请教:商品泵送砼的外掺料、剂对结构质量的影响?
jenrea
jenrea Lv.4
2006年02月09日 20:14:16
来自于建筑施工
只看楼主

现在我工地有个情况:我们采用了商品砼,框剪结构,高度80米,砼强度多为C30、C35、C40,采用60泵泵送,工期将到6月份完主体结构。监理单位要求采用的砼不能掺用粉煤灰等外掺料,因为外掺料会影响结构强度和质量,有类似工程采用的商品砼出现了楼板裂缝,原因在砼的问题。1、请问这种说话对吗?外掺料对结构的影响到底有多大?2、如不能使用外掺料,只采用泵送剂能保障在5月份35左右摄氏度的气温条件下,泵送到60-80米高度吗?

现在我工地有个情况:我们采用了商品砼,框剪结构,高度80米,砼强度多为C30、C35、C40,采用60泵泵送,工期将到6月份完主体结构。监理单位要求采用的砼不能掺用粉煤灰等外掺料,因为外掺料会影响结构强度和质量,有类似工程采用的商品砼出现了楼板裂缝,原因在砼的问题。
1、请问这种说话对吗?外掺料对结构的影响到底有多大?
2、如不能使用外掺料,只采用泵送剂能保障在5月份35左右摄氏度的气温条件下,泵送到60-80米高度吗?
3、有什么参考文献没?
请大家多指教!!!谢谢
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szq1
2006年02月09日 20:36:28
2楼
1不能掺用粉煤灰等外掺料?? 没有问题,加,

2泵200米都没有问题

第一个很多专业杂志上都有,大体积混凝土加粉煤灰有很多好处的

第2个看你自己机器的性能说明书了
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muma6017
2006年02月10日 10:01:21
3楼
在商混搅拌中心一般都加粉煤灰,这样和易性好,有利于泵送,而且节约水泥.但是,掺加粉煤灰后的混凝土,尤其是在标号高时确实是容易产生裂缝.这样的工程事例有不少了.至于如何防治因此产生的裂缝,我不很清楚,不过建议你去看看王铁梦的书,一定能有答案.
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jenrea
2006年02月10日 21:39:28
4楼
谢谢
3楼:请教,王铁梦是?:-)
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glian.c
2006年02月10日 22:55:17
5楼
掺粉煤灰是惯常用法,只是注意比例和砼的水灰比控制。因为,产生裂缝不全是掺料的原因,往往是掺料后没有对指标调整和控制好造成的。
60—80米不算高呀
2、3楼兄弟说的很精辟了。
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jenrea
2006年02月11日 09:30:03
6楼
补充一下,80米高是在没有掺加粉煤灰的情况下!坍落度还要求控制在12cm。
这样的情况下,施工组织难度很大啊。
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muma6017
2006年02月11日 15:43:04
7楼

你不知道王铁梦啊?他是我国最著名的裂缝专家.50年代开始研究裂缝,有很多关于裂缝的专著,专业人士甚至把用他的理论分析裂缝称为王铁梦法.有关书籍在北京等大城市的专业书店一定有.
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yzgyzg2006
2006年02月11日 15:56:26
8楼
1、只要设计没有特殊要求控制粉煤灰掺量,可以掺加!!监理单位没有任何依据,属于无理要求!
2、大体积混凝土掺加适量外掺料,结构反倒不容易开裂!!
3、严格控制水灰比和支架模板拆除时机,还有养护及时、有效也是很重要的!!
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yqtg123
2006年02月11日 16:04:30
9楼
外加剂对混凝土强度没有太大影响,主要抗裂性不是太好,但控制好剂量也不会有太大问题,泵送混凝土没有外加剂而且坍落度还要求控制在12cm施工难度太大了,即使送上去了工人也不会干的,混凝土出了泵管根本不会流动的,我浇过一次坍落度12的混凝土到楼面工人用洋镐刨的,就一个瓦工老板干其他人都不干.
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muma6017
2006年02月12日 11:52:18
10楼
找到一篇关于粉煤灰的应用的论文在这里转发供楼主参考。
粉煤灰在混凝土中的应用
摘要:早在2000多年前的古罗马时期,人类就用火山灰与石灰混合作为胶凝材料,建造了许多雄伟的建筑物,例如万神殿,其直径为44m的半球形穹顶就使用了12000吨这种胶凝材料和凝灰岩轻骨料拌合而成的混凝土;还有闻名于世的圆形剧场等,这些建筑现在仍然安然无恙,2000年还有报道意大利人正在翻修圆形剧场,准备在那里面举行盛大的演出。今天在混凝土中掺用的粉煤灰,也是一种火山灰材料,大量的实践证明:掺用粉煤灰的混凝土,其长期性能得到大幅度的改善,对延长结构物的使用寿命有重要意义。
关键词:粉煤灰 混凝土 应用
一、 概述

  早在2000多年前的古罗马时期,人类就用火山灰与石灰混合作为胶凝材料,建造了许多雄伟的建筑物,例如万神殿,其直径为44m的半球形穹顶就使用了12000吨这种胶凝材料和凝灰岩轻骨料拌合而成的混凝土;还有闻名于世的圆形剧场等,这些建筑现在仍然安然无恙,2000年还有报道意大利人正在翻修圆形剧场,准备在那里面举行盛大的演出。今天在混凝土中掺用的粉煤灰,也是一种火山灰材料,大量的实践证明:掺用粉煤灰的混凝土,其长期性能得到大幅度的改善,对延长结构物的使用寿命有重要意义。
  现在作为混凝土主要胶凝材料的硅酸盐水泥,同样是以石灰石和粘土为主要原料经过煅烧生成的。它问世于19世纪的30年代,至今尚不到200年历史,因此用硅酸盐水泥配制成混凝土建造的各种建筑物最长只有100多年,而国内近些年修建的一些土木工程结构物运行不多年,就出现各种病害,甚至很快就遭到严重的破坏。例如北京的西直门立交桥,运行仅20年就不得不拆除重建;更有甚者,据某省交通科研所一位所长坦言,那里的混凝土路面运行三年不坏的很少!
  80年代初,美国佛罗里达州建造了一座非常宏伟的跨海大桥,在该桥的建设过程中,考虑到周围的侵蚀性环境,在混凝土里掺用了大量粉煤灰,工程质量有很大改善。因而在1983年修订规范时,对原来随意使用粉煤灰的规定进行了修订[1]。新规范(S-346)规定:在中度以上侵蚀环境中的桥梁上部结构,包括预应力构件的混凝土中,必须掺用粉煤灰。其中大体积混凝土中粉煤灰的掺量为18~50%。
  什么是大体积混凝土?许多人至今仍认为那就是指大坝,也有些人把高层楼房的大型基础包括在内。可是美国混凝土学会规定:任何现浇混凝土,其尺寸达到必须解决水化热及随之引起的体积变形问题,以最大限度减少开裂影响的,即称为大体积混凝土。这个问题下面还要谈到。
  掺粉煤灰混凝土的另一典型实例,是1982年英国的Garwick机场的停机坪扩建工程,该工程在两条相邻的道面上对掺与不掺粉煤灰混凝土进行了对比[2]。所用粉煤灰混凝土中粉煤灰用量达到46%。该工程经运行4年后所拍的照片清楚地显示出:与纯硅酸盐水泥混凝土相对照,掺粉煤灰混凝土道面的表面层抗滑构造仍基本完好,而前者则已坑坑点点,受到一定程度的破坏了。这个实际工程事例一方面说明:在低水胶比条件下,即使掺有大量粉煤灰,也可以获得强度和耐久性都十分优异的混凝土;另一方面,对长期以来沿用的,以28d龄期的快速实验结果评价不同类型混凝土的耐久性提出了质疑。
  粉煤灰在混凝土公路路面中的应用举一个例子。Mehta教授曾提到[3]:在美国大约70%的低交通量公路与地方公路需要升级,考虑用大掺量粉煤灰代替水泥以降低造价,电力研究院(EPRI)出资搞了几个示范工程:在北达科他州,1988和1989年夏天,用20000m3粉煤灰混凝土铺筑厚为200mm的路面,其水胶比为0.43,水泥用量100Kg/m3、粉煤灰220Kg/m3。
  加拿大矿产与能源技术中心(CANMET)自1985年以来,对大掺量粉煤灰混凝土进行了深入而广泛的研究[4],由于该国处寒带地区,因此通常在混凝土里掺有引气剂,并保持含气量在5~6%,在这种前提下,以水泥150kg/m3,粉煤灰200kg/m3,通过高效减水剂将水胶比降到0.3左右,所配制的混凝土抗压强度28天为30~40MPa;90天40~50MPa;1年50~60MPa。大掺量粉煤灰混凝土的成功试验,使其在哈利法克斯的帕克林购物中心施工中用于浇注巨大的柱子,拌合物含55%低钙粉煤灰、45%硅酸盐水泥,以及就地取材的砂、石和高效减水剂。这些柱子一共用去700m3大掺量粉煤灰混凝土;在哈利法克斯海边处于海洋环境的建筑物群施工中也得到应用。该建筑物位于海边,包括两幢商业大厦的公共建筑,其32根直径1.2m和30根直径1.1m的框架柱沉箱,平均长度在21m。采用大掺量粉煤灰混凝土的首要原因,是其抗渗性能优异。在渥太华附近的大卫伏劳瑞达实验室,工程师们用CANMET开发的大掺量粉煤灰混凝土设计了一个重360吨的混凝土平台。为了降低水化热,以粉煤灰、Ⅱ型(低热)水泥、水、粗细骨料、引气剂和高效减水剂混合配制。平台的尺寸是7×8m,平均厚度2.25m,安放在多个充气圆柱体上,因此其震动与地面分离。由于粉煤灰混凝土特殊的品质,发射火箭产生的冲击不会引起平台共振。随着龄期增长,平台混凝土的共振频率以每年0.05Hz的速度增长,质量越来越好。在该平台上成功地发射了爱那克依火箭的事实雄辩地证明:粉煤灰混凝土可以看作是真正的太空时代的建筑材料。
  根据CANMET在第二届“高强混凝土的应用”国际研讨会发表的论文[5],以水泥150kg/m3、粉煤灰200kg/m3,不掺引气剂并掺高效减水剂将水胶比降至0.29,所配制的大掺量粉煤灰高强混凝土7天强度可达34MPa;28天52MPa;90天70MPa;365天98MPa。
  我们用内蒙元宝山电厂1级粉煤灰、北京2级粉煤灰为原材料,同样以水泥150kg/m3、粉煤灰200kg/m3,并掺高效减水剂调节水胶比为0.30~0.38,配制的混凝土R3=30MPa;R28=50MPa;R1y=80MPa。根据分析,早期强度发展更快是因为所用水泥含碱量较大、活性高,并因此影响了后期强度发展幅度偏小。
  在建筑工程中,我们与北京城建集团总公司构件厂合作,在自密实混凝土中掺用30~45%粉煤灰作为增粘剂,保证了这种混凝土有足够粘聚性,不致发生离析与泌水现象,而且可在数小时里几乎没有坍落度损失,满足长途运输后仍然能够自密实的效果。该成果(大掺量粉煤灰混凝土在建筑工程中的应用)于1998年12月获得北京市科技进步三等奖。
  在公路工程建设中,由我们提供技术咨询服务,自1994年以来于广东深-汕等四条近100km高速公路路面混凝土中掺用粉煤灰20~40%,取得明显提高滑模摊铺机摊铺路面板的质量(提高路面宏观平整度、明显减少开裂)、减小进口设备损耗并降低水泥用量等技术与经济综合效益。



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muma6017
2006年02月12日 11:53:57
11楼
二、 混凝土的结构与性能

  为了便于认识粉煤灰在混凝土中的作用,先来看看混凝土的结构和性能之间的关系。混凝土是由大小不同的颗粒所组成的,大颗粒粗骨料的空隙由中小颗粒的粗骨料(石子)填充;粗骨料颗粒的空隙由细骨料(砂子)填充,它的颗粒也是有粗有细,细颗粒填充粗颗粒之间的空隙;水泥浆则填充粗细骨料堆积体的大小空隙,并包裹它们形成一层润滑层,使新拌混凝土(也称拌合物)具有一定的工作性,能在外力或本身的自重作用下成型密实。硬化混凝土是一种复杂的、多相的复合材料,它的结构主要包括三个相——骨料、硬化水泥浆体以及二者之间的过渡区,说它复杂是因为它很不匀质,主要体现在以下几方面:
  第一,过渡区的存在。过渡区是围绕骨料颗粒周边的一层薄壳,厚度约10~50μm。由于它的薄弱,对混凝土性能的影响十分显著;第二,三相中的任一相,本身实际上还是多相体。例如一颗花岗岩的骨料里除了有微裂缝、孔隙外,还不均匀地镶嵌着石英、长石和云母三种矿物。石英很硬,而云母就很软;第三,与其他工程材料不同,混凝土结构中的两相——硬化水泥浆体和过渡区是随时间、温度与湿度环境不断变化着的。
  先谈骨料相。通常在为混凝土选择骨料时,首先注意的是它的颗粒强度,也就是说:它越坚硬越好。事实上,由于骨料的强度通常比其他两相的高很多,因此它对混凝土的强度并没有直接的影响。但是它们的粒径和形状间接地影响混凝土强度:当骨料最大粒径越大、针片状颗粒越多时,其表面积存的水膜越厚,过渡区相就越薄弱,硬化混凝土的强度和抗渗透性也越差。所以,质量好的骨料应该是颗粒形状均匀、级配好,堆积密实度高,所需要的浆体用量少。许多路面板之所以不耐久,骨料质量差,尤其缺乏5~10mm粒径的颗粒,因此传荷能力和抗冲击与疲劳能力受到严重影响是重要的原因。
  再谈硬化水泥浆体(也称水泥石)。在配制混凝土选用水泥时,都认为标号越高的水泥就越好。事实上,高标号水泥因为通常粉磨得越细,在拌合时往往需要更多的水,硬化后生成更多薄弱的氢氧化钙,多余的水分蒸发后也会形成更多的孔隙,对混凝土的强度和耐久性不利。但是,这样的水泥水化反应快,因此用它配制的混凝土早期强度高,这是它受欢迎,售价高的原因。
  试验表明:即使所用骨料非常致密,混凝土的渗透性也要比相应的水泥浆体低一个数量级。这说明:混凝土体的渗透性并不直接取决硬化水泥浆体的渗透性,那么更主要的影响来自哪里呢?答案只能是:来自过渡区。刚浇筑成型的混凝土在其凝固硬化之前,骨料颗粒受重力作用向下沉降,含有大量水分的稀水泥浆则由于密度小的原因向上迁移,它们之间的相对运动使骨料颗粒的周壁形成一层稀浆膜,待混凝土硬化后,这里就形成了过渡区。过渡区微结构的特点为:1)富集大晶粒的氢氧化钙和钙矾石;2)孔隙率大、大孔径的孔多;3)存在大量原生微裂缝,即混凝土未承载之前出现的裂缝。
  因为过渡区的影响,使混凝土在比它两个主要相能够承受的应力低得多的时候就被破坏;由于过渡区大量孔隙和微裂缝存在,所以虽然硬化水泥浆体和骨料两相的刚性很大,但受它们之间传递应力作用的过渡区影响,混凝土的刚性和弹性模量明显地减小。
  过渡区的特性对混凝土的耐久性影响也很显著。因为硬化水泥浆体和骨料两相在弹性模量、线胀系数等参数上的差异,在反复的荷载、冷热循环与干湿循环作用下,过渡区作为薄弱环节,在较低的拉应力作用下其裂缝就会逐渐扩展,使外界水分和侵蚀性离子易于进入,对混凝土及钢筋产生侵蚀作用。

三、 粉煤灰在混凝土中的作用

  了解混凝土的微结构的特性及其对性能的影响后,就可以更好地认识粉煤灰在混凝土中的作用。粉煤灰的主要作用可以包括以下几方面:
1)填充骨料颗粒的空隙并包裹它们形成润滑层,由于粉煤灰的容重(表观密度)只有水泥的2/3左右,而且粒形好(质量好的粉煤灰含大量玻璃微珠),因此能填充得更密实,在水泥用量较少的混凝土里尤其显著。
2)对水泥颗粒起物理分散作用,使其分布得更均匀。当混凝土水胶比较低时,水化缓慢的粉煤灰可以提供水分,使水泥水化得更充分。
3)粉煤灰和富集在骨料颗粒周围的氢氧化钙结晶发生火山灰反应,不仅生成具有胶凝性质的产物(与水泥中硅酸盐的水化产物相同),而且加强了薄弱的过渡区,对改善混凝土的各项性能有显著作用。
4)粉煤灰延缓了水化速度,减小混凝土因水化热引起的温升,对防止混凝土产生温度裂缝十分有利。
  下面对粉煤灰在混凝土中的作用及其机理做一些具体地分析。
  长期以来,国内外在混凝土中常掺有一定量粉煤灰,但作为水泥的替代材料,绝大多数情况下是以如下三种方式应用的:在早期强度要求很低,长期强度大约在25~35MPa的大体积水工混凝土中,大掺量地替代水泥使用;在结构混凝土里较少量地替代水泥(10~25%);在强度要求很低的回填或道路基层里大量掺用。
  对于粉煤灰的作用机理和应用技术,多年来进行了大量的研究工作,取得了不少进展,这些进展对粉煤灰在混凝土中的应用起了一定的推动作用。如掺用的方法从等量替代水泥,发展到超掺法、代砂法以及与化学外加剂同时使用的双掺法。对于粉煤灰的作用机理,从主要是火山灰质材料特性的作用(消耗了水泥水化时生成薄弱的,而且往往富集在过渡区的氢氧化钙片状结晶,由于水化缓慢,只在后期才生成少量C-S-H凝胶,填充于水泥水化生成物的间隙,使其更加密实),逐步发展到分析它还具有形态效应、填充效应和微集料效应等。但无论哪一方面的研究成果,似乎都改变不了这样一个事实:在混凝土中掺粉煤灰要降低混凝土的强度,包括28天龄期以后一段时间里的强度,其他性能当然也相应受到不同程度的影响,而且这些影响要随着掺量的增大而加剧。这个事实始终禁锢着粉煤灰在混凝土中,尤其是结构混凝土中的掺量,而且似乎形成了这样一种成见:掺用粉煤灰是以牺牲结构混凝土的品质为代价的。
  事实上,如前所述,由于高效减水剂的应用,使混凝土的水胶比可以大幅度降低,从而使掺用粉煤灰的效果大为改善,使大掺量粉煤灰混凝土的性能能够大幅度地提高。
1)水胶比的影响  水胶比的上述变化为什么影响这么大呢?在高水胶比的水泥浆里,水泥颗粒被水分隔开(水所占体积约为水泥的两倍),水化环境优异,可以迅速地生成表面积增大1000倍的水化物,有良好地填充浆体内空隙的能力。粉煤灰虽然从颗粒形状来说,易于堆积得较为密实,但是它水化缓慢,生成的凝胶量少,难以填充密实颗粒周围的空隙,所以掺粉煤灰水泥浆的强度和其他性能总是随掺量增大(水泥用量减少)呈下降趋势(当然在早龄期就更加显著)。
  
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