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科技创新

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建设部颁发建筑业10项新技术(二)---高性能混凝土技术

建设部颁发建筑业10项新技术(二)---高性能混凝土技术

分类:
技术进步
作者:
来源:
发布时间:
2011/08/23
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2. 高性能混凝土技术 2.1 混凝土裂缝防治技术 (1) 主要技术内容 混凝土裂缝已成为混凝土工程质量通病,如何防治混凝土裂缝是工程技术人员迫切希望解决的技术难题。然而防治混凝土裂缝是一个系统工程,包括设计、材料、施工中每一个技术环节。本技术主要是叙述防治裂缝的一些关键技术,提高混凝土抗裂性能,从而达到防治混凝土裂缝的目的。本技术的主要内容包括:设计的构造措施、混凝土原材料(水泥、掺合料、细骨料、粗骨料)的选择、混凝土配合比对抗裂性能影响因数、抗裂混凝土配合比设计以及抗裂混凝土配合比优化设计方法以及施工中的一些技术措施等。 (2) 技术指标 对于如何评价混凝土原材料及混凝土抗裂性能,本技术提供了相应的试验方法和评价指标,使其具有可操作性。 (3) 适用范围 本技术适用于具有较高抗裂要求的混凝土结构的设计、原材料的选择、抗裂混凝土配合比的设计和施工以及对混凝土抗裂性能的评价。 (4) 已应用的典型工程 已在试点工程中应用,取得良好的效果。并给出具体的工程实例。 2.2 自密实混凝土技术 (1) 主要技术内容 混凝土在自重的作用下,不采取任何密实成型措施,能充满整个模腔而不留下任何空隙的匀质的混凝土称之为自密实混凝土。本技术提供的主要技术内容:对混凝土原材料的技术要求、自密实混凝土设计要点即流动性、充填性、抗离析性以及保塑性和自密实混凝土配合比设计等。 (2) 试验方法及评价指标 本技术给出了相应的试验方法和评价指标,并给出如何在工地控制自密实混凝土拌合物性能的具体规定。 (3) 使用范围 适用于难以用机械振捣的混凝土的浇筑。由于自密实混凝土细粉含量较大,更应重视混凝土抗裂性能。在采取抗裂措施的情况下,自密实混凝土抗裂性能相对较差。不适用于连续墙、大面积楼板的浇筑。 (4) 工程应用实例 本技术给出了自密实混凝土在深圳赛格广场钢管混凝土应用实例。从混凝土原材料的选择、混凝土配合比设计、混凝土拌合物验证性试验、现场模拟试验直至现场施工,叙述了自密实混凝土技术的全过程,并制订了《自密实混凝土质量标准》、《生产技术规程》和《施工技术规程》以确保自密实混凝土的施工质量。 2.3 混凝土耐久性技术 (1) 主要技术内容 在以往的混凝土配合比设计中,主要考虑的是强度指标,对耐久性考虑较少。高性能混凝土以高工作性、高强度、高耐久性为特征,区别于普通混凝土。对于海洋工程、喷洒化冰盐的公路与桥梁工程、盐渍地区的工程,由于氯盐侵入混凝土导致钢筋锈蚀,引起混凝土膨胀开裂,严重影响了建筑物使用寿命。提高其耐久性的最重要的技术措施就是采用高抗氯离子渗透性的高性能混凝土,从根本上提高混凝土本身的护筋性能。采用常规材料、常规工艺可以在常温下配制出抗氯离子渗透能力和抗冻融能力都较强的高性能混凝土。配制的关键在于选用与水泥相匹配的高效减水剂,在水胶比不大于0.35 的条件下,使用粉煤灰、磨细矿渣粉、硅粉等矿物掺和料替代部分水泥作胶凝材料。这些磨细矿物掺和料在拌制的混凝土中发挥填充效应和火山灰反应,使混凝土变得更加致密,从而降低混凝土的渗透性。降低混凝土拌和物的用水量,采用低水胶比是提高混凝土耐久性的关键。 (2) 技术指标 抗氯盐污染高性能混凝土耐久性的检验应符合现行水运行业标准《水运工程混凝土质量控制标准》JTJ269 的有关规定,且表征其氯离子渗透性的电通量不应大于1000 库仑。我国行业标准《海港工程混凝土结构防腐蚀技术规范》JTJ275-2000 对海港工程混凝土结构要求的高性能混凝土提出了如下技术指标: 混凝土拌和物 硬化混凝土 水胶比 胶凝物质总量(kg/m3) 坍落度(mm) 强度等级 抗氯离子渗透性(C) ≤0.35 ≥400 ≥120 ≥C45 ≤1000 对混凝土原材料也提出了相应技术要求。减水剂的减水率不低于20%。掺和料应选用细度不小于4000cm2/g 的磨细高炉矿渣、I、II 级粉煤灰和硅粉等。细骨料细度模数在2.6-3.2 之间。粗骨料最大粒径不宜大于25mm。在进行配合比设计时应通过降低水胶比和调整掺和料的掺量使抗氯离子渗透性指标达到规定要求。混凝土搅拌应采用强制搅拌机,搅拌时间应比常规混凝土延长40S 以上。混凝土抹面后,应立即覆盖。终凝后,混凝土顶面应立即开始持续潮湿养护,在常温下,至少养护15d。 (3) 适用范围 适用于海洋工程、冬季撒除冰盐的公路与桥梁工程、盐渍地区和距离海洋较近的岸上建筑物等处于氯盐污染环境下的建构筑物。 (4) 已应用的典型工程 该技术性价比较高,原材料容易获得,配制工艺简单。所以近几年来已经在南北方的各类港口和跨海大桥工程中应用。如上海洋山深水港工程、东海大桥、杭州湾大桥、盐田港集装箱码头、援巴基斯坦瓜达尔码头工程等。采用抗氯盐污染的高性能混凝土较普通混凝土的单价提高相当有限,但与其耐久性寿命成倍提高的效果相比,大大降低了建筑物的服务周期成本,经济效益和社会效益十分显著,应用前景十分广阔。 2.4 清水混凝土技术 清水混凝土是指结构混凝土硬化后不再对其表面进行任何装饰,以混凝土本色直接作为建筑物的外饰面。以清水混凝土作为装饰面,对美观、色差、表面气泡等方面都有很高要求,因此在混凝土配制、生产、施工、养护等方面都应采取相应的措施。 (1) 主要技术内容 ① 混凝土配制 混凝土应使用同一种原材料和相同的配合比,混凝土拌合物应具有良好的和易性、不离析、不泌水。矿物掺合料作为混凝土不可缺少的组分,在考虑掺合料活性的同时,充分利用各种掺合料的不同粒径,在混凝土内部形成紧密充填,增强混凝土的致密性,在外加剂方面应进一步重视解决外加剂和水泥的适应性,减少混凝土的泌水率,减少混凝土坍落度的经时损失。除了不同水胶比将导致硬化后混凝土颜色变化外,骨料对外观的影响也不可忽视,因此同一个视觉面的混凝土工程,应采用相同类型的骨料。 ② 混凝土模板 为了使清水混凝土表面光滑无气泡,应根据不同强度等级混凝土选用不同材质的模板,而脱模剂除了起到脱模作用外,不应影响混凝土的外观。 ③ 混凝土施工 混凝土浇注时,混凝土下料口与浇筑面之间距离不能过大,否则混凝土易离析,振捣时以混凝土表面出浆为宜,同时应避免漏振和过振。 ④ 混凝土养护 混凝土的养护应确保混凝土表面不受污染,充分合理的养护是保证混凝土硬化后表面和内在质量的关键。 (2) 技术指标 ① 混凝土表面无裂缝、无明显气泡、无明显色差、无明蜂窝麻面。 ② 混凝土表面平整、光滑,轴线、体型尺寸准确。 ③ 大截面、变截面结构线条规则,棱角分明。 ④ 梁柱接头通顺,无明确槎痕。 (3) 使用范围 清水混凝土以其古朴稳重、自然、清纯的质感为建筑物增添了独特的装饰效果。一般多用于市政、交通、水利、航空等工程,近年来在住宅建筑上也逐渐被采用。 (4) 已应用的典型工程 ① 杨浦和南浦大桥主塔清水混凝土 ② 上海广播电视塔斜筒体清水混凝土 ③ 磁浮列车工程墩身部分清水混凝土 ④ 东方明珠电视塔 ⑤ 浦东国际机场及首都国际机场新航站楼等。 2.5 超高泵送混凝土技术 超高泵程混凝土技术一般是指泵送高度超越200m 的现代混凝土泵送技术。改革开放以来,高层超高层建筑已达数千座,超高泵程混凝土技术已成为超高层建筑施工技术不可缺少的一个方面,并且已成为一种发展趋势受到各国工程界的重视。 (1) 主要技术内容 ① 原材料品质 配制超高泵程混凝土,其原材料较一般泵送混凝土有很大的区别。作为最基本的胶结材料----水泥,除了用量以外,还应充分考虑水泥的流变性,即水泥与高性能减水剂的相容性问题,两者相容性好才可获得低用水量大流动性、且坍落度经时损失小的效果。对于细集料其品质除了应符合《普通混凝土用砂质量标准及检验方法》(JGJ52)外,对于不同强度等级的混凝土应选用不同细度模数的中砂。而掺合料作为高性能高泵程混凝土的重要组成材料更需从活性、颗粒组成、减水效果、水化热、泵送性能等诸方面加以平衡选择。作为外加剂,单一成分的外加剂已不能很好发挥其作用,而单纯以减水为目的外加剂也不能达到超高泵程的混凝土的使用目的,外 加剂的多组分复合,以及针对具体工程配制特定要求的外加剂已成为外加剂生产厂家加强现场服务的重要方面。 ② 混凝土配制 超高泵程混凝土的配制同时也要研究新拌混凝土的整体性、流动性与泵送性的相互关系。要研究混凝土泵送性的直接衡量指标。 ③ 泵送设备 泵送混凝土离不开混凝土输送泵,因此高压力、大排量、耐磨损,适应性强的泵送设备也是必不少的。此外泵送管道的设计,如何减小阻力,缩短路线也是泵送技术研究的一个方面。 (2) 技术指标 ① 混凝土泵送高度 > 200m。 ② 硬化混凝土性能符合设计要求。 ③ 混凝土扩展度 > 600 mm,倒锥法混凝土下落时间<20S (3) 适用范围 超高泵程混凝土适用于泵送高度大于 200m 的各种超高层建筑。 (4) 已应用的典型工程 ① 金茂大厦。泵送高度382.5m,一次泵送174m3。 ② 恒隆广场。泵送高度288 m,主楼标准层每层1000 多m3混凝土量。 2.6 改性沥青路面施工技术 (1) 主要技术内容 ① 在配合比设计方面:使用沥青混凝土配合比设计及图表制作计算机辅助系统,自动计算矿料配合比、生成并调整级配曲线图;自动绘制马歇尔试验各项指标与沥青用量的关系图,计算最佳沥青用量;提供砂筛分记录表和筛分曲线图。计算速度较人工提高20 倍以上。 ② 施工技术及施工工艺方面: A 面层各层结构应根据该层在使用中要求的性能与作用选择,路面三层均应选用骨架密实结构,不宜选用悬浮结构。 B 混合料最佳出料温度、摊铺温度 、压实温度;改性沥青混合料在运输、摊铺、压实过程中的温度损失规律;有效防止在运输、摊铺、碾压过程中的温度损失的措施,最大限度地控制了摊铺、碾压成型过程中的温度差异造成的压实度不均匀性;混合料碾压设备的合适组合和碾压控制。 C 对于改性沥青SMA 路面,改变传统的碾压工艺,采用增大压实功,使混合料在高温下成型,压实度高,石料不被压碎,玛蹄脂不上浮,表面构造深度达到标准高限要求。 (2) 技术指标 ① 改性沥青混合料施工过程中工程质量控制标准 检测项目 检测频率 质量要求和允许偏差 检测方法 施工温度 出厂温度 摊铺温度 1 次/车 应符合改性沥青施工温度控制对照表中规定 温度计测量 碾压温度 随时 矿料级配(与生产设计标准级配的差) 0.075 每台拌和机1~2次/日(上下午各一次) ±1% 抽提后的矿料筛分 <2.36 ±2% >4.75 ±3% 沥青用量(油石比) 同上 ±0.1% 抽提试验 马歇尔试验、稳定度、流值、密度、空隙率 同上 符合表5 的要求 拌和厂取样成型试验 浸水马歇尔试验 必要时 同上 同上 压实度(随机抽样) 每700m2检查一次,或采用无破损密度检测,钻孔每公里不超过2个 马歇尔试验密度97%,试验段钻孔密度99% 现场钻孔,核子 密度仪 抗滑表层构造深度 每200 米1 处 ≥0.5mm ≥42BPN 砂铺法 摆式仪 外观 随时 表面平整密实,无轮迹、裂缝、推移、拥包、离析、花白料 目测 接缝 随时 紧密平整、顺直、无跳车、6m 直尺测不超过2mm 目测,6m直尺 ② 改性沥青施工温度控制对照表 项目 普通沥青 SBS 改性沥青 改性沥青SMA 沥青类型 AH—50、AH—70、 AH—90、AH—60 SBS 改性沥青 沥青加热温度(℃) 150~170 170~185 160~180 矿料加热温度(℃) 160~180 180~190 180~190 混合料出厂温度(℃) 140~165 170~185 170~180 运到现场温度(℃) 不低于120~150 170~180 不低于165 摊铺温度(℃) 不低于110~130 不低于165,最好175 以上 不低于160,低于140 作为废料 碾压温度(℃) 110~140 160~170 不低于130 终压温度 (℃) 钢轮 不低于70 120~130 --- 胶轮 不低于80 125~130 不低于110 振动压路机 不低于65 110~120 (3) 适用范围 适用于高等级公路、厂矿道路、机场跑道等热拌改性沥青路面单层、双层结构的铺筑施工。 (4) 已应用的典型工程 该技术已在河北石黄高速辛沧路面三合同(SAC 结构表面层),江苏连徐高速AB-24 标、汾灌高速OPQ23 标、汾灌高速OPQ21 标,徐宿高速21 标(改性沥青SMA 结构),浙江杭金衢高速8 标(AK 抗滑结构),山西大运高速7 标,福建宁德高速B1 标(AC 结构),京珠高速湖北二合同(Superpave 12.5结构)等工程成功应用。从2000 年起到2003 年底,累计修改性沥青路面267.821 km。这些工程都己完工,交工时均为优良工程.,投入使用后,使用性能得到业主和社会认可,有良好社会信誉。 改性沥青路面施工技术是由中国路桥集团第一公路工程局研究开发的,是中国路桥集团重点资助的科技开发项目。

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