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1、清水混凝土施工方法及质量控制 要点解析,朱效荣 所长 北京城建混凝土技术研究所,1 概述,根据多年科研工作的经验，我们采用正交优化和回归分析的方法，研究成功一套混凝土搅拌站原材料及生产质量控制的全新方法，这些方法主要体现在水泥强度的早期预测、外加剂减水率测定、水泥与外加剂适应性、混凝土工作性的控制、28天强度预测、混凝土外观结构缺陷的预防、裂缝控制和混凝土外观颜色一致性控制等，现在逐一进行介绍,2水泥的检测,在混凝土搅拌站，水泥厂只提供水泥细度、凝结时间、安定性、3d强度和相关数据，因此对水泥的各项性能自然要谨慎处理，在这种条件下及时准确地预测水泥的28d各项性能指标，对正确使用水泥，预防混凝
2、土质量事故的发生显得尤为重要。根据回归分析的结论，我们建立了 :,2.1普通硅酸盐水泥强度与化学成份之间的数学关系式,R28=CaO+Fe3O4+Al2O3-SiO2 (MPa) 当水泥熟料为立窑料时，R28=CaO+Fe3O4+Al2O3-SiO2 -3（MPa） 当水泥熟料为旋窑料时，R28=CaO+Fe3O4+Al2O3-SiO2 通过这样一个数学公式我们就可以快速预测水泥28天强度,2.2水泥初凝时间与化学成份之间关系的数学式：,t初凝= SO32.0-( CaO+Fe3O4+Al2O3-SiO2)/60（h） 当采用立窑熟料时 t初凝= SO32.0-( CaO+Fe3O4+Al2O
3、-SiO2)/60-0.5 当采用旋窑熟料时 t初凝= SO3%2.0-( CaO+Fe3O4+Al2O-SiO2)/60+0.5,2.3水泥与外加剂的适应性：,适应性指数SH=SO3- CaO/（Fe3O4+Al2O+SiO2） SH大于0.5时，水泥对萘系减水剂不适应 SH大于0时，水泥对萘系减水剂适应性差 SH小于等于0时，水泥对萘系减水剂适应性好,2.4水泥水化热预测，水化放热速度指数Q,Q=( CaO+Fe3O4+ Al2O3-SiO2) SO32.0 当Q大于15时，水泥化放热过快，需加掺和料和缓凝剂 当Q在1215时，水泥水化放热适中，可正常使用 当Q小于12时，水泥水化放热缓慢
4、，需加入早强促凝组分,3、混凝土外加剂的检测,混凝土外加剂是混凝土配比中非常重要的组成部分，因此对外加剂在进厂前进行准确检验显得十分必要。这种检测包括物理和化学两种方法，作为混凝土生产企业应该优选物理检验。,3.2外加剂复配的最佳比例,4、混凝土外观颜色一致性控制,颜色：要求清灰色且色泽均匀，无明显色差。 为达到清水混凝土的质量标准，由混凝土搅拌站针对混凝土的色泽、和易性、含气量及外观质量等方面做了大量的室内对比试验。试验情况及结论如下：,（1）为达到设计要求的“青灰色”标准，首先针对不同品牌水泥进行了大量试验，对混凝土试块进行对比，最终选定一种颜色符合要求且货源稳定、质量有保证的水泥品牌，以
5、及两种备选品牌。,（2）为确保混凝土的和易性良好，选用了不同的水泥、粉煤灰、外加剂进行了大量的对比试验。在减水剂方面，对不同品牌进行了不同掺量的对比试验，试验表明，可通过调整减水剂的掺量来控制混凝土的保水性。同时，也选用了不同等级、不同掺量的粉煤灰来试验粉煤灰对混凝土和易性的影响，结果表明以II级以上粉煤灰为好，对混凝土的外观影响较小。,2008年奥运会老山自行车馆工程 自密实清水混凝土应用技术方案,一、工程概况 老山自行车馆工程是2008年北京奥运会比赛场馆工程之一，该工程地处石景山游乐园附近，运距10公里。其中部分柱子采用自密实自密实清水混凝土，强度等级为C40和C60。C60柱子高6米，
6、直径1.2米，除了满足自密实自密实清水混凝土要求外，设计方与施工方还要求解决混凝土温升问题，避免混凝土产生有害裂缝。,二、自密实清水混凝土概述,自密实自密实清水混凝土是指结构混凝土在拆模后，直接作为建筑物外饰面，硬化后不再对其进行任何装修，视觉效果为混凝土本色，因此又称装饰混凝土,。自密实自密实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的要求。因此，在混凝土的配制、生产、施工、养护以及防护等方面都要采取相应的措施。,三、技术保证措施,混凝土的性能取决于所选用的原材料和配合比，用作自密实自密实清水混凝土时，混凝土拌和物应具有良好的和易性，不离析、不泌水；混凝土硬化后，应具有光滑的
7、表面，颜色应均匀一致。 此外，由于C40-C60柱子体积较大，还应重点解决混凝土温升问题，尽量降低水泥水化热和混凝土绝热温升，减小温度应力和混凝土收缩应力，避免产生有害裂缝。,（一）原材料的选择 水泥：优先选择建委备案的质量稳定，供应充足的太行P.O42.5普通硅酸盐低碱水泥； 外加剂：采用北京远东星建筑材料厂生产的RJ-3减水剂； 掺合料：瑞德矿粉；,骨 料：涿州众兴砂石,B类低碱活性骨料，控制混凝土单方总碱含量不大于3kg。 砂 ：中砂 Mx=2.3-3.0 含泥量3.0% 泥块含量1.0% 石 ：碎石 粒径525mm 含泥量1.0% 泥块含量0.5% 水 ：采用地下水,（二）配合比设计,
8、1、试验设计思路 自密实清水混凝土试验设计分两步走，前期试验主要通过多种掺和料之间的对比，优选掺和料品种与掺量，选出适宜生产自密实清水混凝土的最佳掺和料品种与掺量；后期试验是在前期试验的基础上，优选水泥品种。具体步骤如下：,第一步：在不使用特殊外加剂的条件下，仅改变掺和料的品种和掺量，比较不同掺和料、不同掺量下混凝土的外观与气孔数目和大小，并通过两种水泥对比试验，以消除一种水泥带来的试验误差。,A、 试验材料 1） 水泥：太行P.O42.5，北京P.O32.5普通硅酸盐水泥 2） 掺和料：瑞德矿粉（S75级），山东华能I级粉煤灰，大唐II级粉煤灰 3） 外加剂：远东星RJ-3高效减水剂 4）
9、骨料：诼州众兴砂石,A、 试验材料 1） 水泥：太行P.O42.5，北京P.O32.5普通硅酸盐水泥 2） 掺和料：瑞德矿粉（S75级），山东华能I级粉煤灰，大唐II级粉煤灰 3） 外加剂：远东星RJ-3高效减水剂 4） 骨料：诼州众兴砂石,A、 试验结论 试验得出以下结论： 1）使用矿粉能够得到较好的试验效果，气孔较小且分布均匀，IFA次之，IIFA效果最差，气孔大且多； 2）随着掺和料掺量的提高，混凝土表观效果逐渐变好，采用较高掺量掺和料的混凝土气孔较小； 3）两种水泥对比试验均得出同一结论。,第二步：在第一步试验的基础上，固定掺和料品种（矿粉），变换掺和料掺量，比较两种备用水泥（太行P.
10、O42.5和琉璃河P.O42.5）在不同掺和料掺量下混凝土的外观与气孔数目大小。,试验材料,1）水泥：太行P.O42.5，琉璃河P.O42.5普通硅酸盐水泥 2）掺和料：瑞德矿粉（S75级） 3）外加剂：远东星RJ-3高效减水剂 4）骨料：诼州众兴砂石,三、生产过程控制措施,1、 原材料控制 1）试验室协同材料部门做好原材料的检验工作，确保各种原材料的质量。对进场的外加剂、矿粉进行车车抽样检测，不合格品坚决不予进场。,2）为保证自密实清水混凝土达到较好的效果，搅拌站生产上料时，必须对砂石有所选择。为保证混凝土颜色的一致性，选材的时候控制水泥、粉煤灰、矿渣粉、硅粉、砂子、石子和拌合用水的碱含量，
11、限制外加剂中的Na2SO4含量，防止混凝土表面泛白或花脸；,为保证混凝土表面不出现微裂缝，选材的思路是控制水泥、粉煤灰、矿渣粉和硅粉的细度，降低砂子和石子的含泥量；在材料的选用方面依据混凝土体积组成石子填充模型，确定合理经济的混凝土配合比；在外加剂的选用方面，以提高减水率增大混凝土的流动性为目标，选高浓高效减水剂，专门用于自密实自密实清水混凝土的生产。,2、搅拌站必须在正式供应混凝土前一天完成对搅拌设备的全面检查和计量校秤、维修工作，确保配合比的准确，保证正常生产。 3、技术质量科做好监督实施方案的各项具体要求，加强生产过程控制的检查控制工作，确保混凝土质量符合设计施工要求。,四、施工过程控制
12、 要获得令人满意的自密实清水混凝土效果，除了对混凝土质量进行严格控制外，施工过程控制也十分重要。根据试验研究，结合研究技术资料，对自密实自密实清水混凝土施工提出以下建议：,浇注及振捣,混凝土工程是自密实自密实清水混凝土结构施工的又一关键，每一道工序都应严格按照操作工艺要求进行。当混凝土拌和物浇注进入模板后，应严格按照规范要求，混凝土下料口与浇注面之间距离不能过大，否则混凝土易发生离析；每层浇注厚度不能过厚，否则，混凝土里的气体不易排出。,振捣混凝土以表面出浆为宜，不可长时间在同一振点振捣，避免过振。但是如果模板较长，深度较大，此时自由水分汽体上升的阻力较大，因此在一定时间内无法达到上部，为了实
13、现表面的密实和光洁，此时紧贴模板内部插入一块软板，在振捣时缓慢向上拉伸，周围的自由水由于下部压力作用而向此聚集，,但聚集后这些水分又在浆体的挤压下随着软板底部上升，便混凝土在紧贴模板的部位砂浆饱满地填充，且自由水和汽泡全部上浮，从而消除了自由水泡，确保了混凝土外表面的光洁、致密和美观。,二次摸压和湿养护,根据以上研究，我们在施工过程中确定了不同强度等级、水胶比、坍落度以及配合比的混凝土其最佳的二次抹压及覆盖湿养护时间，利用水泥初凝时间、环境温度和混凝土出机时间等因素与二次抹压破坏毛细管微泵防止裂缝最佳时间之间的数学关系式。,进行及时的二次摸压和湿养护，确保混凝土表面的少缺陷和无裂缝。平面混凝土
14、的养护采取浇水、蓄水养护即可，而立面混凝土则最好采用塑料薄膜封闭法，使其靠自身的游离水及蒸发水养护，以保证外观颜色一致和不易产生裂缝。,最佳二次摸压时间计算公式：Tm=Tco+(TcoTs)*（t-t0）/t0 最佳湿养护开始时间计算公式：Ty = Tm+10 湿养护时间 ：保水湿养护14天,拆模,自密实自密实清水混凝土模板的拆除采用先松模，然后浇水养护，养护至7天后拆除模板的工序，虽然会增加工料的投入，但却为工程达到预期的效果发挥了重要的作用，可以减少湿作业量，同时采用该工艺可以改善自密实自密实清水混凝土的外观质量和耐久性，其综合经济效益和社会效益是可观的。,自密实清水混凝土外观质量缺陷的原
15、因分析及监控对策,色差 （1）产生的原因：原材料变化及配料偏差；搅拌时间不足；浇注过程中的离析作用；模板的不同吸收作用或模板漏浆；脱模剂的施加不均匀或养护不稳定。,（2）监控对策与手段：采用同品牌、同规格、同颜色、同产地的原材料；严格按配合比投料和搅拌，并根据气候和原材料的变化，随时抽检含水率，及时调整水灰比；采用吸水性适中的模板材料；采用无色脱模剂，并及时养护。,气泡 （1）产生的原因：混凝土拌合料含砂过多；模板不吸水或模板表面湿润性能不良；振捣不足。 （2）监控对策与手段：控制混凝土坍落度及和易性；混凝土分层布料的厚度应控制在30 cm以内；控制振捣方式、插入下一层深度和振捣时间。,黑斑
16、（1）产生的原因：脱模剂不纯或使用过量；来自模板上的铁锈。 （2）监控对策与手段：采用无色脱模剂，并涂刷均匀；清除模板上的铁锈（即抛光处理） 。,花纹斑或精骨料透明层 （1）产生的原因：含砂量低；石子形状不好；光滑或挠曲的模板；振捣过度或在外部振捣。 （2）监控对策与手段：控制含砂量；采用级配和形状好的石子；模板刚度应适中；振捣方式应正确，避免外部振捣和拆模过早。,表面泌水现象 （1）产生的原因：含砂量低；由于天气冷或混凝土外加剂配料不当而延长了硬化时间；模板吸水能力和刚度不够或表面有水；坍落度过大。 （2）监控对策与手段：控制含水量、含砂量，使用减水剂；采用刚度足够且能够吸水的模板；对光滑的
17、模板采用轻机油脱模剂；控制混凝土坍落度。,接缝挂浆、漏浆和出现砂带 （1）产生的原因：接缝不严密，模板底部不够严密；模板拼板太柔；混凝土中水分过多，流动性过高；振捣过强。 （2）监控对策与手段：设置凹槽施工缝，接缝处用油膏或发泡剂嵌实；采用刚度适中的模板面板材料；混凝土坍落度应严格控制，变化应很小；浇捣方法应正确，避免直接振捣接缝处。,蜂窝麻面 （1）产生的原因：细骨料不足；振捣不充分；接缝不密闭。 （2）监控对策与手段：严格控制混凝土配合比；振捣应密实；接缝应采用油膏或发泡剂密封。,表面裂缝 （1）产生的原因：混合料水泥用量过多，水灰比较大；模板吸收能力差；养护不足；脱模过早。 （2）监控对策与手段：严格控制混凝土配合比，适当降低水泥用量；选择合适的模板，及时做好养护工作；严格控制拆模时间。,感谢光临指导,