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2接頭管的起拔
施工過程中接頭管的起拔是施工的重要環(huán)節(jié),施工過程中進(jìn)行接頭管起拔的設(shè)備主要有專業(yè)的起拔機(jī)以及吊車。對此需要注意,在進(jìn)行接頭管的起拔過程中,起拔時(shí)間必須予以重視,接頭管起拔時(shí)間大多會依照混凝土初凝時(shí)間進(jìn)行確定。因此對接頭管起拔時(shí),應(yīng)當(dāng)考慮到混凝土初凝問題,采取上下微動的方式對接頭管的起拔進(jìn)行操作,勤拔、少拔是接頭管起拔的主要原則。通過這一原則,接頭管對混凝土的破壞降至最低,且二者之間的粘結(jié)力也逐漸降低,從而提高混凝土結(jié)構(gòu)的完整性。一旦接頭管起拔工作完成,則顯示二期槽孔作業(yè)應(yīng)當(dāng)開始了。在完成墻體施工以后,應(yīng)按照國家標(biāo)準(zhǔn),對其質(zhì)量進(jìn)行評估。在評估中也需與實(shí)際相結(jié)合,槽孔的精度應(yīng)略高于國家標(biāo)準(zhǔn)。另外,墻的深度和孔斜率也息息相關(guān),若是墻的深度大于25m時(shí),孔斜率應(yīng)小于6%,若是墻的深度小于25m時(shí),那么孔斜率應(yīng)控制在8%以內(nèi)。
3質(zhì)量控制有效措施
3.1原料方面
對于制備混凝土的原材,應(yīng)進(jìn)行擇優(yōu)選用。選擇的礦渣硅酸鹽水泥應(yīng)具有較低的標(biāo)號,選用的砂子最好為純凈的天然細(xì)砂,選用的骨料應(yīng)將其直徑控制在設(shè)計(jì)要求的范圍內(nèi),一般采用天然礫石或是卵石等材料。為了適當(dāng)?shù)匮娱L混凝土初凝時(shí)間,可在拌和混凝土?xí)r,摻雜一些粉煤灰進(jìn)去。此外,質(zhì)量合格的混凝土應(yīng)具備和易性好、流動性好、防滲性高、強(qiáng)度高、以及彈性好的特點(diǎn),只有使用這樣的混凝土,才能滿足混凝土防滲墻澆筑的需要。
3.2泥漿方面
泥漿在混凝土防滲墻的建筑中是非常關(guān)鍵的,它的主要作用是穩(wěn)定槽孔壁,也可以讓槽孔內(nèi)的殘?jiān)鼞腋∑饋恚€能和冷卻鉆具。當(dāng)泥漿用來固壁時(shí),它需要具備較好的流動性、化學(xué)穩(wěn)定性以及物理性能。在其充當(dāng)固壁時(shí),應(yīng)盡量將泥漿中的細(xì)砂顆粒除去,以防其影響到固壁效果。若是在地質(zhì)較為特殊的地段進(jìn)行施工,可選擇添加一些外加劑在泥漿中,也可選用膨潤土來代替,確保泥漿的穩(wěn)定性能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn),從而提高孔壁的穩(wěn)定性能。
3.3槽孔施工方面
若是出現(xiàn)槽口坍塌或是導(dǎo)墻斷裂的現(xiàn)象時(shí),應(yīng)及時(shí)地移走鉆孔設(shè)備,且回填槽孔,還應(yīng)將斷裂的導(dǎo)墻進(jìn)行拆除,然后再對孔口的土體做加固處理,并重新修筑導(dǎo)墻。若是槽孔內(nèi)導(dǎo)墻下出現(xiàn)局部坍塌時(shí),則應(yīng)先用粘土回填坍塌的部位,然后回填低標(biāo)號混凝土,等到混凝土凝結(jié)固化以后,才重新挖掘槽孔。需要注意鉆頭、鋼絲繩以及鉆頭梁的狀況,若是發(fā)現(xiàn)磨損,應(yīng)及時(shí)進(jìn)行補(bǔ)焊,防止卡鉆。
1前言
混凝土的耐久性是混凝土反抗氣候變化、化學(xué)侵蝕、磨損或任何其它破壞過程的能力,當(dāng)在暴露的環(huán)境中,能耐久的混凝土應(yīng)保持其形態(tài)、質(zhì)量和使用功能。混凝土的耐久性探究內(nèi)容包括摘要:鋼筋銹蝕、化學(xué)腐蝕、凍融破壞、堿集料破壞。混凝土的抗凍性作為混凝土耐久性的一個重要內(nèi)容,在北方嚴(yán)寒地區(qū)工程中是急待解決的重要新問題之一。
我國地域遼闊,有相當(dāng)大的部分處于嚴(yán)寒地帶,致使不少水工建筑物發(fā)生了凍融破壞現(xiàn)象。根據(jù)全國水工建筑物耐久性調(diào)查資料[1,在32座大型混凝土壩工程、40余座中小型工程中,22%的大壩和21%的中小型水工建筑物存在凍融破壞新問題,大壩混凝土的凍融破壞主要集中在東北、華北、西北地區(qū)。尤其在東北嚴(yán)寒地區(qū),興建的水工混凝土建筑物,幾乎100%工程局部或大面積地遭受不同程度的凍融破壞。除三北地區(qū)普遍發(fā)現(xiàn)混凝土的凍融破壞現(xiàn)象外,地處較為暖和的華東地區(qū)的混凝土建筑物也發(fā)現(xiàn)有凍融現(xiàn)象。
因此,混凝土的凍融破壞是我國建筑物老化病害的主要新問題之一,嚴(yán)重影響了建筑物的長期使用和平安運(yùn)行,為使這些工程繼續(xù)發(fā)揮功能和效益,各部門每年都耗費(fèi)巨額的維修費(fèi)用,而這些維修費(fèi)用為建設(shè)費(fèi)用的1~3倍。美國投入混凝土基建工程的總造價(jià)為16萬億美元,據(jù)估計(jì)今后每年用于混凝土工程維修和重建的費(fèi)用估計(jì)達(dá)3000億美元[2。
2外加劑改善抗凍耐久性技術(shù)探究動態(tài)
2.1引氣劑
長期的工程實(shí)踐和室內(nèi)探究資料表明摘要:提高混凝土抗凍耐久性的一個十分重要而有效的辦法是在混凝土拌合物中摻入一定量的引氣劑。引氣劑是具有增水功能的表面活性物質(zhì),它可以明顯的降低混凝土拌合水的表面張力和表面能,使混凝土內(nèi)部產(chǎn)生大量的微小穩(wěn)定的封閉氣泡。這些氣泡切斷了部分毛細(xì)管通路能使混凝土結(jié)冰時(shí)產(chǎn)生的膨脹壓力得到緩解,不使混凝土遭到破壞,起到緩沖減壓的功能。這些氣泡可以阻斷混凝土內(nèi)部毛細(xì)管和外界的通路,使外界水份不易浸入,減少了混凝土的滲透性。同時(shí)大量的氣泡還能起到功能,改善混凝土和易性。因此,摻用引氣劑,使混凝土內(nèi)部具有足夠的含氣量,改善了混凝土內(nèi)部的孔結(jié)構(gòu),大大提高混凝土的抗凍耐久性。國內(nèi)外的大量探究成果和工程實(shí)踐均表明引氣后混凝土的抗凍性可成倍提高[3[4[5。
美國是最早開始探究引氣劑的國家,自1934年在美國堪薩斯州和紐約州道路工程施工中發(fā)現(xiàn)引氣混凝土,至今已有半個多世紀(jì)。挪威[61974年首次在大壩中使用引氣劑,經(jīng)過20年運(yùn)行后,摻引氣劑的混凝土表面完好無損,而未摻引氣劑的混凝土則已遭受較嚴(yán)重的凍融破壞。我國這方面的工作始于50年代。我國混凝土學(xué)科創(chuàng)始人吳中偉教授,在50年代初期就強(qiáng)調(diào)了混凝土抗凍的重要性,并創(chuàng)先研制了松香熱聚物加氣劑(引氣劑),應(yīng)用于治淮水利混凝土工程,開創(chuàng)了我國采用引氣劑而提高混凝土抗凍耐久性的先河。范沈撫(1991年)分析了摻引氣劑混凝土的抗壓強(qiáng)度和抗凍耐久性,得出和上述同樣結(jié)論[7摘要:摻用引氣劑,使混凝土達(dá)到足夠的含氣量要求,可改善混凝土的孔結(jié)構(gòu)性質(zhì),并明顯改善混凝土的抗凍耐久性。
國內(nèi)外許多學(xué)者探究了影響混凝土抗耐久性的因素,Seibel,Sellebold,Malhotra,Pigen等人[8[9[10探究表明摘要:混凝土的含氣量、臨界氣泡間距、水灰比、骨料、臨界飽水度和降溫速度等因素綜合決定了混凝土的抗凍耐久性能。StarkandLudwig(1993)提出[11摘要:水泥熟料中C3A的含量的增加會提高其混凝土的抗凍耐久性,但會降低混凝土反抗鹽凍能力。OsamaA.Mohamed(1998)探究了水泥品種,引氣劑質(zhì)量及引氣的方法對混凝土抗凍融耐久性影響,得出[12摘要:引氣能顯著提高混凝土的抗凍融性,然而,長期處于凍融循環(huán)的混凝土的抗凍能力則取決于天氣的惡劣程度及凍融周期的頻率。關(guān)英俊,范沈撫[13(1990)討論了提高水工混凝土抗凍耐久性的技術(shù)辦法,提出耐凍混凝土必須正確進(jìn)行配合比設(shè)計(jì),摻優(yōu)質(zhì)引氣劑,減小水灰比,合理選用原材料,還要嚴(yán)格按施工規(guī)范技術(shù)要求施工,加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)。
范沈撫[14(1993)進(jìn)一步探究得出摘要:混凝土孔結(jié)構(gòu)性質(zhì)是影響混凝土抗凍耐久性的根本所在。混凝土的抗凍耐久性隨孔結(jié)構(gòu)性質(zhì)變化而變化,當(dāng)孔間距系數(shù)小于250μm時(shí),混凝土抗凍耐久性指數(shù)基本能達(dá)到60%以上,即可經(jīng)受300次快速凍融循環(huán)試驗(yàn)。這一點(diǎn)和Powers的臨界孔間距概念相符摘要:早在50年代,鮑爾斯(T.C.Powers)等人首先開展了摻引氣劑硬化混凝土孔結(jié)構(gòu)的測試分析探究,并提出了滿足混凝土抗凍耐久性要求的孔間距系數(shù)的重要概念摘要:即當(dāng)孔間距小于臨界孔間距(%26lt;250μm)時(shí)混凝土是抗凍的。宋擁軍(1999)認(rèn)為[15,只要引氣量合適,普通混凝土均能獲得較高的抗凍耐久性。引氣混凝土中氣泡平均尺寸及其間距隨水灰比的增大而加大,同時(shí)水泥漿中可凍水的百分率也相應(yīng)加大,從而導(dǎo)致混凝土抗凍耐久性的顯著下降,因此,不能忽視對水灰比的限制。
朱蓓蓉,吳學(xué)禮,黃土元(1999)認(rèn)為[16摘要:合理的氣泡結(jié)構(gòu)是混凝土抗凍耐久性得以真正改善的關(guān)鍵,然而,氣泡體系形成、穩(wěn)定和氣泡結(jié)構(gòu)的建立密不可分,因此高度重視氣泡體系穩(wěn)定性的新問題就顯得更加重要。他們根據(jù)國外的探究成果和部分實(shí)驗(yàn)結(jié)果得出結(jié)論摘要:影響混凝土中氣泡體系形成和穩(wěn)定性的因素有混凝土各組成材料、混凝土配合比、拌合物特性以及外界條件,如環(huán)境溫度、攪拌、運(yùn)輸和澆灌技術(shù)等。針對不同環(huán)境條件、不同工程要求的混凝土,必須進(jìn)行適應(yīng)性試驗(yàn),才能使得硬化混凝土具有設(shè)計(jì)所要求的含氣量和合理的氣泡結(jié)構(gòu),增進(jìn)了混凝土工程界對引氣劑應(yīng)用技術(shù)的熟悉。
由以上眾多學(xué)者的探究表明摘要:混凝土孔結(jié)構(gòu)性質(zhì)是影響混凝土抗凍耐久性及其它性質(zhì)的根本所在。摻引氣劑可以改善混凝土孔結(jié)構(gòu)性質(zhì),因此,測試硬化混凝土孔結(jié)構(gòu)性質(zhì)是探究混凝土抗凍耐久性能的有效途徑和方法之一。
引氣劑的摻入雖然是提高混凝土抗凍耐久性最有效的手段,但引氣劑的摻入同時(shí)會引起混凝土其它性能降低,如強(qiáng)度、耐磨蝕能力等。
2.2減水劑
目前,減水劑的應(yīng)用也成為混凝土不可缺少的組份,使用減水劑可以大幅度降低混凝土的水灰比(水膠比),提高混凝土的強(qiáng)度和致密性,使混凝土反抗凍融破壞的能力提高,從而提高混凝土的抗凍耐久性。遲培云,李金波,揚(yáng)旭等(2000)探究了在混凝土中摻入高效減水劑可取得的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果如下[17摘要:(1)保持和易性不變,可減水25%,R28%提高90%,抗?jié)B性提高4~5倍;(2)保持和易性不變,節(jié)約水泥25%,R28提高26%,抗?jié)B性提高2倍;(3)保持用水量和水泥用量不變,R28提高27%,抗?jié)B性提高3倍。
3活性的礦物摻合料改善混凝土抗凍耐久性技術(shù)探究動態(tài)
混凝土是各種建筑工程上應(yīng)用最廣泛、用量最多的人造建筑材料,目前,我國正處在大規(guī)模的基礎(chǔ)建設(shè)時(shí)期,對混凝土的需求量也就更大。因此,有效地降低混凝土的成本,提高混凝土的各項(xiàng)技術(shù)性能,對于充分利用有限的投資,延長混凝土結(jié)構(gòu)的使用壽命,減少自然資源的消耗,保護(hù)生態(tài)平衡,有著非常巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。
在混凝土的基本組成材料中,水泥的價(jià)格最貴,因此,在滿足對混凝土質(zhì)量要求的前提下,單位體積混凝土的水泥用量愈少愈經(jīng)濟(jì)。因此,用一些具有活性的摻和料(硅粉、礦渣、粉煤灰)來替代一部分水泥正在被廣泛的應(yīng)用。
3.1硅粉的摻入
近年來,硅粉混凝土也已應(yīng)用于混凝土工程各個領(lǐng)域,其抗凍耐久性新問題已引起人們的普遍重視,在丹麥、美國、挪威等國家,硅粉作為混凝土混合材已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。但有關(guān)硅粉混凝土的抗凍耐久性,各國學(xué)者結(jié)論各異。
日本的Yamato等人[18通過試驗(yàn)得出結(jié)果摘要:非引氣混凝土當(dāng)水/(水泥+硅粉)=0.25,不管硅粉的摻量如何,皆具有良好的抗凍耐久性。加拿大的Malhotra等人[19[20通過試驗(yàn)得出摘要:引氣硅粉混凝土不管水灰比多少,硅粉摻量15%以下時(shí)都具有較高的抗凍耐久性。我國學(xué)者丁雁飛,孫景進(jìn)(1991)通過實(shí)驗(yàn)探索了硅粉對混凝土抗凍耐久性的影響,得出結(jié)論[21摘要:非引氣硅粉混凝土的抗凍耐久性和基準(zhǔn)混凝土比較,在膠結(jié)材總量相同,塌落度不變的條件_下,非引氣硅粉混凝土的抗凍能力高。范沈撫(1990)得出[22摘要:在相同含氣量的情況下,摻15%的硅粉混凝土比不摻硅粉的基準(zhǔn)混凝土,氣孔結(jié)構(gòu)有很大的改善。硅粉對抗凍耐久性有顯著的效果,但硅粉的產(chǎn)量有限而且成本較高。
3.2礦渣的摻入
磨細(xì)礦渣和混凝土內(nèi)水泥水化生成的Ca(OH)2結(jié)合具有潛在的活性,但磨細(xì)礦渣對提高混凝土的抗凍融性目前也不少探究。張德思,成秀珍(1999)通過試驗(yàn)得出結(jié)論[23摘要:隨著礦渣摻量的增加,其混凝土的抗凍融性能愈差,但摻合比例合適時(shí),抗凍性能和普通混凝土相比有較大改善。
3.3粉煤灰的摻入
國內(nèi)外粉煤灰應(yīng)用已有幾十年的歷史。最早探究粉煤灰在混凝土中應(yīng)用的是美國加洲理工學(xué)院的R.E.Davis,1993年他首次發(fā)表了有關(guān)粉煤灰用于混凝土的探究報(bào)告。到本世紀(jì)五、六十年代,粉煤灰作為一種工業(yè)廢料,其活性性能被進(jìn)一步探究和推廣,不僅僅是為了節(jié)約水泥,更主要是為了改善和提高混凝土的性能。美國加洲大學(xué)Mehta教授指出[24,應(yīng)用大摻量粉煤灰(或磨細(xì)礦渣),是今后混凝土技術(shù)進(jìn)展最有效、也是最經(jīng)濟(jì)的途徑。
國內(nèi)外有關(guān)資料表明[25[26摘要:粉煤灰混凝土的抗凍能力隨粉煤灰摻量的增加而降低,和相同強(qiáng)度等級的普通混凝土相比較,28d齡期的粉煤混凝土試件抗凍耐久性試驗(yàn)結(jié)果偏低,隨著粉煤灰混凝土技術(shù)的深入探究和發(fā)展,引氣粉煤灰混凝土的抗凍耐久性探究已越來越多地引起人們的關(guān)注。LinhuaJiang等學(xué)者[27(2000)通過探究高摻量粉煤灰混凝土水化功能得出摘要:粉煤灰的摻量和水灰比影響了高摻量粉煤灰混凝土的孔結(jié)構(gòu),并且隨著摻量和水灰比的增加而孔隙率增加,但隨時(shí)間的延長,孔隙率會下降。這是因?yàn)榉勖夯业膿饺敫纳屏嘶炷恋目壮叽纾畲髶搅坎坏贸^70%。游有鯤、繆昌文、慕儒等[28(2000)對粉煤灰高性能混凝土抗凍耐久性的探究表明摘要:水膠比在0.25-0.27范圍內(nèi),隨著粉煤灰內(nèi)摻量的提高,不摻引氣劑,混凝土抗凍耐久性隨粉煤灰增加而增加。當(dāng)摻引氣劑后,混凝土抗凍耐久性有先升后降的趨向,既存在最佳的粉煤灰摻量為30%。習(xí)志臻(1999)認(rèn)為[29摘要:相對于許多混凝土而言,粉煤灰高性能混凝土提高了混凝土的抗?jié)B、抗凍、抗碳化能力。田倩、孫偉[30(1997)討論了摻入硅灰、超細(xì)粉煤灰及兩者的復(fù)合物對抗凍耐久性能的影響以及鋼纖維的阻裂效應(yīng)對混凝土抗凍耐久性能的功能。實(shí)驗(yàn)證實(shí)摘要:當(dāng)超細(xì)粉煤灰和硅灰相摻時(shí),提高抗凍耐久性的效果尤為顯著,其凍融循環(huán)300次以后,動彈性模量和重量基本無變化,而鋼纖維的進(jìn)一步復(fù)合有利于混凝土抗凍耐久性的改善。由此可見,雙摻或多摻礦物的復(fù)合效應(yīng)對混凝土抗凍耐久性的提高是值得探究的課題。
4高強(qiáng)混凝土抗凍融技術(shù)目前狀況
目前,高強(qiáng)度混凝土已在工程中得到廣泛應(yīng)用,但是,由于理論上認(rèn)為高強(qiáng)度混凝土應(yīng)具有較高的抗凍能力,所以對高強(qiáng)度混凝土的抗凍性的探究并不多。
1前言
路面水泥混凝土通常是按砂、石、水泥、水一次投料的攪拌工藝制備的,其質(zhì)量容易波動。使用將砂、石表面以水泥漿為外殼包起來的造殼攪拌方法,可改善水泥的分散性,使混凝土的質(zhì)量與耐久性得到顯著提高。
80年代,我國許多單位在研究SEC工法新技術(shù)的基礎(chǔ)上,開發(fā)應(yīng)用了“混凝土分次投料攪拌工藝”。其目的在于通過新的攪拌工藝,獲得高質(zhì)量的混合物,提高混凝土強(qiáng)度,繼而在滿足原強(qiáng)度要求的前提下,節(jié)約水泥用量。
根據(jù)大量的應(yīng)用研究結(jié)果,各種分次投料攪拌工藝均能不同程度地提高混凝土強(qiáng)度。其中裹砂石法和凈漿裹石法的增強(qiáng)效果最顯著。分次投料工藝改變了我國水泥混凝土路面?zhèn)鹘y(tǒng)的混凝土混合物攪拌工藝,我們從分析混凝土破壞途徑和增強(qiáng)機(jī)理出發(fā),論述了裹砂石法的應(yīng)用研究效果。
2混凝土的破壞途徑
硬化混凝土受力前在粗骨料和砂漿界面上存在很多微裂縫,稱界面裂縫。這是由于水泥水化化學(xué)收縮,硬化后干燥收縮在骨料界面上產(chǎn)生拉應(yīng)力導(dǎo)致界面裂縫。此外水分的遷移受到粗骨料阻止,從而水分向界面集中形成水膜,也是界面裂縫的根源。混凝土受力后,石子和砂漿變形不一致又導(dǎo)致這種原生裂縫開展。
此時(shí)E石>E砂漿,骨料粒子處于軟基體內(nèi),在縱向壓力下砂漿橫向變形(內(nèi)聚力)大于石子,從而在石子上下部位產(chǎn)生壓應(yīng)力,邊側(cè)產(chǎn)生拉應(yīng)力,界面有脫離的傾向(粘附力破壞)。這種由于兩相變形不等產(chǎn)生的界面拉應(yīng)力使原生裂縫開展。可見裂縫的發(fā)源地是界面,然后向〖DM(謝勇成:路面混凝土混合物的造殼技漱砂漿中延伸,最后貫穿試件,最終導(dǎo)致破壞。界面在受力前存在隱患,成為裂縫的發(fā)源地,界面拉應(yīng)力的存在又為裂縫開展提供條件。因此,只有增強(qiáng)界面和提高砂漿強(qiáng)度才能阻止裂縫開展。
3混凝土增強(qiáng)機(jī)理
3.1改善孔結(jié)構(gòu)、強(qiáng)化水泥石
一般認(rèn)為,水泥石是由凝膠、晶體、水與孔組成的聚集體。根據(jù)現(xiàn)代混凝土強(qiáng)度理論,水泥石內(nèi)聚力主要取決于水泥石基材的孔隙率、孔分布、孔級配、孔形狀等孔結(jié)構(gòu)參數(shù)。所以水泥石從形成、發(fā)展直到破壞均與孔的發(fā)生和發(fā)展密切相關(guān)。但孔隙率不是影響混凝土強(qiáng)度的唯一因素,在孔隙率相同情況下,不同孔結(jié)構(gòu)水泥石性能也不同。平均孔徑小的強(qiáng)度高,0.1μm以上的毛細(xì)孔微縫對強(qiáng)度和耐久性不利,0.05μm以下的孔對強(qiáng)度及性能無影響,Mehta證明,大于1000A的孔存在是強(qiáng)度和抗?jié)B性下降的原因。將大孔改變?yōu)樾∮?00A的孔則可提高強(qiáng)度和抗?jié)B性。由此可見,存在著調(diào)整孔級配來提高水泥石強(qiáng)度和耐久性的可能性。例如,采用真空脫水,分次投料,重復(fù)振搗,加入外加劑、活性混合物,聚合物浸漬以及限制膨脹等工藝措施,均能達(dá)到調(diào)整孔結(jié)構(gòu),提高強(qiáng)度的辦法。
采用分次投料造殼攪拌工藝,可使水泥石最可幾孔徑減少,增強(qiáng)顯著,試驗(yàn)采用灰砂比為1∶2.5,W/c=0.5的軟練砂漿與造殼砂漿作了強(qiáng)度和孔結(jié)構(gòu)參數(shù)的比較,試驗(yàn)結(jié)果列表1。
不同砂漿對比試驗(yàn)結(jié)果表1
試
件
強(qiáng)
度
(MPa)
孔
隙
率
(cm2/g)
比
表
面
積
(m2/g)
當(dāng)量
比表
面積
(m2/
cm2孔)
平
均
水
力
半
徑
最可幾孔徑
分段孔
體積含
量
(cm3/g)×10-2
中孔區(qū)
(100-
1000λ)
大孔區(qū)
(1000-
2500λ)
>
7500
λ
>
5000
λ
>
2500
λ
>
1000
λ
>
500
λ
>
250
λ
普
通
砂
漿
30.8
0.1075
29.02
270.0
37.0
798
7500
2.0
80
2.3
50
2.7
36
3.4
40
6.2
30
7.7
44
造
殼
砂
漿
39.2
0.1044
30.89
295.9
33.8
500
1596
0.7
073
0.93
65
1.3
61
2.1
12
4.7
31
7.6
19
從這些試驗(yàn)結(jié)果看出,造殼砂漿比普通砂漿的孔隙率只減少3%,而強(qiáng)度卻提高27%,這主要是由于造殼砂漿和孔徑分布得到了改善。第一,在大孔區(qū),最可幾孔徑僅為普通砂漿的21%;在中孔區(qū)僅為63%,可見采用造殼攪拌工藝后,不僅能減少一些孔隙率,而且主要地可使毛細(xì)孔變細(xì)。第二,造殼砂漿的有害孔(500?!)含量僅為普通砂漿的6%;第三,造殼砂漿孔隙當(dāng)量比表面積和平均水力半徑比普通砂漿分別增加和減少9%。
總之,最可幾孔徑變小,使?jié)B水通路變細(xì),加上平均水力半徑減少,提高了抗?jié)B能力,對強(qiáng)度有害的大毛細(xì)孔減少24%,這將對裂縫的引發(fā)和擴(kuò)展起很大的阻滯作用,因而能提高其強(qiáng)度及抗沖擊性能。
3.2強(qiáng)化界面過渡層
界面微觀結(jié)構(gòu)性質(zhì)早已引起國內(nèi)外學(xué)者的極大重視。研究表明,骨料和水泥石之間存在約幾十微米的界面層,它是由水化粗骨料表面,首先形成水膜層逐漸被新生產(chǎn)物填充而來。如水灰比大或泌水均會使水膜層厚度增加,在過渡層會留下薄弱環(huán)節(jié),所以只有減薄水膜層才能強(qiáng)化界面層。
在傳統(tǒng)的攪拌方法中,所有固相材料幾乎同時(shí)倒入攪拌機(jī),此時(shí)砂、石、水泥混合物中主要是固——?dú)饨缑妗T诩铀當(dāng)嚢柽^程中,水必然要浸潤所有的固相材料表面而形成固——液界面,同時(shí)產(chǎn)生氣——液界面,亦即在攪拌過程中有相當(dāng)數(shù)量的氣相殘留在液、固相的包圍之中。
在新的裹砂石法中,大部分水優(yōu)先與砂石表面接觸形成固——液界面,骨料濕潤后形成液——?dú)饨缑妫旧舷Я斯獭獨(dú)饨缑妗.?dāng)水泥投入時(shí),立即粘附在骨料表面的水膜層上,強(qiáng)化了水泥的水化歷程,使首先生成的水化鋁酸鹽復(fù)蓋在骨料表面限制Ca(OH)2晶體擴(kuò)散而強(qiáng)化了界面層。同時(shí),殘留的氣體也必然少于傳統(tǒng)工藝。
當(dāng)水泥漿體作為粘附劑時(shí),其粘附力大小首先決定于水對骨料表面的濕潤效應(yīng)。裹砂石法濕潤本身說明水分子和骨料表面產(chǎn)生吸附作用(即范德華力),骨料表面的濕潤效應(yīng)可提供所有砂石骨料周界被水泥漿體包裹機(jī)會,骨料間的孔隙被水泥漿體全部填充。水泥漿對骨料濕潤面積越大,粘附力越大,故親水性好,表面粗糙的石灰?guī)r,石英巖使砼強(qiáng)度提高得更多。
此外,全部水加入攪拌過程中,稀漿中的水分向殼膜中滲透。以及殼膜中的水泥粒子向稀漿中擴(kuò)散。這樣,滲透和擴(kuò)散過程,使固——液相均化,氣相細(xì)化,改善了孔結(jié)構(gòu)。
4粗骨料徑影響?yīng)お?/p>
無論是道路混凝土,還是普通混凝土,其最薄弱環(huán)節(jié),都處在骨料下緣,尤其是粗骨料的下緣。
粗骨料粒徑越大,其下緣處的水膜層也越厚。因此,當(dāng)?shù)缆坊炷敛捎霉笆瘮嚢韫に嚂r(shí),隨著粗骨料最大粒徑增大,界面過渡層結(jié)構(gòu)可得到更顯著的改善。同時(shí),還由于粗骨料粒徑增大,其表面積相對減小,造殼所需水泥量也減少;另外,骨料粒徑增大也有利于造殼砂石形成連續(xù)相的骨架。所以隨著粗骨料最大粒徑的增大,水泥裹砂石混凝土的增強(qiáng)效果更顯著(列表2)
粗骨料粒徑影響表2
最大粒徑
(mm)
攪拌工藝
坍落度
(cm)
抗壓強(qiáng)度
(MPa)
提高率
(%)
10
5-10
普通法
裹砂石法
4.5
5.0
25.6
27.8
8.6
20
5-20
普通法
裹砂石法
4.5
4.5
25.1
26.1
4
40
5-40
普通法
裹砂石法
4.0
4.5
25.2
29.6
17.5
從試驗(yàn)結(jié)果看出,當(dāng)粗骨料最大粒徑分別為10mm、20mm、40mm時(shí),以最大粒徑40mm的裹砂石混凝土增強(qiáng)效果為最好。這對于道路混凝土采用粗骨料最大粒徑40mm的拌合料是非常有利的。
5生產(chǎn)應(yīng)用
(1)裹砂石攪拌工藝為二次投料工藝,即造殼攪拌和勻化攪拌工藝。不同分次投料工藝的試驗(yàn)結(jié)果列表3。
從表3可看出,各種分次投料攪拌工藝的7d強(qiáng)度增長率均高于28d強(qiáng)度增長率,其中裹砂石法的強(qiáng)度增長率最高。另外,從工藝角度考慮,凈漿裹石法為三次投料,而裹砂石法為二次投料,工藝簡便易行。
不同分次投料工藝的強(qiáng)度增長率表3
種類
R7(%)
R28(%)
第一次
第二次
第三次
常規(guī)法
水+砂+石+水泥
凈漿法
12.2
6.7
水1+水泥
水2+砂
石+水3
砂漿法
11.1
7.8
水1+砂+水泥
石+水2
裹砂法
14.1
8.8
水1+砂
水泥
石+水2
裹石法
12.1
9.5
水1+石
水泥
砂+水2
凈漿裹石法
12.2
10.9
水1+水泥
水2+石
砂+水3
裹砂石法
14.0
12.0
水1+砂+石
水泥+水2
(2)裹砂石法攪拌工藝方案如下:
在此攪拌工藝方案中,下限為強(qiáng)制式攪拌機(jī)攪拌時(shí)間,上限為自落式攪拌機(jī)攪拌時(shí)間。第一次投料為:砂+石+70%水(包括砂石含水量);第二次投料為:水泥+30%水;
(3)福建閩清市政建設(shè)工程公司采用裹砂石法進(jìn)行了現(xiàn)場強(qiáng)度對比試驗(yàn),其結(jié)果列于表4。
強(qiáng)度對比試驗(yàn)結(jié)果表4
攪拌工藝
抗壓強(qiáng)度(MPa)
強(qiáng)度相對值
7d
28d
7d
28d
常規(guī)法
21.2
30.1
100
100
裹砂石法
26.1
34.5
123.1
114.6
由表4可見,裹砂石法的強(qiáng)度增長值較高,R7為23.1%,R28為14.6%;因此,采用裹砂石法后,C30混凝土的水泥用量由360kg/m3降為324kg/m3,可節(jié)約水泥10%。
此外,由于裹砂石法拌制的混凝土具有較高的早期強(qiáng)度,可加快施工進(jìn)度,如大慶油田擴(kuò)建工程讓湖路立交橋30m予應(yīng)力鋼筋混凝土T梁的施工過程中,原先需7d才能達(dá)到85%設(shè)計(jì)強(qiáng)度,采用造殼任務(wù),而且28d強(qiáng)度由原先技術(shù)僅用4d就可達(dá)到85%的設(shè)計(jì)強(qiáng)度,不僅提前9d完成了的42.3MPa提高到46.9MPa。
6結(jié)語
在所選定的試驗(yàn)條件下,各種分次投料攪拌工藝中,裹砂石法在不增加攪拌設(shè)備和生產(chǎn)管理人員,不延長攪拌時(shí)間的前提下,增強(qiáng)效果最好,而且投料次數(shù)少,適用性廣(適用于坍落度<9cm的塑性和半干硬性混凝土=,操作簡便,易于推廣。此外,裹砂石法混凝土抗?jié)B性、抗裂性、抗凍性及抗彎拉性均有明顯的改善。
我國的輕集料混凝土技術(shù)經(jīng)歷了半個多世紀(jì)的發(fā)展,取得了可喜的成績,也存在不少令人焦慮的問題。在這新世紀(jì)剛來臨之際,回顧過去,展望未來,將使我們更加振奮精神去迎接新的世紀(jì)。
1.20世紀(jì)回顧
1.1從無到有,建立了自己了輕集料技術(shù)發(fā)展體系
輕集料品種繁多,原材料來源復(fù)雜。各國根據(jù)自己的特點(diǎn),都有自己發(fā)展輕集料技術(shù)的一套辦法。我國各種輕集料的資源非常豐富,天然輕集料、工業(yè)廢料輕集料和人造輕集料的原材料比比皆是。受資金和技術(shù)等條件的限制,在20世紀(jì)80年代前我們著重于天然和工業(yè)廢料輕集料的開發(fā)和應(yīng)用,當(dāng)然也十分重視人造輕集料生產(chǎn)技術(shù)的研究。
由于天然和工業(yè)廢料輕集料性能有一定局限性,且隨著輕集料在工程中應(yīng)用水平的日益提高,經(jīng)過長期研究和摸索,至今我國已基本形成一個以地方資源(頁巖和粘土)及某些工業(yè)廢料(粉煤灰)為主要原材料,以回轉(zhuǎn)窯為主要生產(chǎn)設(shè)備的人造輕集料的生產(chǎn)體系,為今后輕集料生產(chǎn)與應(yīng)用技術(shù)的大發(fā)展奠定了良好基礎(chǔ)。
1.2生產(chǎn)和應(yīng)用技術(shù)發(fā)展到一定水平
輕集料及其混凝土的生產(chǎn)與應(yīng)用技術(shù)在上世紀(jì)50年代前一無所有。雖然,從50年代中期開始,對輕集料混凝土的研究與應(yīng)用已逐步展開,人造輕集料的研制及其在保溫絕熱墻體中的應(yīng)用已受到重視。但生產(chǎn)和應(yīng)用水平都是很低的。到70年代末,80年代初,人造輕集料的年產(chǎn)量長期徘徊在40萬方立米左右;最高強(qiáng)度標(biāo)號為300#的輕集料混凝土在工程上應(yīng)用還很少。
但隨著我國國民經(jīng)濟(jì)和科研工作的深入發(fā)展,至90年末人造輕集料的年產(chǎn)量已迅速發(fā)展到300多萬立方米,且在應(yīng)用水平上也有顯著提高。以應(yīng)用量達(dá)80%以上的輕集料混凝土小砌塊墻體來說,由于超輕陶粒的普遍推廣,其保溫性能都大大優(yōu)于80年代以前的水平。雖然,這個時(shí)期結(jié)構(gòu)輕集料混凝土的生產(chǎn)與應(yīng)用,在總量比例方面看是下降了,但其應(yīng)用水平卻大大提高了。CL30-CL40的高強(qiáng)輕集料混凝土已在高層、大跨的土木工程中較多的應(yīng)用了。現(xiàn)在CL50以上的高強(qiáng)、高性能輕集料混凝土的研究開發(fā)已經(jīng)起動。
1.3在大量科研基礎(chǔ)上,標(biāo)準(zhǔn)化體系已基本建立
與普通混凝土不同,輕集料的多孔性給其混凝土及結(jié)構(gòu)的技術(shù)性能帶來諸多的特殊性。從上世紀(jì)70年代末開始,在國家有關(guān)部、委的積極支持下,對我國各地區(qū)的各種輕集料及其混凝土的各種技術(shù)性能和構(gòu)性的基本性能進(jìn)行全面系統(tǒng)的試驗(yàn)研究,同時(shí),對60年代以來,我國輕集料混凝土在工業(yè)與民用建筑、橋梁等工程中的應(yīng)用,重點(diǎn)進(jìn)行了調(diào)查研究,并在此基礎(chǔ)上編制了相應(yīng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)程、規(guī)范。
到80年代末已初步形成了從原材料到混凝土材料及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、施工所必要的標(biāo)準(zhǔn)化體系。其中,有的已在90年代又進(jìn)行了修編,使之更為完善。
近年琰,尚缺的輕集料混凝土在橋梁中的應(yīng)用技術(shù)規(guī)程,也在各有關(guān)單位的大力支持下,正在加緊編制。
2、主要問題和差距
2.1輕集料產(chǎn)量仍然很低
據(jù)資料介紹,上世紀(jì)70年代,一些發(fā)達(dá)國家輕集料生產(chǎn)與應(yīng)用正處于顛峰期。美國年產(chǎn)量曾達(dá)2300萬立方米,80年代末原蘇聯(lián)則迅速發(fā)展到5000多萬立方米,其中人造輕集料約占85%。到90年代末,美、蘇和歐州一些國家,由于能源、環(huán)保及工程建筑飽和等因素的影響,輕集料的產(chǎn)量基本上不增長,有的則大幅下降。例如,蘇聯(lián)解體,經(jīng)濟(jì)大幅度下滑,很多輕集料生產(chǎn)廠紛紛關(guān)閉。目前,除俄羅斯及獨(dú)聯(lián)體各國的年產(chǎn)量尚無據(jù)可查外,據(jù)介紹,日本國產(chǎn)僅約100萬立方米,英國年用量約為250萬立方米,美國從1993-1998年的年產(chǎn)量則約為500-550萬立方米。
雖然,我國人造輕集料的生產(chǎn)早已擺脫低產(chǎn)量、長期徘徊的陰影,目前正處在上升發(fā)展時(shí)期。但作炎一個擁有13億人口且國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)正在迅速發(fā)展的大國來說,年產(chǎn)300萬立方米的輕集料確是太少了。很多地區(qū)早已發(fā)現(xiàn),很多工程建設(shè)需要輕質(zhì)高強(qiáng)的人造輕集料,由于找不到生產(chǎn)廠家,或由于有的廠家不能連續(xù)大量供貨,需要從外地(或國外)購入,增加造價(jià),或由于質(zhì)量不能滿足使用要求,而無法采用。
顯然,這個問題已經(jīng)成了當(dāng)前影響輕集料混凝土應(yīng)用技術(shù)迅速發(fā)展的主要障礙。
2.2工藝設(shè)備落后
在人造輕集料生產(chǎn)工藝和設(shè)備的研制方面,雖然早已解決了超輕陶粒和高強(qiáng)陶粒的生產(chǎn)和質(zhì)量問題,但與國外相比,在工藝和設(shè)備方面差距卻是較大的。我們的陶粒廠不僅生產(chǎn)規(guī)模小,產(chǎn)量低,而且能耗大,污染嚴(yán)重,設(shè)備簡陋。早在上世紀(jì)70年代,國外的人造輕集料生產(chǎn)廠已向大型化方向發(fā)展。現(xiàn)在一些年產(chǎn)50-100萬立方米的陶粒廠已屢見不鮮,而我們年產(chǎn)5萬立方米以上的陶粒廠在全部陶粒廠中僅占10%左右。
對90年代以前引進(jìn)的一些新的生產(chǎn)工藝,如窯內(nèi)成球工藝,未能及時(shí)跟蹤研究,消化吸收,為我所用。對致使這種既節(jié)能,成本也較低的新工藝,至今未能在我國開花結(jié)果。
對90年代以來的一些新工藝,包括無膠結(jié)料的全粉煤灰輕集料,不吸水或吸水很少的高性能輕集料,以及人造輕集料生產(chǎn)的大型化和全自動化等的研究,都還未能引起普遍關(guān)注,真正列入我們的議事日程。
另外,對諸如節(jié)約能源的非煅燒粉煤灰輕集料的生產(chǎn)與應(yīng)用的研究,在我國起步并不晚,但因存在一些問題,未能繼續(xù)深入研究,而幾乎束之高閣,至今沒有突破性的新進(jìn)展。
2.3新技術(shù)研究進(jìn)展緩慢
假如說,我們承認(rèn)陶粒生產(chǎn)工藝與設(shè)備方面與國外存在著較大差距;那么,更應(yīng)該承認(rèn),在輕集料新品種,新技術(shù)有研究與應(yīng)用方面差距更大了。
長期以來,我國的輕集料混凝土主要在一般工業(yè)與民用房屋建筑中應(yīng)用,且較多是用在小砌塊和條板的墻體中。在高層建筑和大跨度的橋梁中應(yīng)用則很少。
雖然,現(xiàn)在,也能配制出抗壓強(qiáng)度達(dá)70Mpa的結(jié)構(gòu)輕集料混凝土,但在工程中實(shí)際只用到CL40。在橋梁工程中的應(yīng)用近幾年雖有所突破,最大跨度僅達(dá)35m。全用輕集料混凝土的工程(包括橋梁、橋面板、承臺、橋墩、基礎(chǔ))和在舊橋改造中(修復(fù)、加固、加寬等)應(yīng)用仍然很少。在采油平臺,水上漂浮物,船塢等特殊工程中應(yīng)用更未見有所突破。
高強(qiáng)輕集料新品種、高性能輕集料的研制和應(yīng)用進(jìn)展緩慢。在工程施工中,混凝土的澆灌技術(shù),大量仍采用常規(guī)的方法,泵送混凝土技術(shù)應(yīng)用很少,尚未能適應(yīng)現(xiàn)代化施工的要求。
3、新世紀(jì)展望
3.1總的目標(biāo)
毫無疑義,必須考慮的一個重要問題,是我們不能再像以前那樣,關(guān)起門來,考慮我們自己的事了。和其它行業(yè)一樣,在加WTO以后,我們建筑業(yè)市場將更加開放,輕集料行業(yè)也將面臨著與國外同行在各方面的競爭。
因此,我們應(yīng)該在已經(jīng)取得成就的基礎(chǔ)上,充分發(fā)揮我們的優(yōu)勢,保持或超過以前每年平均增長20%的發(fā)展速度,爭取在21世紀(jì),用10-15年時(shí)間,使我國輕集料及輕集料混凝土技術(shù)趕上或超過發(fā)達(dá)國家曾達(dá)到最高發(fā)展水平。
3.2機(jī)遇和條件
我國的工程建設(shè)持續(xù)發(fā)展和加入WTO是前所未有的機(jī)遇。我們要很好把握這個時(shí)機(jī),可能給我國的輕集料工業(yè)帶來比以前更高的發(fā)展速度。
這個機(jī)遇給我們帶來至少如下三個有利條件:
⑴資金條件—資金是事業(yè)發(fā)展的重要條件之一。以前我們的發(fā)展只能靠國家投資一條路子,現(xiàn)在路子更多了。國內(nèi)一些有遠(yuǎn)見的企業(yè)家已經(jīng)看準(zhǔn)了這塊尚未被人完全認(rèn)識和開發(fā)的處女地——輕集料市場,有的已開始行動。國外有一些企業(yè)家也正躍躍欲試,談合作、談投資、談技術(shù)轉(zhuǎn)讓、談建廠的越來越多。可預(yù)見,不久的將來,投資的熱潮是會到來的。
⑵技術(shù)條件—如前所述,經(jīng)過半個世紀(jì)的努力,我們?nèi)〉玫某煽兒徒?jīng)驗(yàn),已為我們今后的大發(fā)展奠定了良好基礎(chǔ)。加入WTO后,國外輕集料生產(chǎn)與應(yīng)用的一些新技術(shù),也會直接進(jìn)入我國的市場,這對我國輕集料技術(shù)的發(fā)展將有更大的促進(jìn)。這幾年,美國林-楊公司的介入已經(jīng)可以充分說明這個問題。
⑶市場條件—國內(nèi)外大量的工程實(shí)踐已經(jīng)證明,輕集料混凝土是一種比普通混凝土具有更優(yōu)越性能和更高經(jīng)濟(jì)價(jià)值的一種新型建筑材料。但由于種種原因特別是人的保守思想,嚴(yán)重阻礙著它的應(yīng)用市場的發(fā)展。加入WTO后,國外輕集畔混凝土技術(shù)的應(yīng)用于經(jīng)驗(yàn)對擴(kuò)大我國這方面的市場,必將有更大的促進(jìn)。更大的撞開這個市場的大門,我國輕集料工業(yè)一定會有更大的發(fā)展。
3.3可能的發(fā)展途徑
這種新的機(jī)遇和發(fā)展條件下,面對我國蓬勃發(fā)展的工程建設(shè),20世紀(jì)70年代出現(xiàn)在發(fā)達(dá)國家的輕集料混凝土技術(shù)大發(fā)展問題,在進(jìn)入21世紀(jì)的初期必將在我國出現(xiàn)。基于這個看法,我們預(yù)計(jì):
⑴輕集料品種的結(jié)構(gòu)組成將有較大變化。
·天然輕集料產(chǎn)量將大幅度降低;
·以粉煤灰、尾礦粉和河川污泥為主要原料的綠色輕集料將大量推廣應(yīng)用;
·高強(qiáng)度比、低吸水率的高性能輕集料將完成研究開發(fā)到應(yīng)用的全過程;
·綠色超輕陶粒將成為生產(chǎn)量最大的人造輕集料;
·綠色破啐型高強(qiáng)度高性能陶粒將投入生產(chǎn);
·非煅燒粉煤灰輕集料將成為輕集料族的正式成員;
·15-20年后,我國人造輕集料的年產(chǎn)量將達(dá)5000萬立方米以上,居世界首位;
·人造輕集料的成本將大幅度降低。
⑵輕集料生產(chǎn)工藝設(shè)備有新的發(fā)展
·原材料的微米磨細(xì)技術(shù)和無膠結(jié)料陶粒成球技術(shù)得到推廣應(yīng)用;
·破碎型陶粒的破碎新技術(shù)得到廣泛應(yīng)用;
·利用化學(xué)工業(yè)廢料加工成的節(jié)能燃料將成功開發(fā)、應(yīng)用;
·單機(jī)年產(chǎn)量為10-20萬立方米的多功能陶粒生產(chǎn)設(shè)備將重點(diǎn)發(fā)展;
·陶粒生產(chǎn)設(shè)備向自動化、無污染的方向發(fā)展取得顯著成績。
⑶輕集料混凝土及其應(yīng)用技術(shù)迅速發(fā)展
·一般強(qiáng)度等級的結(jié)構(gòu)輕集料混凝土將高性能化;
·CL40以上的高強(qiáng)性能陶粒混凝土廣泛應(yīng)用;
·結(jié)構(gòu)輕集料混凝土泵送施工將普及;
·綠色超輕陶粒混凝土小砌塊和輕質(zhì)條板在墻改材料將占主導(dǎo)地位;
·結(jié)構(gòu)輕集料混凝土在多、高層房屋建筑(含鋼結(jié)構(gòu))的樓板、墻體工程中較多應(yīng)用;
·高強(qiáng)、高性能輕集料混凝土在橋梁工程(含立交橋、高架橋)中更多地應(yīng)用;特別是在舊橋的改造、修補(bǔ)、加固和擴(kuò)建中應(yīng)用將更為廣泛;
·高性能陶粒混凝土在采油平臺、水上漂浮物、船塢等特殊工程中已較多應(yīng)用。
⑷輕集料混凝土技術(shù)的科研、設(shè)計(jì)及標(biāo)準(zhǔn)化工作進(jìn)一步深化
1火災(zāi)現(xiàn)場的資料收集
火災(zāi)事故一經(jīng)發(fā)現(xiàn),應(yīng)盡可能早地進(jìn)入現(xiàn)場或其周圍了解情況。在火災(zāi)撲滅之后,更應(yīng)在現(xiàn)場未經(jīng)破壞時(shí)收集原始資料。
(1)起火時(shí)間、原因與滅火方式。建筑物的起火時(shí)間與火災(zāi)延續(xù)時(shí)間應(yīng)予詳細(xì)記錄。火災(zāi)發(fā)生之后,有一個火勢從小到大的發(fā)展階段,再經(jīng)過滅火或空氣、燃料耗盡而火勢減弱直至熄滅。要盡可能地找出火源所在位置,查明失火的原因,這對以后避免火災(zāi)發(fā)生很有意義。不同的受災(zāi)對象有不同的滅火方式,要說明滅火使用的手段。
(2)火勢蔓延的過程與過火范圍。從火源處開始,通過可燃物的燃燒,過火范圍逐步擴(kuò)大。火勢常通過門窗、樓梯間、過道、天井等蔓延至其他位置與樓層。火勢能否蔓延與通風(fēng)條件有很大關(guān)系。由于建筑物各部分火燒時(shí)間不同,受損的程度也還大有差異。
(3)可燃物品統(tǒng)計(jì)。特別對工礦企業(yè),可燃物的品種、數(shù)量與存放方式各有不同,應(yīng)分別查明,記錄在案。還需說明可燃物在火災(zāi)后的燃燒狀況,如燒毀多少、殘存多少等。
(4)結(jié)構(gòu)損毀程度。鋼筋混凝士結(jié)構(gòu)受不同溫度不同時(shí)間的作用,有多種損壞情況。在各個過火區(qū)域要分別調(diào)查結(jié)構(gòu)損毀程度,例如結(jié)構(gòu)本體是否完好,外觀破壞程度,包括保護(hù)層剝落、鋼筋外露、裂縫開展以及構(gòu)件變形等等。
(5)現(xiàn)場材料取證。火災(zāi)現(xiàn)場一般都有各種金屬與非金屬材料,如銅、鐵、鋁、玻璃等、它們在經(jīng)受溫度作用時(shí)會發(fā)生不同的物理化學(xué)變化,鋁與鋁合金在600~700℃、黃銅在900~1000℃、鑄鐵在1100~1200℃會有金屬滴產(chǎn)生;玻璃在700℃時(shí)軟化,而在850℃時(shí)熔化,在不同過火區(qū)域取證這些典型樣品,對火災(zāi)的鑒定有很大作用。
(6)混凝土取樣。混凝土是組成結(jié)構(gòu)的主要材料,其損毀程度與建筑物修復(fù)的關(guān)系最大。混凝土在高溫作用下會發(fā)生物理變化與化學(xué)反應(yīng),當(dāng)溫度在300℃以下時(shí),混凝土無變化,隨著溫度的升高,水泥水化物(主要是硅酸鈣與氫氧化鈣晶體)將會有顯著的變化。可通過掃瞄電子顯微鏡,拍攝到清晰的照片,再結(jié)合X射線衍射分析,能有效地鑒定混凝土受火的損傷狀態(tài)。
2火災(zāi)的技術(shù)分析資料
根據(jù)現(xiàn)場勘測收集的資料,進(jìn)行綜合分析,在技術(shù)上作出判斷與評估,這些技術(shù)分析資料主要有:
(1)結(jié)構(gòu)受火溫度。可根據(jù)以下情況綜合分析:
混凝土表面顏色的變化與溫度有關(guān):300℃以下顏色不變,300~600℃轉(zhuǎn)為粉紅至紅色,600~950℃轉(zhuǎn)為灰白至淡黃,大于950℃則為灰黃色;現(xiàn)場材料取證(見前述);構(gòu)件外觀狀況:300℃以下無顯著變化,300~600℃表面開裂,石英質(zhì)骨料發(fā)生爆裂,600~900℃混凝土剝落起殼,輕擊后脫離,部分鋼筋外露,表面疏松,900℃以上表面呈粉末狀,至1200℃熔融;掃瞄電子顯微鏡與X射線衍射分析;碳化深度檢測:混凝士正常碳化通常發(fā)生在表面,火災(zāi)引起的碳化可出現(xiàn)在內(nèi)部。用碳化深度可檢測受火表面溫度。
(2)混凝土高溫后力學(xué)性能。混凝土的抗壓強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、粘結(jié)強(qiáng)度、應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系等均與溫度有關(guān),當(dāng)溫度確定后,均可予以推斷。混凝士強(qiáng)度還可用鉆芯取樣、回彈儀檢測、超聲檢測等方法直接測得,并進(jìn)行綜合評價(jià)。
(3)鋼筋高溫后力學(xué)性能。包括屈服強(qiáng)度、極限強(qiáng)度、彈性模量等也與溫度有關(guān),可通過由實(shí)驗(yàn)得出的經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算獲得。
(4)結(jié)構(gòu)殘余承載力。從混凝土與鋼筋高溫后的強(qiáng)度可計(jì)算火災(zāi)后鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的殘余承載力(結(jié)構(gòu)承載力因受高溫作用而下降)。必要時(shí)可在火災(zāi)現(xiàn)場不同區(qū)域選取典型構(gòu)件進(jìn)行加載試驗(yàn)。
(5)結(jié)構(gòu)損傷度。結(jié)構(gòu)災(zāi)后損傷程度分為4級:1級為輕度損傷,只是表面裝飾部分遭受損壞,或表面損傷輕微,結(jié)構(gòu)本體完好。2級為中度損傷,損傷深度達(dá)到混凝土保護(hù)層,使保護(hù)部分剝落,但受拉主筋未受損傷,構(gòu)件整體性好,變形不超過規(guī)范規(guī)定值。3級為嚴(yán)重?fù)p傷,混凝士保護(hù)層大片剝落、主筋外露,粘結(jié)力破壞,構(gòu)件明顯變形。4級為嚴(yán)重破壞,混凝士構(gòu)件表面大面積損傷剝落、嚴(yán)重開裂,結(jié)構(gòu)變形很大,構(gòu)件遭到嚴(yán)重破壞,已成為危險(xiǎn)結(jié)構(gòu)。
(6)修復(fù)措施。對于損傷度為1~3級的結(jié)構(gòu),可分別采取相應(yīng)的技術(shù)措施予以修復(fù),由有關(guān)部門應(yīng)提出結(jié)構(gòu)修復(fù)的技術(shù)文本。
3資料的系統(tǒng)歸檔
火災(zāi)發(fā)生以后直至處理結(jié)束,應(yīng)將所有資料系統(tǒng)歸檔,這些將由不同單位和不同方式提供的火災(zāi)現(xiàn)場資料與技術(shù)分析資料有:
(1)火災(zāi)現(xiàn)場資料。根據(jù)資料不同的性質(zhì),將分別由消防部門、業(yè)主、有關(guān)技術(shù)人員等提供。資料包括書面文件、材料樣品、照片、錄像等。除書面文件外,其他資料還應(yīng)有詳細(xì)說明。
(2)專家技術(shù)人員的技術(shù)鑒定書。火災(zāi)對結(jié)構(gòu)破壞的技術(shù)分析,只能由專門技術(shù)人員作出,并提供技術(shù)鑒定書與評估意見。
(3)圖紙。由業(yè)主提供受災(zāi)建筑物的設(shè)計(jì)圖紙。專家技術(shù)人員在檢測過程中,應(yīng)對圖紙上每個構(gòu)件編號,說明受損情況,以便采取相應(yīng)的修復(fù)措施。由于建筑物受災(zāi)程度不等,故進(jìn)行全面檢測后,要對圖紙中標(biāo)明的過火區(qū)域按不同損傷情況分區(qū),劃為嚴(yán)重受災(zāi)區(qū)、中等受災(zāi)區(qū)、輕微受災(zāi)區(qū)、未受災(zāi)區(qū)等。
1.施工人員施工技術(shù)能力有限
民用建筑混凝土施工技術(shù)雖然很容易掌握,但是在其應(yīng)用中還是包含了很多的實(shí)際操作知識和專業(yè)化理論知識,只有經(jīng)過系統(tǒng)的培訓(xùn)和學(xué)習(xí),才能充分的發(fā)揮出混凝土施工技術(shù)的優(yōu)勢,才能更好的把握施工中各項(xiàng)技術(shù)細(xì)節(jié),保證混凝土施工質(zhì)量。目前在民用建筑施工中混凝土施工人員普遍存在施工能力差、施工效果粗糙、施工技術(shù)不足等問題。這些問題的存在一方面是因?yàn)樵诿裼媒ㄖ┕ぶ写蟛糠质┕ぷ鳂I(yè)人員是農(nóng)民工,他們在施工前沒有經(jīng)過系統(tǒng)的施工知識培訓(xùn),直接造成施工技術(shù)地下;另一方面是由于施工管理人員過于重視如何控制施工工期和施工成本,將混凝土施工技術(shù)的合理應(yīng)用完全忽視。
2.缺少混凝土施工技術(shù)規(guī)范
科學(xué)全面的施工技術(shù)規(guī)范,有利于施工作業(yè)人員更好的開展技術(shù)施工工作,從而提升民用建筑施工質(zhì)量。可見,技術(shù)規(guī)定的重要性。然而,目前的民用建筑施工中,混凝土施工技術(shù)還存在施工技術(shù)規(guī)范不健全、約束力差,不能對民用建筑施工形成有效的規(guī)范。這種問題的存在,與國家對建筑施工領(lǐng)域約束力度不夠有直接的關(guān)系,同時(shí)也與建筑業(yè)對施工技術(shù)規(guī)范不嚴(yán)格有關(guān)。雖然國家也出臺了建筑施工技術(shù)規(guī)范,其中也包括混凝土施工技術(shù)規(guī)范,但是這些規(guī)范的不夠細(xì)致全面,十分的籠統(tǒng),并且無法與建筑施工的實(shí)際情況相符,所以缺少應(yīng)用的實(shí)際性。目前,民用建筑施工中應(yīng)用的大部分混凝土施工技術(shù)規(guī)范都流于表面形式,在實(shí)際應(yīng)用中缺乏技術(shù)規(guī)范的監(jiān)督工作,導(dǎo)致無法發(fā)揮出技術(shù)規(guī)范的作用,無法通過有效的技術(shù)規(guī)范,提高民用建筑施工質(zhì)量。
3.施工人員對施工技術(shù)認(rèn)識不足
在民用建筑施工中,普遍存在施工人員對施工技術(shù)不夠重視的情況。施工人員作業(yè)全部按照自身的經(jīng)驗(yàn)施工,而缺少對施工技術(shù)圖紙的參照,存在過于重視施工效率,輕視施工技術(shù)的情況。這些情況的存在非常不利于民用建筑施工質(zhì)量的提升,更約束了施工技術(shù)對提升建筑質(zhì)量的作用。施工作業(yè)人員不重視混凝土施工技術(shù)情況,應(yīng)引起管理人員的重視,并采取有效的方法改變這種情況,從而促進(jìn)施工企業(yè)長期可持續(xù)發(fā)展。
二、混凝土施工技術(shù)在民用建筑施工中的運(yùn)用
1.提升混凝土施工技術(shù)人員技術(shù)能力
民用建筑混凝土施工技術(shù)人員技術(shù)能力的提升,需要施工管理人員從思想上認(rèn)識到混凝土施工技術(shù)的重要性,然后采取有效的措施提升混凝土施工技術(shù)人員的技術(shù)能力。建立完善的混凝土施工人員的準(zhǔn)入制度,施工人員上崗前必須要進(jìn)行專業(yè)的技術(shù)培訓(xùn)和實(shí)踐考核,保證上崗人員具有足夠的施工能力,定期對混凝土施工人員進(jìn)行考核,發(fā)現(xiàn)技術(shù)不足的人員,要再次對其進(jìn)行技術(shù)培訓(xùn),通過考核后可繼續(xù)上崗,確保混凝土施工隊(duì)伍的整體素質(zhì)。
2.嚴(yán)把施工材料質(zhì)量關(guān)
在民用建筑施工中,如果施工材料不合格,那么即便是應(yīng)用先進(jìn)的施工技術(shù),也是無法保證建筑工程質(zhì)量的。所以,要嚴(yán)把施工材料質(zhì)量關(guān),提升民用建筑施工質(zhì)量。混凝土施工的材料包括砂石、水、水泥等,這種材料的質(zhì)量也要嚴(yán)把把控,從而確保混凝土施工質(zhì)量。在混凝土施工過程中,要重視起混凝土施工材料的采購、保存等工作,確保混凝土施工中應(yīng)用材料的質(zhì)量。另外,在施工中還要有專業(yè)的材料檢測人員,對混凝土施工材料進(jìn)行質(zhì)量檢測,加強(qiáng)施工過程監(jiān)管,從而提高混凝土施工質(zhì)量。
3.嚴(yán)把混凝土澆筑過程
混凝土澆筑是混凝土施工重要環(huán)節(jié),該環(huán)節(jié)會對混凝土施工質(zhì)量產(chǎn)生直接的影響。在混凝土澆筑中,要制定科學(xué)的澆筑方案,保證施工過程的合理流暢。施工人員要結(jié)合施工現(xiàn)場的實(shí)際情況,合理安排混凝土澆筑順序,澆筑中施工人員要做好配合工作,避免出現(xiàn)澆筑空洞情況。
4.混凝土結(jié)構(gòu)裂縫控制
雖然通過科學(xué)有效的方法可以控制混凝土施工裂縫問題,但是仍然無法完全的避免施工裂縫,所以,在施工中要采取科學(xué)的方法控制混凝土結(jié)構(gòu)裂縫。混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的控制要結(jié)合施工現(xiàn)場的氣候條件,當(dāng)混凝土裂縫出現(xiàn)后,要根據(jù)裂縫的實(shí)際類型,采取相應(yīng)的裂縫控制方法,如表面修復(fù)法、填充法、注入法等方法,從而確保民用建筑施工質(zhì)量和建筑的安全性。
在道橋混凝土施工過程中,對混凝土攪拌和配比的要求是十分高的。在混凝土配比之前首先應(yīng)該對混凝土的配比比例做相應(yīng)的實(shí)驗(yàn),然后根據(jù)實(shí)際的情況確定相應(yīng)的比例。但是在實(shí)際的施工現(xiàn)場很多施工單位都做不到這一點(diǎn),在混凝土配比過程中操作人員主要根據(jù)自身的主觀經(jīng)驗(yàn)去判斷,這就導(dǎo)致了澆筑過程中很容易出現(xiàn)開裂的現(xiàn)象,此外,混凝土在攪拌過程中,由于缺少人看管,導(dǎo)致中途停止現(xiàn)象十分嚴(yán)重。
1.2混凝土澆筑所產(chǎn)生的相關(guān)問題
在實(shí)際的操作作業(yè)過程中,混凝土澆筑的施工工藝比較復(fù)雜和繁瑣,所以在施工過程中總是會出現(xiàn)這樣或者那樣的問題。因此,在施工過程中應(yīng)該格外的小心和謹(jǐn)慎,澆筑過程中應(yīng)該對每一個流程都加以注意。此外,在澆筑之前的運(yùn)行過程中,雖然對混凝土的澆筑以及道橋的結(jié)構(gòu)不會產(chǎn)生多大的影響,但是忽視了運(yùn)輸環(huán)節(jié)對混凝土澆筑的影響,同樣會影響到道路橋梁的整體施工進(jìn)度,最終影響到施工的質(zhì)量。另外,混凝土應(yīng)該現(xiàn)用現(xiàn)配,運(yùn)輸時(shí)間不應(yīng)該過長,因此要求混凝土攪拌的攪拌廠要接近施工現(xiàn)場,方便運(yùn)輸。
1.3混凝土水化熱的相關(guān)問題分析
混凝土水化直接受到了水泥水化熱的放熱速度以及其大小的影響。因此,從水化熱這個角度對混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析我們發(fā)現(xiàn),澆筑完畢之后其水化的速度越快所產(chǎn)生的溫度收縮就會越大,而所產(chǎn)生的溫度收縮越大就會對道橋結(jié)構(gòu)整體的質(zhì)量造成的影響也就越大。所以我們可以說,收縮過程裂縫的產(chǎn)生不僅會嚴(yán)重影響到整體道橋結(jié)構(gòu)的質(zhì)量,同時(shí)還會對結(jié)構(gòu)物的耐久性和穩(wěn)定性產(chǎn)生重要的影響。
2、道橋施工過程中混凝土施工應(yīng)該注意的技術(shù)要點(diǎn)
2.1科學(xué)合理的配比混凝土
在選擇混凝土過程中,應(yīng)該將經(jīng)濟(jì)節(jié)約放在首位,并且還要保證混凝土中能夠添加一定量的對降低混凝土絕對升溫有利的物質(zhì),如水泥、攙和物以及外部添加劑。從而在最大程度上降低混凝土內(nèi)部的水化反應(yīng),進(jìn)一步減緩該反應(yīng)的發(fā)生進(jìn)程,降低因?yàn)闇囟仁湛s對混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的影響,避免混凝土裂縫的產(chǎn)生。同時(shí)在配比混凝土過程中,要進(jìn)一步的優(yōu)化混凝土的配合比,也就是要根據(jù)實(shí)際的混凝土材料進(jìn)行合理的配比實(shí)驗(yàn),以此來滿足道橋工程施工的要求。同時(shí),混凝土在生產(chǎn)過程中其中會混有一定數(shù)量的砂石,因此,在施工過程中如果更換了新的混凝土應(yīng)該對混凝土的砂石率和含水率進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室測定,然后根據(jù)測定的結(jié)果重新確定混凝土的配比。
2.2嚴(yán)格按照要求進(jìn)行混凝土攪拌
在理想條件下要想保證混凝土的施工質(zhì)量出了要選擇合理的、性能優(yōu)良的攪拌機(jī)之外,還應(yīng)該嚴(yán)格遵守混凝土的攪拌原則,具體的內(nèi)容主要包括首先,應(yīng)該控制好攪拌的時(shí)間,并應(yīng)該將投料的量控制在攪拌機(jī)的額定容量以下,這樣做就能夠有效的避免在攪拌過程中由于物料過多而產(chǎn)生攪拌不均勻的現(xiàn)象;其次,不同的攪拌機(jī)在工作過程中,其所要求的額定容量是不盡相同的,應(yīng)該根據(jù)具體的機(jī)器容量限額對物料的配比進(jìn)行合理的確定,計(jì)算出該型號機(jī)器的原料投放量和產(chǎn)出量,從而切實(shí)滿足攪拌的需求;最后,在投料過程中應(yīng)該嚴(yán)格按照投料的順序進(jìn)行,攪拌時(shí)應(yīng)該按照原材料繳入攪拌同內(nèi)容的順序不同做出合理的調(diào)整。
2.3縮短混凝土運(yùn)輸時(shí)間
在整個混凝土工程施工過程中,合理、科學(xué)、持續(xù)的運(yùn)輸對于提高混凝土的施工質(zhì)量有著顯著的影響。科學(xué)合理的運(yùn)輸主要是在運(yùn)輸過程中應(yīng)該盡量縮短混凝土從攪拌廠到施工現(xiàn)場的時(shí)間,并且還要保證運(yùn)輸?shù)倪B續(xù)性,不能間斷。因此,在混凝土澆筑過程中,對于采用滑升模板施工的項(xiàng)目工程和不允許遺留施工縫隙的混凝土結(jié)構(gòu)應(yīng)該保證混凝土運(yùn)輸?shù)某掷m(xù)性,同時(shí)在混凝土運(yùn)輸過程中對其要求還是比較嚴(yán)格的,在運(yùn)輸過程中不僅需要保持混凝土原來的特性,同時(shí)還需要盡量降低在運(yùn)輸過程中出現(xiàn)的分層和流失的現(xiàn)象。
二、幾種常見的混凝土加固技術(shù)
建筑工程加固的主要要求在于經(jīng)過運(yùn)用加固技術(shù)對房屋進(jìn)行修補(bǔ)、增強(qiáng)承受力、提高使用作用、滿足使用要求,所以,采取混凝土加固方案要圍繞提高建筑質(zhì)量為根本任務(wù)。選擇不一樣的加固方案就會有相應(yīng)的施工方式和質(zhì)量評定標(biāo)準(zhǔn)相對應(yīng)。
混凝土加固技術(shù)主要分為直接加固和間接加固兩大類,施工時(shí)主要按照實(shí)際的建筑條件和使用工恩呢該選擇合理的方案及加固技術(shù)。
(一)直接加固技術(shù)
1、加大截面加固法
加大截面加固法也叫做外包混凝土加固方法,這主要是運(yùn)用相同的材料(混凝土和一般的鋼筋)對原來的建筑結(jié)構(gòu)實(shí)行加固補(bǔ)強(qiáng),經(jīng)過加大混凝土和鋼筋截面扥面積和一螳構(gòu)造方法,將加固部分與原構(gòu)件緊密的結(jié)合,共同發(fā)揮作用,從而增強(qiáng)截面承受能力和強(qiáng)度。加大截面的技術(shù)要點(diǎn)在于設(shè)計(jì)構(gòu)造時(shí)必須切實(shí)處理好新加部分與原來部門的整體連接、共同承受等問題。該技術(shù)要求簡單、適用性強(qiáng),可普遍運(yùn)用在柱頭、墻面、屋架等房屋混凝土結(jié)構(gòu)的加固。然而,改技術(shù)需要工程量大,修護(hù)實(shí)踐長,在一定程度上影響了生產(chǎn)和生活,另外結(jié)構(gòu)的截面加大后也會影響了建筑的美觀和房屋整潔。
2、置換混凝土加固法
置換混凝土加固法是將以前結(jié)構(gòu)承受力低、韌度小的材料換成承受能力強(qiáng)、韌度高的材料。該技術(shù)主要運(yùn)用在建筑承受能力要求高的部分的混凝土強(qiáng)度度或有嚴(yán)重的破損的部分加固。此技術(shù)簡單方便,耗費(fèi)時(shí)間短,所占空間少,完全影響建筑的使用,而且造價(jià)比較低,經(jīng)濟(jì)實(shí)惠。
3、外包鋼加固法
外包鋼加固技術(shù)是將型鋼(主要為角鋼、槽鋼)或者是鋼板包于構(gòu)件的四角或兩角進(jìn)行加固,運(yùn)用此技術(shù)加固混凝土建筑構(gòu)件時(shí),必須使用環(huán)氧樹脂膠粘劑進(jìn)行灌注,將型鋼和新加入的構(gòu)架結(jié)合在一起,從而確保型鋼和原構(gòu)件共同產(chǎn)生強(qiáng)大的承受力。該加固技術(shù)屬于比較先進(jìn)的技術(shù),承受能力強(qiáng)、加固效果好、所占空間少、施工簡單、耗費(fèi)時(shí)間少、工程量少、安全隱患低。
(二)間接加固法
1、預(yù)應(yīng)力加固法
運(yùn)用異型材料(高強(qiáng)鋼筋或型鋼),增加預(yù)應(yīng)力來迫使新材料與原材料緊密結(jié)合,產(chǎn)生共同的承受力,從而達(dá)到對混凝土的加固。該技術(shù)擁有能夠承受加固構(gòu)建截面超重的能力、降低原構(gòu)建裂縫寬度和繞度等特點(diǎn)。運(yùn)用于要求增加構(gòu)建承受力、剛度和抗裂度以及加固后占用空間小的混凝土受彎構(gòu)件或變壓構(gòu)件,然而,這種技術(shù)不能運(yùn)用于溫度高于60℃環(huán)境下的混凝土,也不能使用與混凝土收縮變化大的結(jié)構(gòu)。
2、增加構(gòu)件法
在原來的結(jié)構(gòu)的構(gòu)件和構(gòu)件中間重新增加一個構(gòu)件,從而降低原來構(gòu)件的負(fù)荷量,從而實(shí)現(xiàn)加固的作用。這一技術(shù)主要運(yùn)用在單層工業(yè)廠房或者新增加構(gòu)件后不會引起房屋質(zhì)量的多層建筑的樓面梁、柱的加固,必須注意不能破壞原來的構(gòu)造,保證建設(shè)安全。
(2)主構(gòu)件混凝土強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)。工程基礎(chǔ)、人防地下室梁與板、5~13層墻與柱、1~13層梁與板混凝土強(qiáng)度等級為C35;人防地下室墻與柱、設(shè)備層地下室墻與柱、1~4層墻與柱混凝土強(qiáng)度等級為C40;基礎(chǔ)墊層混凝土強(qiáng)度等級為C15;13層以上墻與柱、13層以上梁板、女兒墻、陽臺欄桿、其余混凝土構(gòu)件混凝土強(qiáng)度等級為C30。
(3)均布活荷載。廳、臥室、廚房、上人屋面、暖井活荷載2.0kN/m2;衛(wèi)生間活荷載4.0kN/m2;挑出陽臺活荷載2.5kN/m2;樓梯及門廳活荷載3.5kN/m2;電梯機(jī)房活荷載7.0kN/m2;室外地面活荷載10.0kN/m2;不上人屋面活荷載0.5kN/m2。
2案例高層剪力墻住宅鋼筋混凝土施工技術(shù)的應(yīng)用建議
2.1框架節(jié)點(diǎn)核芯區(qū)柱箍施工技術(shù)
本工程梁、板鋼筋綁扎期間,需事前檢查、驗(yàn)證和鑒定核心箍的情況,以免遺留工程隱患,具體做法借助鋼筋探測儀,于外露柱角側(cè)立面上下緩慢移動,測出核心箍的間距、位置,以及是否受到鋼筋的約束干擾。本工程邊柱和角柱解剖檢查有內(nèi)箍的正常情況。框架節(jié)點(diǎn)核芯區(qū)柱箍綁扎的規(guī)范化,是施工的難點(diǎn)所在。在施工時(shí),由于施工現(xiàn)場未能第一時(shí)間提供數(shù)量足夠的鋼管腳手架,而是采用木支柱和小桁架支模代替,不僅費(fèi)工費(fèi)時(shí),而且要求梁底模、側(cè)模、板模獨(dú)立安裝,這種施工方式不適用于本工程,并且存在一定的危險(xiǎn)性。筆者建議將本工程的核心箍,制作成雙向交叉X型配筋,而且配筋的所有箍,做成雙肢л形狀,施工時(shí)將л形箍向下斜側(cè)面梁底標(biāo)高位置,就能夠?qū)⑴浣钣行у^固在箍筋加密區(qū)域,有效約束斜裂縫的出現(xiàn)。本工程使用X型核心箍內(nèi)外箍,需要緊靠主次梁上下縱筋的上皮與下皮,同時(shí)焊接籠子形狀,在綁扎梁筋的時(shí)候,將其套之其上,其中籠子的規(guī)格,主要根據(jù)截面積的大小,選用合適的鋼筋,而且需控制好節(jié)點(diǎn)實(shí)際配箍量,原則上大于加密區(qū),借此就能夠解決核心箍綁扎的難題。除此之外,л型筋在向下錨固時(shí),容易影響柱下2/3位置的混凝土強(qiáng)度,以致梁下局部范圍內(nèi),出現(xiàn)不同程度的水平收縮裂紋。針對該問題,需控制好柱混凝土澆筑的時(shí)間,以及檢查澆筑時(shí)是否受到支梁、樓板、梁鋼筋等的擾動,在綁扎梁筋后,再進(jìn)行混凝土澆筑,同時(shí),必要時(shí)在預(yù)留混凝土施工縫標(biāo)高位置,插入箍筋輔助澆筑。通過以上施工,本工程框架節(jié)點(diǎn)核芯區(qū)柱箍基本達(dá)標(biāo),但其中存在的施工細(xì)節(jié)性問題,還需要結(jié)合工程施工現(xiàn)場的實(shí)際情況,進(jìn)行因地制宜的調(diào)整。
2.2鋼筋連接技術(shù)
(1)微松動問題解決舉措。本工程鋼筋連接,借助直螺紋機(jī)械連接,要求控制好連接安裝的扭矩,否則無法頂緊鋼筋連接對頭位置,以及確保符合主體結(jié)構(gòu)的受力要求。為此,在連接鋼筋對頭位置兩個斷面時(shí),應(yīng)該在絲扣加工之后,檢查安裝表面是否平整,實(shí)際施工時(shí),發(fā)現(xiàn)加工的鋼筋連接絲頭,其表面過于粗糙,而無法擰緊,尤其是在構(gòu)件反復(fù)受拉和受壓后,微松動的現(xiàn)象更為明顯,需要適量增長擰入套筒內(nèi)的長度,將其增長大約20mm左右。
(2)防腐問題解決舉措。鋼筋連接的螺紋熱軋加工,表面會形成“烤藍(lán)”層,從而降低了鋼筋表面部分抗氧化能力,另外等邊三角形牙型的粗牙螺紋,螺距為2.5mm,安裝之后,螺紋與鋼筋、連接套筒會產(chǎn)生徑向間距,從而影響了防腐的敏感度。針對該問題,一方面在加工螺紋的時(shí)候,應(yīng)適當(dāng)加長螺紋的高度和提高加工的精度水平,縮小螺紋與鋼筋、連接套筒的徑向間距,另一方面連接部位混凝土保護(hù)層的增厚,大約增加一個套筒大小的厚度,控制混凝土對鋼筋環(huán)向接觸面的突變影響。除此之外,在連接鋼筋之前,包括套筒、絲扣等在內(nèi),都可適量涂抹防潮、耐高溫的結(jié)構(gòu)膠,如果發(fā)現(xiàn)鋼筋連接松動,亦可將結(jié)構(gòu)膠填充滿松動縫隙。
2.3混凝土施工技術(shù)
目前大多數(shù)建筑工程應(yīng)用商品混凝土,收縮裂縫成為混凝土施工的主要問題。其中商品混凝土中骨料級配、水泥安定性、水泥用量,以及使用時(shí)的坍落度和振搗程度等,均是導(dǎo)致混凝土裂縫的主要原因。基于此,本工程將采用以下方法進(jìn)行混凝土施工,旨在提高混凝土施工的質(zhì)量水平。
(1)混凝土質(zhì)量把控。混凝土的骨料級配、水泥安定性、水泥用量等,與混凝土本身的質(zhì)量息息相關(guān),本工程選用的骨料級配,要求密切關(guān)注石子的級配,尤其是不同順序裝車的石子,要嚴(yán)格控制級配的差異性,在此建議選用5~31.5mm連續(xù)級配的石子,同時(shí)根據(jù)石子的級配,因地制宜地調(diào)整砂子的用量;水泥的安定性,重點(diǎn)兼顧水泥的收縮性,選擇水泥供應(yīng)商時(shí),應(yīng)考慮到供應(yīng)商水泥的供應(yīng)能力,嚴(yán)禁使用陳化期尚未結(jié)束的水泥,同時(shí)在使用水泥時(shí),實(shí)驗(yàn)檢查水泥的安定性;混凝土強(qiáng)度等級的提高,不能單一地增加水泥用量,應(yīng)根據(jù)水泥砂漿的比例,同時(shí)使用適量的石子、砂子等,以此縮小混凝土的收縮量。
(2)拌合溫度控制。由于本工程不使用商品混凝土,采用現(xiàn)場攪拌混凝土的施工方法,在攪拌混凝土的時(shí)候,必須嚴(yán)格控制混凝土的拌合溫度。其中以表示混凝土拌合溫度,基本單位℃,通過公式,進(jìn)行拌合溫度的計(jì)算,其中表示材料的總重量,單位kg;表示材料質(zhì)量比熱,單位kj/kg.k;表示材料初始溫度,單位℃;表示總熱容量,單位kj/k;表示總熱量,單位kj。工程的材料包括水泥、砂子、石子、粉煤灰、拌合水,這些材料配制而成的混凝土。
(3)設(shè)置腳踏架。為便于混凝土的振搗施工,工程現(xiàn)場利用φ10-φ16的鋼筋,焊接若干個長1500mm、寬500mm、高度200mm的鋼筋腳踏架。混凝土振搗施工時(shí),將腳踏架放置在負(fù)彎矩筋之上,在初步振實(shí)和找平混凝土之后,再將腳踏架移走。施工實(shí)踐證明,在澆筑混凝土的時(shí)候,保護(hù)層厚度一般控制在20mm左右,如果使用腳踏架,進(jìn)行混凝土的振實(shí)和找平,保護(hù)層的厚度可明顯增厚2~3mm,如果發(fā)現(xiàn)混凝土存在較大的坍落度,可站在腳踏架上,利用撬杠等工具連片提出負(fù)彎矩筋,再緩慢放下,負(fù)彎矩筋自動沉入的深度會更深,這對于混凝土坍落度的控制,起到很好的效果。
(4)結(jié)構(gòu)問題應(yīng)急措施。在混凝土施工完畢后,如果發(fā)現(xiàn)混凝土結(jié)構(gòu)存在質(zhì)量問題,可靈活選擇包鋼法加固梁、粘鋼法加固梁、疊層法加固板、粘鋼帶法加固板、格構(gòu)柱法加固柱、增加截面法加固柱、掛網(wǎng)加固墻體,具體施工方法,根據(jù)施工現(xiàn)場情況而定。
2鋼管混凝土疊合柱施工技術(shù)
2.1鋼管立柱安裝技術(shù)工程中疊合柱的鋼結(jié)構(gòu)包括東、西2座塔樓地下4層至地上22層的16根660mm和780mm的圓形鋼管以及南裙房地下2層至地上1層的6根邊長900mm的方形鋼管。鋼管柱安裝具體的工藝流程為:底板預(yù)埋柱腳鋼管立柱定位吊裝前準(zhǔn)備工作(構(gòu)件中心及標(biāo)高標(biāo)識、檢查吊裝設(shè)備工具、資料報(bào)驗(yàn))鋼管柱安裝校正鋼管柱驗(yàn)收。東、西塔樓的鋼管柱按層分節(jié),最大分節(jié)質(zhì)量為2.8t,采用C6024塔式起重機(jī)吊裝,臂長為60m,最大吊重為12t。南裙樓地下2層第1節(jié)和第2節(jié)鋼管分別重9.8t和8.6t,采用80t汽車式起重機(jī)在棧橋上吊裝。1層第3節(jié)鋼管疊合柱重15.52t,采用50t汽車式起重機(jī)(8m幅度/最大15.6t)就近吊裝,對汽車式起重機(jī)行走路線進(jìn)行加固處理。所有鋼管構(gòu)件及配件均在專業(yè)工廠加工制作,再運(yùn)輸至現(xiàn)場安裝。鋼柱吊點(diǎn)設(shè)置在頂部,采用4根鋼絲繩進(jìn)行吊裝。吊裝前對焊接結(jié)合面進(jìn)行包裝保護(hù),并對預(yù)埋件進(jìn)行復(fù)測。首節(jié)鋼柱吊裝完畢后,通過墊鐵組調(diào)節(jié)鋼柱標(biāo)高及垂直度,并及時(shí)對柱腳進(jìn)行焊接及二次灌漿,灌漿混凝土為C60無收縮細(xì)石混凝土,厚度為50mm,如圖6所示。在首節(jié)鋼柱校正焊接完成之后才可繼續(xù)向上安裝上節(jié)鋼柱。首節(jié)鋼柱的頂面標(biāo)高和軸線偏差、鋼柱扭曲值一定要控制在規(guī)范允許值以內(nèi),在上節(jié)鋼柱吊裝時(shí)要考慮進(jìn)行反向偏移回歸原位的處理,逐節(jié)進(jìn)行糾偏,避免造成累積誤差過大。鋼柱上、下節(jié)之間采用臨時(shí)連接耳板連接。鋼柱吊裝就位后,先調(diào)整軸線、標(biāo)高,再調(diào)整扭轉(zhuǎn),最后調(diào)整垂直度。鋼柱校正時(shí),需考慮預(yù)留鋼柱焊接收縮量。工程中鋼管柱材質(zhì)為Q345B,壁厚16~46mm,焊接質(zhì)量等級為C級,焊縫等級為全熔透一級。
2.2鋼管外鋼筋及節(jié)點(diǎn)域鋼筋施工技術(shù)鋼管立柱安裝好之后綁扎鋼筋。綁扎前在鋼管上定位好箍筋間距,箍筋面與主筋垂直綁扎,并保證箍筋彎鉤在柱上四角相間布置。為防止柱筋在澆筑混凝土?xí)r偏位,在柱筋根部以及上、中、下部增設(shè)鋼筋定位卡。鋼筋接頭按照50%錯開相應(yīng)距離,箍筋綁扎開口方向錯開。疊合柱混凝土模板采用槽鋼或鋼管進(jìn)行加固,本工程柱尺寸最大為1100mm×1360mm,支模高度最大6.05m。柱模板采用18mm厚膠合板,外掛豎楞為50mm×100mm木方,間距200mm,柱箍采用槽鋼或鋼管配合14對拉螺桿,豎向間距為400mm(首步離柱腳200mm),具體加固方法如圖7所示。本工程中疊合柱節(jié)點(diǎn)采用穿筋節(jié)點(diǎn)。典型的節(jié)點(diǎn)如圖8所示。立柱鋼管在工廠加工時(shí)須按圖紙要求留置穿筋孔。施工工藝流程為:梁底筋、面筋從下至上穿鋼管孔、套筒接頭連接梁箍筋綁扎穿梁腰筋綁扎梁底筋、腰筋、面筋拆梁鋼筋支承架體。梁鋼筋穿過鋼管后不滿足錨固長度要求時(shí),在縱筋與穿孔管壁之間的縫隙應(yīng)進(jìn)行手工補(bǔ)焊。節(jié)點(diǎn)域鋼筋綁扎好后現(xiàn)場施工如圖9所示。
2.3鋼管內(nèi)、外及梁板混凝土澆筑技術(shù)疊合柱內(nèi)的高強(qiáng)微膨脹混凝土采用汽車泵或塔式起重機(jī)配合澆筑。為了和下部混凝土更好連接,同時(shí)也為了避免澆筑混凝土?xí)r發(fā)生粗骨料彈跳現(xiàn)象,在澆筑前首先灌入約100mm厚的同強(qiáng)度等級水泥砂漿。管內(nèi)混凝土澆筑時(shí),采用導(dǎo)管下料,振搗棒直接振搗混凝土,每次振搗時(shí)間≥30s,確保一次澆筑高度≤2m。每節(jié)鋼管內(nèi)混凝土澆筑至距管口500mm。為防止混凝土在澆筑時(shí)因自由落體高度過大導(dǎo)致混凝土出現(xiàn)離析問題,保證混凝土能準(zhǔn)確進(jìn)入所需澆筑的區(qū)域,布料桿在其泵管出料口增加1道5m布料軟管,軟管出料口與管內(nèi)混凝土距離始終保持在1m左右,既方便澆筑過程中對混凝土落點(diǎn)的控制又方便軟管在混凝土連續(xù)澆筑的同時(shí)進(jìn)行移動。為了實(shí)測混凝土澆筑時(shí)的溫度,在鋼管外壁開設(shè)鋼筋孔洞,插入8鋼筋,在鋼筋上布置溫度傳感器。溫度傳感器通過布置在鋼筋外側(cè)的無線數(shù)據(jù)發(fā)射器將溫度數(shù)據(jù)傳輸?shù)綔y溫設(shè)備中,實(shí)時(shí)測出管內(nèi)混凝土的溫度,如圖10所示。由于疊合柱內(nèi)混凝土強(qiáng)度等級與框架梁、板混凝土的等級不一樣,因此在澆筑時(shí)需設(shè)置鋼絲網(wǎng)片將兩側(cè)分開。對于同期施工的疊合柱,由于管外柱混凝土需等到管內(nèi)混凝土、梁、結(jié)構(gòu)樓板混凝土澆筑完成并達(dá)到一定強(qiáng)度等級后才能進(jìn)行施工。對于不同期施工的疊合柱,管外混凝土需要達(dá)到設(shè)計(jì)要求的疊合比時(shí)方可澆筑。可見不論是同期施工還是不同期施工的疊合柱,管外混凝土均晚于管內(nèi)和梁板混凝土的澆筑。因此,施工時(shí)預(yù)留121mm混凝土澆筑孔,鋼管外混凝土采用預(yù)留澆筑孔澆筑,澆筑時(shí)利用振搗棒進(jìn)行插搗,如圖11所示。為確保鋼管外混凝土節(jié)點(diǎn)域澆筑密實(shí)度,在節(jié)點(diǎn)域分別設(shè)置注漿孔和排漿孔,采用高壓注漿技術(shù)對該部位進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)。鋼管內(nèi)混凝土澆筑后,采用覆蓋上部外露部分并澆水養(yǎng)護(hù)。管外混凝土澆筑后,采用覆蓋塑料薄膜養(yǎng)護(hù),柱腳用廢舊模板進(jìn)行保護(hù)。在冬期澆筑鋼管內(nèi)混凝土?xí)r,入管混凝土的溫度應(yīng)高于15℃。當(dāng)室外氣溫低于5℃高于-10℃時(shí),澆筑混凝土前應(yīng)加熱鋼管并包裹覆蓋。
2采用高性能混凝土施工技術(shù)
本工程混凝土最大輸送距離達(dá)300m,最大輸送高度為60m,為滿足泵送混凝土和體育場復(fù)雜特殊造型的施工要求,我們大量采用了高性能混凝土施工技術(shù)。在體育場北區(qū)配置了l臺意大利進(jìn)口的大型現(xiàn)代化攪拌站,產(chǎn)量為90m’/h;南區(qū)配置了自動上料和自動稱量系統(tǒng)的混凝土攪拌站2座,產(chǎn)量為30~50m3/h。針對本工程的需要,配制高性能混凝土?xí)r為了優(yōu)選原材料和配合比,我們應(yīng)用“雙摻”技術(shù),除提高混凝土的可泵性外,還有意識地預(yù)先通過試驗(yàn)確定低收縮率的混凝土配合比,同時(shí)減少水泥用量,降低混凝土的水化熱和改善其收縮性能。
2.1優(yōu)選原材料
選用優(yōu)質(zhì)的原材料,如底板施工中采用連續(xù)級配骨料,增大混凝土的密實(shí)度。嚴(yán)格控制混凝土出機(jī)和人泵坍落度,隨不同施工階段的設(shè)計(jì)要求與天氣變化情況跟蹤調(diào)整配合比,詳見表1。
2.2采用“雙摻技術(shù)
在本工程施工中,地下室底板使用KFDN-SP8外加劑,看臺樓層等混凝土結(jié)構(gòu)根據(jù)具體情況,選用HPM一2高效緩凝減水劑、FE—C2外加劑等,這些高效外加劑具有高減水率和良好的保塑性能。摻外加劑混凝土與基準(zhǔn)混凝土的減水效應(yīng)比較如圖1所示。
根據(jù)本工程的具體情況,我們分別選用黃埔電廠、廣州發(fā)電廠等的I級或Ⅱ級粉煤灰,采用粉煤灰這種活性的水硬性材料代替部分水泥,補(bǔ)充泵送混凝土中的細(xì)骨料,提高混凝土的抗?jié)B性、耐久性和流動性,并改善其可泵性和降低水化熱,從而提高混凝土的后期強(qiáng)度。
2.3配合比選擇
混凝土的配合比決定了混凝土的強(qiáng)度、抗?jié)B性、和易性、坍落度、水泥用量、水化熱大小、初凝和終凝時(shí)間以及混凝土收縮率等性能指標(biāo)。根據(jù)結(jié)構(gòu)的不同特點(diǎn)和設(shè)計(jì)要求、氣候條件,摻人粉煤灰的影響以及施工現(xiàn)場的生產(chǎn)管理狀況,采用不同技術(shù)指標(biāo),由實(shí)驗(yàn)室試配確定。
(1)地下室底板施工階段根據(jù)現(xiàn)場條件,對底板混凝土提出以下指標(biāo):①坍落度12—14cm;②初凝時(shí)間6—8h;③摻加高效減水劑,超量摻加I級粉煤灰,減少水泥用量,降低水化熱;④通過試驗(yàn)選定收縮率較小的配合比。為了確保混凝土具有高性能,我們提前對混凝土配合比進(jìn)行了大量反復(fù)多次的試驗(yàn),取得十幾組試配數(shù)據(jù),測試了不同配合比混凝土的收縮率及收縮與齡期的關(guān)系,并采用鋼環(huán)試驗(yàn)方法測試混凝土的長期收縮情況。測定混凝土收縮率后,有意識地模擬澆筑一塊混凝土試件進(jìn)行試驗(yàn),測試其溫度變化和收縮率,確定了表2的配合比,其收縮率為0.12%0,且在14d后基本上不再收縮。實(shí)踐證明,本配合比是成功的,用I級粉煤灰代替部分水泥,大大減少了水泥用量和降低了水化熱,在確定了收縮率較小的配比后,據(jù)此收縮率確定底板分塊的最大長度為45m,相鄰塊之間混凝土澆筑的時(shí)間間隔為14d。
(2)看臺樓層選擇不同的水泥和多種外加劑進(jìn)行配合比試驗(yàn)研究,對外加劑的適應(yīng)性進(jìn)行對比試驗(yàn),得出針對不同階段和不同施工部位的優(yōu)化配合比。北區(qū)采用深圳產(chǎn)FE—C2外加劑摻量為1.6%,黃埔電廠的Ⅱ級粉煤灰摻量為22%,既滿足了混凝土的強(qiáng)度要求,又具有良好的可泵性和經(jīng)濟(jì)性。南區(qū)采用HPM一2高效緩凝減水劑和黃埔電廠的Ⅱ級粉煤灰得出的配合比,即:水泥:混合材:砂:石:水:外加劑=l:0.23:2.17:3.20:0.53:0.016,水泥、砂、石、水、粉煤灰、外加劑用量分別為332,722,1063,176,77,5.28~m3,水膠比0.44%,含砂率40.4%,坍落度145mm,質(zhì)量密度2370kg//m3,初凝n,-Jl''''~q5—8h,終凝時(shí)間8—10h。