度。

　　相同的抗压强度情况下，自密实混凝土（SVB）抗拉强度预计比振动密实的混凝土抗拉强度略高。

　　③混凝土与钢筋的粘结。

　　由于具有较高的粘结性和流动性，自密实混凝土（SVB）与钢筋具有较好的粘结。

粘结情况基本上取决于是否关系到上面的或下面的钢筋状况。

　　④弹性模量。

　　自密实混凝土（SVB）弹性模量比常规混凝土弹性模量约小15%。

这是因为提高了粉体颗粒含量，并且与粉体颗粒粘结的粗骨料含量减低。

　　⑤收缩。

　　收缩性能主受要水泥浆含量的影响。

自密实混凝土（SVB）中水泥浆含量与普通混凝土相比只有少许区别，因此自密实混凝土（SVB）和普通混凝土的收缩值相当。

　　⑥徐变。

　　以前的研究表明，自密实混凝土（SVB）的徐变值看上去似乎比普通混凝土高一些，但是还是在普通混凝土的标准允许范围内。

　　7外观质量

　　用自密实混凝土（SVB）生产制造的混凝土构件的表面能反映出模板非常小的细微的地方（包括铅笔线条）。

同时从负面角度上说，自密实混凝土（SVB）也存在着将隐约的模板的形貌描绘了出来（图7）。

令人高兴的是，自密实混凝土（SVB）质量要求高的表面定型（如模具）非常受到人们的喜欢，这也会导致模板诸如修理的地方和钉子洞之类的一些缺陷同时被清楚地描绘出来。

应注意在可视范围内的混凝土表面要求采用优质的模板壳，尤其应预先设计好施工方法，确保必需的混凝土保护层，在混凝土表面不要留下可见的混凝土浇筑间隔流下的痕迹。

　　8自密实轻混凝土（SVLB）

　　2003年12月给予了自密实轻混凝土（SVLB）的建筑管理许可。

自密实轻混凝土（SVLB）流动和排气完全是因为它的自重。

虽然建筑管理许可最轻的自密实轻混凝土（SVLB）干燥的表观密度只有138kg/dm3，但其具有令人满意的自密性和好的流动性。

其力学性能和常规轻混凝土相同。

　　9结语

　　自密实混凝土（SVB）涉及特殊的新拌混凝土性能，为了确保实际应用中这种性能，德国钢筋混凝土委员会在规程中明确建立了有关的建筑管理的指导路线。

有关硬化后混凝土性能方面，自密实混凝土（SVB）和普通混凝土没有区别，都要符合同样的规程，就是DINEN206-1和DIN1045。

　　参考文献

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宿万    编辑：

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