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建設(shè)部頒發(fā)建筑業(yè)10項(xiàng)新技術(shù)(二)---高性能混凝土技術(shù)


2. 高性能混凝土技術(shù) 2.1 混凝土裂縫防治技術(shù) (1) 主要技術(shù)內(nèi)容 混凝土裂縫已成為混凝土工程質(zhì)量通病,如何防治混凝土裂縫是工程技術(shù)人員迫切希望解決的技術(shù)難題。然而防治混凝土裂縫是一個(gè)系統(tǒng)工程,包括設(shè)計(jì)、材料、施工中每一個(gè)技術(shù)環(huán)節(jié)。本技術(shù)主要是敘述防治裂縫的一些關(guān)鍵技術(shù),提高混凝土抗裂性能,從而達(dá)到防治混凝土裂縫的目的。本技術(shù)的主要內(nèi)容包括:設(shè)計(jì)的構(gòu)造措施、混凝土原材料(水泥、摻合料、細(xì)骨料、粗骨料)的選擇、混凝土配合比對(duì)抗裂性能影響因數(shù)、抗裂混凝土配合比設(shè)計(jì)以及抗裂混凝土配合比優(yōu)化設(shè)計(jì)方法以及施工中的一些技術(shù)措施等。 (2) 技術(shù)指標(biāo) 對(duì)于如何評(píng)價(jià)混凝土原材料及混凝土抗裂性能,本技術(shù)提供了相應(yīng)的試驗(yàn)方法和評(píng)價(jià)指標(biāo),使其具有可操作性。 (3) 適用范圍 本技術(shù)適用于具有較高抗裂要求的混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、原材料的選擇、抗裂混凝土配合比的設(shè)計(jì)和施工以及對(duì)混凝土抗裂性能的評(píng)價(jià)。 (4) 已應(yīng)用的典型工程 已在試點(diǎn)工程中應(yīng)用,取得良好的效果。并給出具體的工程實(shí)例。 2.2 自密實(shí)混凝土技術(shù) (1) 主要技術(shù)內(nèi)容 混凝土在自重的作用下,不采取任何密實(shí)成型措施,能充滿整個(gè)模腔而不留下任何空隙的勻質(zhì)的混凝土稱之為自密實(shí)混凝土。本技術(shù)提供的主要技術(shù)內(nèi)容:對(duì)混凝土原材料的技術(shù)要求、自密實(shí)混凝土設(shè)計(jì)要點(diǎn)即流動(dòng)性、充填性、抗離析性以及保塑性和自密實(shí)混凝土配合比設(shè)計(jì)等。 (2) 試驗(yàn)方法及評(píng)價(jià)指標(biāo) 本技術(shù)給出了相應(yīng)的試驗(yàn)方法和評(píng)價(jià)指標(biāo),并給出如何在工地控制自密實(shí)混凝土拌合物性能的具體規(guī)定。 (3) 使用范圍 適用于難以用機(jī)械振搗的混凝土的澆筑。由于自密實(shí)混凝土細(xì)粉含量較大,更應(yīng)重視混凝土抗裂性能。在采取抗裂措施的情況下,自密實(shí)混凝土抗裂性能相對(duì)較差。不適用于連續(xù)墻、大面積樓板的澆筑。 (4) 工程應(yīng)用實(shí)例 本技術(shù)給出了自密實(shí)混凝土在深圳賽格廣場(chǎng)鋼管混凝土應(yīng)用實(shí)例。從混凝土原材料的選擇、混凝土配合比設(shè)計(jì)、混凝土拌合物驗(yàn)證性試驗(yàn)、現(xiàn)場(chǎng)模擬試驗(yàn)直至現(xiàn)場(chǎng)施工,敘述了自密實(shí)混凝土技術(shù)的全過(guò)程,并制訂了《自密實(shí)混凝土質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》、《生產(chǎn)技術(shù)規(guī)程》和《施工技術(shù)規(guī)程》以確保自密實(shí)混凝土的施工質(zhì)量。 2.3 混凝土耐久性技術(shù) (1) 主要技術(shù)內(nèi)容 在以往的混凝土配合比設(shè)計(jì)中,主要考慮的是強(qiáng)度指標(biāo),對(duì)耐久性考慮較少。高性能混凝土以高工作性、高強(qiáng)度、高耐久性為特征,區(qū)別于普通混凝土。對(duì)于海洋工程、噴灑化冰鹽的公路與橋梁工程、鹽漬地區(qū)的工程,由于氯鹽侵入混凝土導(dǎo)致鋼筋銹蝕,引起混凝土膨脹開(kāi)裂,嚴(yán)重影響了建筑物使用壽命。提高其耐久性的最重要的技術(shù)措施就是采用高抗氯離子滲透性的高性能混凝土,從根本上提高混凝土本身的護(hù)筋性能。采用常規(guī)材料、常規(guī)工藝可以在常溫下配制出抗氯離子滲透能力和抗凍融能力都較強(qiáng)的高性能混凝土。配制的關(guān)鍵在于選用與水泥相匹配的高效減水劑,在水膠比不大于0.35 的條件下,使用粉煤灰、磨細(xì)礦渣粉、硅粉等礦物摻和料替代部分水泥作膠凝材料。這些磨細(xì)礦物摻和料在拌制的混凝土中發(fā)揮填充效應(yīng)和火山灰反應(yīng),使混凝土變得更加致密,從而降低混凝土的滲透性。降低混凝土拌和物的用水量,采用低水膠比是提高混凝土耐久性的關(guān)鍵。 (2) 技術(shù)指標(biāo) 抗氯鹽污染高性能混凝土耐久性的檢驗(yàn)應(yīng)符合現(xiàn)行水運(yùn)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《水運(yùn)工程混凝土質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)》JTJ269 的有關(guān)規(guī)定,且表征其氯離子滲透性的電通量不應(yīng)大于1000 庫(kù)侖。我國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《海港工程混凝土結(jié)構(gòu)防腐蝕技術(shù)規(guī)范》JTJ275-2000 對(duì)海港工程混凝土結(jié)構(gòu)要求的高性能混凝土提出了如下技術(shù)指標(biāo): 混凝土拌和物 硬化混凝土 水膠比 膠凝物質(zhì)總量(kg/m3) 坍落度(mm) 強(qiáng)度等級(jí) 抗氯離子滲透性(C) ≤0.35 ≥400 ≥120 ≥C45 ≤1000 對(duì)混凝土原材料也提出了相應(yīng)技術(shù)要求。減水劑的減水率不低于20%。摻和料應(yīng)選用細(xì)度不小于4000cm2/g 的磨細(xì)高爐礦渣、I、II 級(jí)粉煤灰和硅粉等。細(xì)骨料細(xì)度模數(shù)在2.6-3.2 之間。粗骨料最大粒徑不宜大于25mm。在進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)通過(guò)降低水膠比和調(diào)整摻和料的摻量使抗氯離子滲透性指標(biāo)達(dá)到規(guī)定要求?;炷翑嚢钁?yīng)采用強(qiáng)制攪拌機(jī),攪拌時(shí)間應(yīng)比常規(guī)混凝土延長(zhǎng)40S 以上。混凝土抹面后,應(yīng)立即覆蓋。終凝后,混凝土頂面應(yīng)立即開(kāi)始持續(xù)潮濕養(yǎng)護(hù),在常溫下,至少養(yǎng)護(hù)15d。 (3) 適用范圍 適用于海洋工程、冬季撒除冰鹽的公路與橋梁工程、鹽漬地區(qū)和距離海洋較近的岸上建筑物等處于氯鹽污染環(huán)境下的建構(gòu)筑物。 (4) 已應(yīng)用的典型工程 該技術(shù)性價(jià)比較高,原材料容易獲得,配制工藝簡(jiǎn)單。所以近幾年來(lái)已經(jīng)在南北方的各類港口和跨海大橋工程中應(yīng)用。如上海洋山深水港工程、東海大橋、杭州灣大橋、鹽田港集裝箱碼頭、援巴基斯坦瓜達(dá)爾碼頭工程等。采用抗氯鹽污染的高性能混凝土較普通混凝土的單價(jià)提高相當(dāng)有限,但與其耐久性壽命成倍提高的效果相比,大大降低了建筑物的服務(wù)周期成本,經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益十分顯著,應(yīng)用前景十分廣闊。 2.4 清水混凝土技術(shù) 清水混凝土是指結(jié)構(gòu)混凝土硬化后不再對(duì)其表面進(jìn)行任何裝飾,以混凝土本色直接作為建筑物的外飾面。以清水混凝土作為裝飾面,對(duì)美觀、色差、表面氣泡等方面都有很高要求,因此在混凝土配制、生產(chǎn)、施工、養(yǎng)護(hù)等方面都應(yīng)采取相應(yīng)的措施。 (1) 主要技術(shù)內(nèi)容 ① 混凝土配制 混凝土應(yīng)使用同一種原材料和相同的配合比,混凝土拌合物應(yīng)具有良好的和易性、不離析、不泌水。礦物摻合料作為混凝土不可缺少的組分,在考慮摻合料活性的同時(shí),充分利用各種摻合料的不同粒徑,在混凝土內(nèi)部形成緊密充填,增強(qiáng)混凝土的致密性,在外加劑方面應(yīng)進(jìn)一步重視解決外加劑和水泥的適應(yīng)性,減少混凝土的泌水率,減少混凝土坍落度的經(jīng)時(shí)損失。除了不同水膠比將導(dǎo)致硬化后混凝土顏色變化外,骨料對(duì)外觀的影響也不可忽視,因此同一個(gè)視覺(jué)面的混凝土工程,應(yīng)采用相同類型的骨料。 ② 混凝土模板 為了使清水混凝土表面光滑無(wú)氣泡,應(yīng)根據(jù)不同強(qiáng)度等級(jí)混凝土選用不同材質(zhì)的模板,而脫模劑除了起到脫模作用外,不應(yīng)影響混凝土的外觀。 ③ 混凝土施工 混凝土澆注時(shí),混凝土下料口與澆筑面之間距離不能過(guò)大,否則混凝土易離析,振搗時(shí)以混凝土表面出漿為宜,同時(shí)應(yīng)避免漏振和過(guò)振。 ④ 混凝土養(yǎng)護(hù) 混凝土的養(yǎng)護(hù)應(yīng)確保混凝土表面不受污染,充分合理的養(yǎng)護(hù)是保證混凝土硬化后表面和內(nèi)在質(zhì)量的關(guān)鍵。 (2) 技術(shù)指標(biāo) ① 混凝土表面無(wú)裂縫、無(wú)明顯氣泡、無(wú)明顯色差、無(wú)明蜂窩麻面。 ② 混凝土表面平整、光滑,軸線、體型尺寸準(zhǔn)確。 ③ 大截面、變截面結(jié)構(gòu)線條規(guī)則,棱角分明。 ④ 梁柱接頭通順,無(wú)明確槎痕。 (3) 使用范圍 清水混凝土以其古樸穩(wěn)重、自然、清純的質(zhì)感為建筑物增添了獨(dú)特的裝飾效果。一般多用于市政、交通、水利、航空等工程,近年來(lái)在住宅建筑上也逐漸被采用。 (4) 已應(yīng)用的典型工程 ① 楊浦和南浦大橋主塔清水混凝土 ② 上海廣播電視塔斜筒體清水混凝土 ③ 磁浮列車工程墩身部分清水混凝土 ④ 東方明珠電視塔 ⑤ 浦東國(guó)際機(jī)場(chǎng)及首都國(guó)際機(jī)場(chǎng)新航站樓等。 2.5 超高泵送混凝土技術(shù) 超高泵程混凝土技術(shù)一般是指泵送高度超越200m 的現(xiàn)代混凝土泵送技術(shù)。改革開(kāi)放以來(lái),高層超高層建筑已達(dá)數(shù)千座,超高泵程混凝土技術(shù)已成為超高層建筑施工技術(shù)不可缺少的一個(gè)方面,并且已成為一種發(fā)展趨勢(shì)受到各國(guó)工程界的重視。 (1) 主要技術(shù)內(nèi)容 ① 原材料品質(zhì) 配制超高泵程混凝土,其原材料較一般泵送混凝土有很大的區(qū)別。作為最基本的膠結(jié)材料----水泥,除了用量以外,還應(yīng)充分考慮水泥的流變性,即水泥與高性能減水劑的相容性問(wèn)題,兩者相容性好才可獲得低用水量大流動(dòng)性、且坍落度經(jīng)時(shí)損失小的效果。對(duì)于細(xì)集料其品質(zhì)除了應(yīng)符合《普通混凝土用砂質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)及檢驗(yàn)方法》(JGJ52)外,對(duì)于不同強(qiáng)度等級(jí)的混凝土應(yīng)選用不同細(xì)度模數(shù)的中砂。而摻合料作為高性能高泵程混凝土的重要組成材料更需從活性、顆粒組成、減水效果、水化熱、泵送性能等諸方面加以平衡選擇。作為外加劑,單一成分的外加劑已不能很好發(fā)揮其作用,而單純以減水為目的外加劑也不能達(dá)到超高泵程的混凝土的使用目的,外 加劑的多組分復(fù)合,以及針對(duì)具體工程配制特定要求的外加劑已成為外加劑生產(chǎn)廠家加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)的重要方面。 ② 混凝土配制 超高泵程混凝土的配制同時(shí)也要研究新拌混凝土的整體性、流動(dòng)性與泵送性的相互關(guān)系。要研究混凝土泵送性的直接衡量指標(biāo)。 ③ 泵送設(shè)備 泵送混凝土離不開(kāi)混凝土輸送泵,因此高壓力、大排量、耐磨損,適應(yīng)性強(qiáng)的泵送設(shè)備也是必不少的。此外泵送管道的設(shè)計(jì),如何減小阻力,縮短路線也是泵送技術(shù)研究的一個(gè)方面。 (2) 技術(shù)指標(biāo) ① 混凝土泵送高度 > 200m。 ② 硬化混凝土性能符合設(shè)計(jì)要求。 ③ 混凝土擴(kuò)展度 > 600 mm,倒錐法混凝土下落時(shí)間<20S (3) 適用范圍 超高泵程混凝土適用于泵送高度大于 200m 的各種超高層建筑。 (4) 已應(yīng)用的典型工程 ① 金茂大廈。泵送高度382.5m,一次泵送174m3。 ② 恒隆廣場(chǎng)。泵送高度288 m,主樓標(biāo)準(zhǔn)層每層1000 多m3混凝土量。 2.6 改性瀝青路面施工技術(shù) (1) 主要技術(shù)內(nèi)容 ① 在配合比設(shè)計(jì)方面:使用瀝青混凝土配合比設(shè)計(jì)及圖表制作計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng),自動(dòng)計(jì)算礦料配合比、生成并調(diào)整級(jí)配曲線圖;自動(dòng)繪制馬歇爾試驗(yàn)各項(xiàng)指標(biāo)與瀝青用量的關(guān)系圖,計(jì)算最佳瀝青用量;提供砂篩分記錄表和篩分曲線圖。計(jì)算速度較人工提高20 倍以上。 ② 施工技術(shù)及施工工藝方面: A 面層各層結(jié)構(gòu)應(yīng)根據(jù)該層在使用中要求的性能與作用選擇,路面三層均應(yīng)選用骨架密實(shí)結(jié)構(gòu),不宜選用懸浮結(jié)構(gòu)。 B 混合料最佳出料溫度、攤鋪溫度 、壓實(shí)溫度;改性瀝青混合料在運(yùn)輸、攤鋪、壓實(shí)過(guò)程中的溫度損失規(guī)律;有效防止在運(yùn)輸、攤鋪、碾壓過(guò)程中的溫度損失的措施,最大限度地控制了攤鋪、碾壓成型過(guò)程中的溫度差異造成的壓實(shí)度不均勻性;混合料碾壓設(shè)備的合適組合和碾壓控制。 C 對(duì)于改性瀝青SMA 路面,改變傳統(tǒng)的碾壓工藝,采用增大壓實(shí)功,使混合料在高溫下成型,壓實(shí)度高,石料不被壓碎,瑪蹄脂不上浮,表面構(gòu)造深度達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)高限要求。 (2) 技術(shù)指標(biāo) ① 改性瀝青混合料施工過(guò)程中工程質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn) 檢測(cè)項(xiàng)目 檢測(cè)頻率 質(zhì)量要求和允許偏差 檢測(cè)方法 施工溫度 出廠溫度 攤鋪溫度 1 次/車 應(yīng)符合改性瀝青施工溫度控制對(duì)照表中規(guī)定 溫度計(jì)測(cè)量 碾壓溫度 隨時(shí) 礦料級(jí)配(與生產(chǎn)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)級(jí)配的差) 0.075 每臺(tái)拌和機(jī)1~2次/日(上下午各一次) ±1% 抽提后的礦料篩分 <2.36 ±2% >4.75 ±3% 瀝青用量(油石比) 同上 ±0.1% 抽提試驗(yàn) 馬歇爾試驗(yàn)、穩(wěn)定度、流值、密度、空隙率 同上 符合表5 的要求 拌和廠取樣成型試驗(yàn) 浸水馬歇爾試驗(yàn) 必要時(shí) 同上 同上 壓實(shí)度(隨機(jī)抽樣) 每700m2檢查一次,或采用無(wú)破損密度檢測(cè),鉆孔每公里不超過(guò)2個(gè) 馬歇爾試驗(yàn)密度97%,試驗(yàn)段鉆孔密度99% 現(xiàn)場(chǎng)鉆孔,核子 密度儀 抗滑表層構(gòu)造深度 每200 米1 處 ≥0.5mm ≥42BPN 砂鋪法 擺式儀 外觀 隨時(shí) 表面平整密實(shí),無(wú)輪跡、裂縫、推移、擁包、離析、花白料 目測(cè) 接縫 隨時(shí) 緊密平整、順直、無(wú)跳車、6m 直尺測(cè)不超過(guò)2mm 目測(cè),6m直尺 ② 改性瀝青施工溫度控制對(duì)照表 項(xiàng)目 普通瀝青 SBS 改性瀝青 改性瀝青SMA 瀝青類型 AH—50、AH—70、 AH—90、AH—60 SBS 改性瀝青 瀝青加熱溫度(℃) 150~170 170~185 160~180 礦料加熱溫度(℃) 160~180 180~190 180~190 混合料出廠溫度(℃) 140~165 170~185 170~180 運(yùn)到現(xiàn)場(chǎng)溫度(℃) 不低于120~150 170~180 不低于165 攤鋪溫度(℃) 不低于110~130 不低于165,最好175 以上 不低于160,低于140 作為廢料 碾壓溫度(℃) 110~140 160~170 不低于130 終壓溫度 (℃) 鋼輪 不低于70 120~130 --- 膠輪 不低于80 125~130 不低于110 振動(dòng)壓路機(jī) 不低于65 110~120 (3) 適用范圍 適用于高等級(jí)公路、廠礦道路、機(jī)場(chǎng)跑道等熱拌改性瀝青路面單層、雙層結(jié)構(gòu)的鋪筑施工。 (4) 已應(yīng)用的典型工程 該技術(shù)已在河北石黃高速辛滄路面三合同(SAC 結(jié)構(gòu)表面層),江蘇連徐高速AB-24 標(biāo)、汾灌高速OPQ23 標(biāo)、汾灌高速OPQ21 標(biāo),徐宿高速21 標(biāo)(改性瀝青SMA 結(jié)構(gòu)),浙江杭金衢高速8 標(biāo)(AK 抗滑結(jié)構(gòu)),山西大運(yùn)高速7 標(biāo),福建寧德高速B1 標(biāo)(AC 結(jié)構(gòu)),京珠高速湖北二合同(Superpave 12.5結(jié)構(gòu))等工程成功應(yīng)用。從2000 年起到2003 年底,累計(jì)修改性瀝青路面267.821 km。這些工程都己完工,交工時(shí)均為優(yōu)良工程.,投入使用后,使用性能得到業(yè)主和社會(huì)認(rèn)可,有良好社會(huì)信譽(yù)。 改性瀝青路面施工技術(shù)是由中國(guó)路橋集團(tuán)第一公路工程局研究開(kāi)發(fā)的,是中國(guó)路橋集團(tuán)重點(diǎn)資助的科技開(kāi)發(fā)項(xiàng)目。

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