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【摘 要】自密实混凝土拌合物具有高流动性、抗离析性和填充性能,依靠自重,不需要振捣即可充满模板和包裹钢筋,硬化后具有良好的力学性能和耐久性。自密实混凝土施工噪音小,速度快,是一种绿色高性能混凝土,有良好的经济和社会效益。
【关键词】自密实混凝土;发展过程;研究现状
Shallow talk research present condition from the airtight solid concrete
Fang Zong-le
(Tianchen construction engineering Co.,itd of Hebei construction group Baoding Hebei 071000)
【Abstract】Harden self-compacting concrete has good mechanical property and durability, less construction noise and faster construction velocity.What's more,it can fill up the moulding board and hold reinforced bar under its own weight without vibration.With good liquidity、good construction and stuffing property. Used self-compacting concrete in engineering practice will have good economic and social benefits.
【Key words】Self-compacting concrete;Development study;The prospect of study
1. 自密实混凝土研究的意义
自密实混凝土,也有人称为高流态混凝土,是指混凝土拌合物主要依靠自重,不需要振捣即可充满模板和包裹钢筋,属于高性能混凝土的一种。自密实混凝土具有高流动性而不离析,并且具有良好的填充性能,自密实混凝土硬化后具有良好的力学性能和耐久性。
在混凝土工程上采用自密实混凝土可以提高混凝土的质量;改善混凝土工程的施工环境,减少噪音对环境的污染;可以提高劳动生产率并降低工程成本;Ⅰ、Ⅱ粉煤灰、磨细矿渣等工业废料,均可作为自密实混凝土掺合料使用,有利于生态环境的保护,所以自密实混凝土又是一种绿色的新型高性能混凝土。基于以上特点,这种新型高性能混凝土在建筑工程上的研究和应用已在世界范围内逐渐展开。
2. 自密实混凝土的发展过程及国内外研究现状
2.1 自密实混凝土的发展过程。
20世纪80年代初,混凝土的耐久性问题引起了日本土木工程界的关注。混凝土施工时需要大量的技术高超的混凝土工人充分振捣,在钢筋密集的条件下,使混凝土成型密实,以保证混凝土的耐久性。因为振捣不良会大大降低混凝土的最终性能。而当时日本建筑技术工人数量日趋减少,特别是技术高超的混凝土工更加匮乏,在这种背景下,以东京大学冈村甫教授为首的研究团队开展了自密实混凝土的研究。1986年2月,冈村甫教授在日本水泥协会主办的混凝土讲习会上倡导开发自密实混凝土。日本建筑协会在材料施工委员会下设置了“高流动性混凝土”分会,并于1992年~1995年三年内对自密实的质量标准、材料、配合比、施工和质量管理等有关内容进行了研究。1997年1月制定了“高流动性混凝土材料、配比、制造、施工指南”,大大推动了自密实混凝在日本的应用。
欧美也不甘落后,出资300万欧元资助由多国建筑商、混凝土专家、外加剂生产厂、钢纤维生产厂联合攻关的开发项目,旨在开发土木工程通用型自密实混凝土以及建筑用高质量饰面效果的纤维增强自密实混凝土,其目标是赶上和超过日本技术。
我国从20世纪90年代初期也开始了自密实混凝土的研究。从1995年开始在深圳、上海、北京等城市已开始应用自密实混凝土,主要应用于地下暗挖、配筋密集、复杂等无法浇筑和振捣的部位,解决了施工扰民的问题,缩短了施工工期。
2.2 自密实混凝土的研究现状。
关于自密实混凝土的研究,涉及到自密实混凝土的原材料、配合比设计、新拌混凝土的流变性、硬化混凝土的各种物理、力学、变形性能,耐久性以及自密实混凝土的生产、施工,有关标准规范的制订,成本优化等等。
原材料方面研究的主要思路是:首先是原材料选择,并要求原材料质量满足相应技术标准要求;其次是不同原材料之间合理匹配,使自密实拌合物具有低屈服剪应力τ0和一定的塑性粘度ηΡ,使新拌自密实混凝土具有高流动性而不离析。
自密实混凝土配制的试验研究,常用方法为:首先进行水泥与高效减水剂之间的相容性试验,选择与高效减水剂相容的水泥,并初步确定高效减水剂的最佳用量;然后同其它品种的外加剂复合,使新拌自密实混凝土工作性满足施工要求;通过调整水胶比或粉煤灰掺量使硬化混凝土强度满足强度等级的要求。
3. 自密实混凝土的工程应用
1989年,在东京举行了自密实混凝土的公开试验,有100多位研究人员和工程技术人员参加,会后许多大建筑公司开始了自密实混凝土的开发。截至1995年,日本已经有28家主要大公司采用了自密实混凝土技术,浇筑混凝土约80万m3。在日本,自密实高性能混凝土成功应用的典范是世界上跨度最大(主跨1990m)的悬索桥-明石海峡大桥工程。明石桥的2个锚锭分别使用了24万m3和15万m3强度为25MPa的自密实混凝土。由于采用自密实高性能混凝土施工新技术,使两个锚锭的施工从两年半缩短到两年,缩短工期20%。
在西方也有免振捣混凝土的应用,如美国西雅图双联广场是迄今为止自密实高性能混凝土用于实际结构中强度最高的。实测28 d强度119 MPa,91 d强度145 MPa。由于采用了超高强的自密实高性能混凝土降低了结构成本30%;在荷兰,大约75%的预制混凝土采用自密实混凝土。根据荷兰一些企业的生产实践,认为免振自密实混凝土材料成本虽比普通混凝土增加5%~ 15%,但其增加的费用完全可以由减少的劳动力工时与所耗的环境保护治理费来补偿。另有许多国家也都开展了自密实混凝土的研究和应用,如瑞典应用自密实混凝土减轻操作工人的劳动强度;德国预制行业应用自密实混凝土可降低造阶3.5%~6.8%,并颁布了自密实混凝土技术规范;丹麦在地铁和隧道中都应用了自密实混凝土。
在我国,自密实混凝上的研究及应用相对较晚。我国从20世纪90年代初期也有一些单位开始了免振自密实混凝土的研究。北京建工集团二公司进行了高流态免振捣自密实混凝土的试验研究,并成功地研制出既能高位抛落又能低位浇筑的自密实混凝土。1996和1997年分别在三个工程中试用于柱、梁、楼板和基础后,通过了免振捣自密实混凝土技术鉴定。近几年,国内有关免振捣自密实混凝土的研究已有了很大起色。如清华大学的廉慧珍教授、杨静副教授;武汉工业大学的马保国教授;哈尔滨工业大学的巴恒静教授、潘雨博士以及江苏建筑材料研究院、天津市建筑科学研究院等对免振捣自密实混凝土做了大量研究工作,极大促进了我国免振捣自密实混凝土的发展。
最近几年发展非常迅速,北京、深圳、南京、济南、长沙等城市陆续有了自密实混凝土的应用报道,应用领域也从房屋建筑扩大到水工、桥梁、隧道等大型工程。北京恒基中心过街通道工程,由于采用暗挖二次衬砌工艺,混凝土浇筑施工作业面很小,混凝土振捣密实成型十分困难,给施工带来一定难度,同时混凝土施工质量也得不到保证。采用自密实混凝土施工,不仅解决了施工难题,确保混凝土质量并保证了工程进度;江苏润扬民江大桥E1标北锚锭基础内衬墙采用自密实混凝土浇筑,自2002年5月中旬开始至10月结束,混凝土标号为C30,混凝土用量约1万m3。混凝土搅拌在强制式拌合站进行,通过混凝土搅拌车将自密实混凝土运送至施工现场,然后通过泵送或溜槽直接入仓,混凝土通过自身重力而填满整个仓面,整个过程没有进行人工振捣。2 d后拆模,混凝土表面平整、光滑,没有蜂窝或麻面,证明自密实混凝土施工质量良好。
在长江三峡左岸左厂坝引水工程中,压力钢管直径达12.4 m,由于底部配筋密集,普通混凝土不易振捣,采用自密实混凝土浇筑,总用量逾万立方米,整个浇筑过程迅速、方便,工程质量得到了三峡监理中心西北勘测设计院的认可,取得了很好的技术、经济效益;福建省漳州市万松关隧道,二次衬砌混凝土设计总量为25000 m3,设计衬砌断面为圆拱形,衬砌厚度为35~50 cm,浇筑最大高度为8.5 m混凝土中配筋密集,施工时工作面小、振捣困难,采用自密实混凝土浇筑获得了良好的使用效果。
由于我国对于自密实混凝土的研究多局限于材料配制及素混凝土的软科学性能方面,缺少对自密实混凝土的配筋结构安全性能、耐久性能研究等;同时,由于混凝土生产以及建筑施工管理水平有待提高,外加剂的开发水平较低,粗骨料生产方式较为落后,对自密实混凝土尚缺乏可靠的评价方法等,在我国对自密实混凝土的研究和应用存在很大局限,有许多问题丞待研究解决。但是可以预见,免振捣自密实混凝土技术的发展将为混凝土施工带来划时代的变革。
参考文献
[1] 吴红娟, 李志国. 自密实混凝土及其工作性评价[J]. 武汉工业学院学报,2004(6):68~71.
[2] 彭波,丁庆军,胡曙光等. 利用粉煤灰配制绿色高强补偿收缩混凝土的研究[J]. 科学研究,2001,6:24~26.
[3] 干伟忠,HansPashmann. 超流态免振混凝土配合比的优化设计研究[J]. 土木工程学报,2004,37(5):68~70.
[4] 廉慧珍,张青,张耀凯等. 国内外自密实高性能混凝土研究及应用现状[J]. 施工技术,1999,28(5):1~3.
[5] 潘志宏. 自密实高性能混凝土研究与应用现状[J]. 邵阳学院学报(自然科学版),2004,1(4):75~78.
[6] 黄大能,沈威.新拌混凝土的结构和流变特征[M].北京:中国建筑工业出版社,1988.
[文章编号]1006-7619(2010)05-15-428
【关键词】自密实混凝土;发展过程;研究现状
Shallow talk research present condition from the airtight solid concrete
Fang Zong-le
(Tianchen construction engineering Co.,itd of Hebei construction group Baoding Hebei 071000)
【Abstract】Harden self-compacting concrete has good mechanical property and durability, less construction noise and faster construction velocity.What's more,it can fill up the moulding board and hold reinforced bar under its own weight without vibration.With good liquidity、good construction and stuffing property. Used self-compacting concrete in engineering practice will have good economic and social benefits.
【Key words】Self-compacting concrete;Development study;The prospect of study
1. 自密实混凝土研究的意义
自密实混凝土,也有人称为高流态混凝土,是指混凝土拌合物主要依靠自重,不需要振捣即可充满模板和包裹钢筋,属于高性能混凝土的一种。自密实混凝土具有高流动性而不离析,并且具有良好的填充性能,自密实混凝土硬化后具有良好的力学性能和耐久性。
在混凝土工程上采用自密实混凝土可以提高混凝土的质量;改善混凝土工程的施工环境,减少噪音对环境的污染;可以提高劳动生产率并降低工程成本;Ⅰ、Ⅱ粉煤灰、磨细矿渣等工业废料,均可作为自密实混凝土掺合料使用,有利于生态环境的保护,所以自密实混凝土又是一种绿色的新型高性能混凝土。基于以上特点,这种新型高性能混凝土在建筑工程上的研究和应用已在世界范围内逐渐展开。
2. 自密实混凝土的发展过程及国内外研究现状
2.1 自密实混凝土的发展过程。
20世纪80年代初,混凝土的耐久性问题引起了日本土木工程界的关注。混凝土施工时需要大量的技术高超的混凝土工人充分振捣,在钢筋密集的条件下,使混凝土成型密实,以保证混凝土的耐久性。因为振捣不良会大大降低混凝土的最终性能。而当时日本建筑技术工人数量日趋减少,特别是技术高超的混凝土工更加匮乏,在这种背景下,以东京大学冈村甫教授为首的研究团队开展了自密实混凝土的研究。1986年2月,冈村甫教授在日本水泥协会主办的混凝土讲习会上倡导开发自密实混凝土。日本建筑协会在材料施工委员会下设置了“高流动性混凝土”分会,并于1992年~1995年三年内对自密实的质量标准、材料、配合比、施工和质量管理等有关内容进行了研究。1997年1月制定了“高流动性混凝土材料、配比、制造、施工指南”,大大推动了自密实混凝在日本的应用。
欧美也不甘落后,出资300万欧元资助由多国建筑商、混凝土专家、外加剂生产厂、钢纤维生产厂联合攻关的开发项目,旨在开发土木工程通用型自密实混凝土以及建筑用高质量饰面效果的纤维增强自密实混凝土,其目标是赶上和超过日本技术。
我国从20世纪90年代初期也开始了自密实混凝土的研究。从1995年开始在深圳、上海、北京等城市已开始应用自密实混凝土,主要应用于地下暗挖、配筋密集、复杂等无法浇筑和振捣的部位,解决了施工扰民的问题,缩短了施工工期。
2.2 自密实混凝土的研究现状。
关于自密实混凝土的研究,涉及到自密实混凝土的原材料、配合比设计、新拌混凝土的流变性、硬化混凝土的各种物理、力学、变形性能,耐久性以及自密实混凝土的生产、施工,有关标准规范的制订,成本优化等等。
原材料方面研究的主要思路是:首先是原材料选择,并要求原材料质量满足相应技术标准要求;其次是不同原材料之间合理匹配,使自密实拌合物具有低屈服剪应力τ0和一定的塑性粘度ηΡ,使新拌自密实混凝土具有高流动性而不离析。
自密实混凝土配制的试验研究,常用方法为:首先进行水泥与高效减水剂之间的相容性试验,选择与高效减水剂相容的水泥,并初步确定高效减水剂的最佳用量;然后同其它品种的外加剂复合,使新拌自密实混凝土工作性满足施工要求;通过调整水胶比或粉煤灰掺量使硬化混凝土强度满足强度等级的要求。
3. 自密实混凝土的工程应用
1989年,在东京举行了自密实混凝土的公开试验,有100多位研究人员和工程技术人员参加,会后许多大建筑公司开始了自密实混凝土的开发。截至1995年,日本已经有28家主要大公司采用了自密实混凝土技术,浇筑混凝土约80万m3。在日本,自密实高性能混凝土成功应用的典范是世界上跨度最大(主跨1990m)的悬索桥-明石海峡大桥工程。明石桥的2个锚锭分别使用了24万m3和15万m3强度为25MPa的自密实混凝土。由于采用自密实高性能混凝土施工新技术,使两个锚锭的施工从两年半缩短到两年,缩短工期20%。
在西方也有免振捣混凝土的应用,如美国西雅图双联广场是迄今为止自密实高性能混凝土用于实际结构中强度最高的。实测28 d强度119 MPa,91 d强度145 MPa。由于采用了超高强的自密实高性能混凝土降低了结构成本30%;在荷兰,大约75%的预制混凝土采用自密实混凝土。根据荷兰一些企业的生产实践,认为免振自密实混凝土材料成本虽比普通混凝土增加5%~ 15%,但其增加的费用完全可以由减少的劳动力工时与所耗的环境保护治理费来补偿。另有许多国家也都开展了自密实混凝土的研究和应用,如瑞典应用自密实混凝土减轻操作工人的劳动强度;德国预制行业应用自密实混凝土可降低造阶3.5%~6.8%,并颁布了自密实混凝土技术规范;丹麦在地铁和隧道中都应用了自密实混凝土。
在我国,自密实混凝上的研究及应用相对较晚。我国从20世纪90年代初期也有一些单位开始了免振自密实混凝土的研究。北京建工集团二公司进行了高流态免振捣自密实混凝土的试验研究,并成功地研制出既能高位抛落又能低位浇筑的自密实混凝土。1996和1997年分别在三个工程中试用于柱、梁、楼板和基础后,通过了免振捣自密实混凝土技术鉴定。近几年,国内有关免振捣自密实混凝土的研究已有了很大起色。如清华大学的廉慧珍教授、杨静副教授;武汉工业大学的马保国教授;哈尔滨工业大学的巴恒静教授、潘雨博士以及江苏建筑材料研究院、天津市建筑科学研究院等对免振捣自密实混凝土做了大量研究工作,极大促进了我国免振捣自密实混凝土的发展。
最近几年发展非常迅速,北京、深圳、南京、济南、长沙等城市陆续有了自密实混凝土的应用报道,应用领域也从房屋建筑扩大到水工、桥梁、隧道等大型工程。北京恒基中心过街通道工程,由于采用暗挖二次衬砌工艺,混凝土浇筑施工作业面很小,混凝土振捣密实成型十分困难,给施工带来一定难度,同时混凝土施工质量也得不到保证。采用自密实混凝土施工,不仅解决了施工难题,确保混凝土质量并保证了工程进度;江苏润扬民江大桥E1标北锚锭基础内衬墙采用自密实混凝土浇筑,自2002年5月中旬开始至10月结束,混凝土标号为C30,混凝土用量约1万m3。混凝土搅拌在强制式拌合站进行,通过混凝土搅拌车将自密实混凝土运送至施工现场,然后通过泵送或溜槽直接入仓,混凝土通过自身重力而填满整个仓面,整个过程没有进行人工振捣。2 d后拆模,混凝土表面平整、光滑,没有蜂窝或麻面,证明自密实混凝土施工质量良好。
在长江三峡左岸左厂坝引水工程中,压力钢管直径达12.4 m,由于底部配筋密集,普通混凝土不易振捣,采用自密实混凝土浇筑,总用量逾万立方米,整个浇筑过程迅速、方便,工程质量得到了三峡监理中心西北勘测设计院的认可,取得了很好的技术、经济效益;福建省漳州市万松关隧道,二次衬砌混凝土设计总量为25000 m3,设计衬砌断面为圆拱形,衬砌厚度为35~50 cm,浇筑最大高度为8.5 m混凝土中配筋密集,施工时工作面小、振捣困难,采用自密实混凝土浇筑获得了良好的使用效果。
由于我国对于自密实混凝土的研究多局限于材料配制及素混凝土的软科学性能方面,缺少对自密实混凝土的配筋结构安全性能、耐久性能研究等;同时,由于混凝土生产以及建筑施工管理水平有待提高,外加剂的开发水平较低,粗骨料生产方式较为落后,对自密实混凝土尚缺乏可靠的评价方法等,在我国对自密实混凝土的研究和应用存在很大局限,有许多问题丞待研究解决。但是可以预见,免振捣自密实混凝土技术的发展将为混凝土施工带来划时代的变革。
参考文献
[1] 吴红娟, 李志国. 自密实混凝土及其工作性评价[J]. 武汉工业学院学报,2004(6):68~71.
[2] 彭波,丁庆军,胡曙光等. 利用粉煤灰配制绿色高强补偿收缩混凝土的研究[J]. 科学研究,2001,6:24~26.
[3] 干伟忠,HansPashmann. 超流态免振混凝土配合比的优化设计研究[J]. 土木工程学报,2004,37(5):68~70.
[4] 廉慧珍,张青,张耀凯等. 国内外自密实高性能混凝土研究及应用现状[J]. 施工技术,1999,28(5):1~3.
[5] 潘志宏. 自密实高性能混凝土研究与应用现状[J]. 邵阳学院学报(自然科学版),2004,1(4):75~78.
[6] 黄大能,沈威.新拌混凝土的结构和流变特征[M].北京:中国建筑工业出版社,1988.
[文章编号]1006-7619(2010)05-15-428