施工论文

不用品种和用量的胶凝剂的自密实混凝土的模板压力的下降速度摘要一项综合研究额被提出来测定各种胶凝剂对自固结混凝土自浇筑到早期硬化阶段发挥的横向的和孔隙水压力的影响。研究结果表明：物理和化学性质都能影响侧向压力的下降速度，直到侧向压力完全消散。物理性质主要发生在水泥水化的休眠期，主要受胶凝剂品种的影响。不管用何种胶凝剂，胶凝剂用量的增加会导致压力的急速降低。侧向压力的消散取决于水泥水化的化学影响，静止期后水泥水化的速度加快。静止期后，逐渐形成的水泥水化物形成一个结构网状物。此时，孔隙水压力突然下降到负值。关键词：胶凝剂、横向压力、孔隙水压力、自固结混凝土。1.介绍自固结混凝土（SCC）是一种新型的高性能混凝土。其特点是，在自重作用下就有很好的流动性，而且不需要任何机械振动就可以良好的固结。适当估计施加在模板上最大的横向压力以及其下降速率直到消散对减少模板成本优化调度混凝土浇筑是非常重要的。胶凝剂的种类和用量是影响混凝土模板侧向压力的关键因素。Roby【1】研究了一系列相关的富、正常、贫混凝土混合物。其水泥、砂、粗骨料的比值,分别为1:2.5:5,1:2:3.5，1:1.25:2.25。混凝土拌合物用一种坍落度介于50mm到150mm的普通硅酸盐水泥。实验发现水泥品种对侧向压力有显著的影响。富混凝土比正常混凝土压力大40%，正常混凝土比贫混凝土压力大15%。Richie【2】也提出相似的结论，独自采用相同的浇筑方法，水泥用量更高的混凝土能发挥更高的强度。Roby【1和Richie【2】总结到这直接与粗骨料颗粒级配和水泥用量有关，骨料级配不好导致内部摩擦力比较小。这也增加了混凝土的流动性，更多的竖向荷载转化成侧向压力。对于认识辅助胶凝材料(SCM)对模板压力发展和变化的影响仅存在有限的信息，特别是对于自密室混凝土[SCC]的影响。Gardner（3）实验了用粉煤灰代替水泥的影响，这种混凝土拌合物的坍落度65mm到115mm。粉煤灰替换了50%的水泥被用于实验，粉煤灰混凝土比类似混合物具有更高的侧向压力，这些混凝土是用T10等级水泥搅拌的，粉煤灰的掺入增加了新拌混凝土流动性，减小了早期剪应力。从而具有更高的侧向压力。新拌混凝土剪应力的产生是混凝土骨料之间的摩擦阻力，骨料之间的连锁反应的以及水泥水化的固体颗粒之间的连接的作用。前者的组成部分,称为内部摩擦的抗剪强度。与应变分量有关,而后者称为凝聚力。是水泥水化的产物，取决于水和水泥最初接触起后，水泥水化作用时间。在近期的研究中，Assaadetal【5，6】通过测定混凝土的触变性来测定新拌混凝土的重固结度，评估了剪应力增长对侧向压力和孔隙水压力的影响。触变性被定义为粘度随时间降低，材料达到一个给定的剪应力值。试验用坍落度为65015mm自固结混凝土(SCC)。这些试验用混凝土的骨料级配也各不相同。高2100mm和2800mm直径为200mm的试验柱被用于测量侧向压力的变化。实验结果表明：混凝土浇筑后最大初始值产生于粗骨料体积的减小。这主要是由于混凝土中内摩擦力的增加和流动性的减小。所以浇筑后压力下降。另一方面。由于早强剂的掺入，压力随时间降低的速度加快了。早强剂增加了内聚力。考虑到侧向压力（）是孔隙水压力（）和固体颗粒间粘聚力（）之和，由此发现，在可塑阶段侧向压力（）和孔隙水压力（）是平衡的（=0）早期硬化阶段,侧向压力和孔隙水压力的减少量的测量只有有限的信息。测量压力的消散时间也只有少量信息。Amzianeetal测量了水灰比为0.30到0.45的水泥团的侧向和孔隙水压力的减少量，高1000mm，直径为110mm的实验用柱子装了两个压力转换器。作者发现侧向压力和孔隙水压力受水灰比和外在施压强烈的影响。两种压力以及其下降速度都和拌合物理论设计值相等。侧向压力消散以后，孔隙水压力下降稳定到零前，其值为数10Kpa。混凝土早期硬化阶段的侧向压力降低速度评估对于模板拆除的安排是非常重要的。Harrison【9,10】发现确定拆模时间的关键因素是现场混凝土的强度。现场混凝土早期强度的增加能提前模板拆除的时间。掺入早强剂可增加以混凝土的早期强度，加快水泥强度的发展，或者掺入高强度的混凝土添加剂。另一方面，混凝土硬化强度也可以通过增加养护温度，有效隔离混凝土和模板，加快混凝土硬化速度来提高。论文中提到的研究的第二阶段是估算不同品种和用量的胶凝剂的自密室混凝土的模板侧向压力。实验的第一阶段，主要是估计混凝土触变性对侧向压力的发展的影响。这项实验是测量一根水泥水化可塑阶段的，高2800mm的柱子。为了测量混凝土早期硬化阶段测向压力和孔隙水压力的下降速度，实验测量了10种水灰比为0.40，坍落度为65015mm的拌合物。通过升高混凝土的温度，测量胶凝材料的品种和含量对侧向压力消散的时间的影响。实验项目2.1.材料强度T10、T30加拿大标准稠度用水量（CSA），与美国C150Ⅰ类和Ⅲ类水泥相似）分别于水泥混合包括：含８％硅质材料(ＳＦ)和９２％的Ｔ１０水泥的两元拌合物的水泥（ＢＩＮ），含６%ＳＦ﹑２２%Ｆ级粉煤灰（ＦＡ）和７２％的Ｔ１０水泥的三元拌合物的水泥(ＴＥＲ),最后一种是含６％ＳＦ﹑２８％Ｆ级粉煤灰（ＦＡ）﹑１６％高炉矿渣（ＢＦＳ）﹑５０％Ｔ１０水泥四元拌合物的水泥（ＱＵＡ）。二元及三元标准稠度用水量水泥都具有较好的经济效益。然而四元水泥仅是为此次实验在实验室才使用的。辅助胶凝材料（ＳＣＭ）代替Ｔ１０水泥的百分比都是保证胶凝材料总量相等的。在表一中，Ｔ１０﹑Ｔ３０和ＳＣＭ水泥的化学性质和物理性质一一罗列出来了。Ｔ１０和Ｔ３０普通股酸盐水泥的密实度分别为５９％和６４％。这个数据由一个回环压实机测定，通过压实粉末测量空隙比。二元﹑三元﹑四元水泥的密实度分别为６３％﹑６７％和６８％。连续级配的粉碎石灰石和公称直径小于１０ｍｍ和连续级配硅质砂用于混凝土拌合。砂石的粒度都符合ＣＳＡ标准Ａ２３．１的规定。粗骨料和沙子的密度分别为６．４和２．５。混凝土密度为２．７１和２．６９．一种重度为１．１，含２７％固态成分的高效减水剂（ＨＲＷＲＡ）用于混凝土拌合。液态的纤维ｖｉｓｃｏｓｉｔｙ－ｍｏｄｉｆｙｉｎｇ外加剂（ＶＭＡ）用于提高混凝土稳定性。其重度为１．１２，含３９％的固体成分。一种人工合成引气剂(ＡＥＡ)的是用确保了空气含量。表1；T10，T30劲儿硅质材料(SCM)的物理化学组分SF:硅质材料FA：F级粉煤灰BFS：高炉矿渣２．２．拌合物比例在表２中总结了试验用各种组分的二元，三元，四元水泥，其密度介于４００ＫＧ/ｍ３和５５０ＫＧ/ｍ３之间。这些混合物反映了典型的有限的水泥石体积和密实度的自固结混凝土的经济的应用。Ｔ１０和Ｔ３０混凝土的拌合用一种密度为４５０ＫＧ/ｍ３的胶凝剂。其水灰比和砂率分别为０．４０和０．４６。所有拌合物液态ＶＭＡ的用量都为２６０ｍｌ/１００ＫＧ，减水剂（ＨＲＷＲＡ）和引气剂(ＡＥＡ)的使用必须保证新拌混凝土坍落度和空气含量分别为６５０１５ｍｍ和６２%。２．３．模板侧向压力测量仪表二表三。新拌自密实混凝土（SCC）的性质通过测量高为１１００ｍｍ，直径２００ｍｍ的实验柱，可得到新拌混凝土的侧向压力值【１２】。实验前在模板上涂一层油，通过三个距中性轴分别为５０ｍｍ、２５０ｍｍ和４５０ｍｍ的压力传感器测量侧向压力。在相同的高度上，三个压力传感器用来测量流体压力。传感器包含一个水过滤装置，致密纤维状预防水泥团渗透进孔隙水测量系统[5]。所有传感器表面和内部设置模板，使用前进行校准，经常用水冲刷保持清洁。2.4.制造和检测程序每一批100-l的混凝土都在搅拌机中拌合。拌和顺序为：先将砂石均匀拌和一分钟，再加入引气剂（AEA）和1/3水。然后添加的胶凝材料,后面跟着减水剂（HRWRA）和三分之一的水。搅拌三分钟以后将剩下1/3水稀释的（VWA）加入，再搅拌2分钟。拌和和取样的混凝土温度变化范围是202℃。表3中列出了最初坍落度、温度、重度、空气体积、L-box流动特征值、表面沉降。描述了L-box和表面沉降试验的方法分别在参考文献【13】【14】中有介绍。最初的和最后的凝结时间的评估符合ASTM(美国材料试验协会)C403的要求,在一组新拌混凝土样品中实验得到防渗透测试方法。将2个热电偶安置在直径为200mm的实验柱当中，测量其温度变化。这样来监视侧向压力的变化。浇筑实验柱时，自密室混凝土（SCC）连续浇筑的最高速率为10米/小时，并且没有任何机械的振动。浇筑24小时进行压力测试。电缆敷设时环境温度维持在20±2℃。3.结果和讨论浇筑时间（h）图1：不用水泥品种自密实混凝土侧向压力的变化（水泥450kg/m3）3.1.减水剂（HRWRA）的要求对于任意给定品种的胶凝材料、胶凝剂用量较少的混凝土中减水剂用量（HRWRA）要求的更多，我们可以在表2中看到,这可能是由于在粗骨料相对增加,增加流动时的内部的摩擦,因此需要额外的减水剂（HRWRA）来保证要求的流动能力。辅助胶凝材料含量更多的二元、三元和四元水泥比单纯T10水泥要求使用更多的减水剂。例如；和450-T10混合物相比，450-TER和450QUA混合物的减水剂（HRWRA）用量分别为0.6%和1.2%。这可能是由于形态、颗粒级配、堆积密度、SCM组分吸水量的变化引起的。3.2.新拌混凝土的性能表3中总结了实验新拌混凝土的各种性能。正如期待的那样，胶凝剂的增加提高了自密室混凝土（SCC）的受力性能。例如；对于用四元水泥拌合的自密室混凝土，当胶凝剂含量从450增加到550KG/时，/比值从0.85增加到0.92。胶凝剂的增加，粗骨料浓度相应的减少，从而减低了混凝土内部固体颗粒的摩擦和传力性能。/的比值受胶凝材料品种的影响不大。实验表明。减少胶凝材料的使用（或增加粗骨料的体积）会增加表明沉降。例如。550-TER的400-TER混合物的表明沉降从0.22%增加到0.37%，粗骨料体积越大就需要更多的减水剂（HRWRA）来增加自由水含量，这也增加固结硬化时流浆的风险。3.3.早期阶段侧向压力下降速度3.3.1.胶凝材料品种的影响插图1和2中分别描述了1100mm实验柱的相关压力（P/（最大）/P(水压)）的变化，混凝土中胶凝材料含量分别为450和550KG/。一般来说，（450-T30混合物）能测量83%到100%的最大压力。当采用2800mm实验柱时能测量78%到93%的压力值。相同浇筑速度时，需要更长的浇筑时间，从而导致浇筑后剪应力的增加，以及侧向压力的降低。但是两种实验柱压力随时间降低的速度十分接近。采用硅质材料（SF）、粉煤灰（FA）、高炉矿渣（BFS）代替T10水泥时，其重度减低，表面积增加，增加了固体体积和各组分之间的互锁。考虑到混凝土承受竖向荷载时体积会增大，将竖向荷载转化成为侧向压力，T10的代替物能减少混凝土变形量。3.3.2.胶凝材料含量的影响浇筑时间（h）图2：不同水泥品种的侧向压力的变换（水泥用量550kg/m3）浇筑时间（h）图3：不同二元水泥用量自密实混凝土（SCC）的侧向压力的变化插图3描述了三元水泥含量不同时，混凝土浇筑后（P/（最大）/P(水压)）值随时间减小到零的变化性能。插图4中相同压力下二元、三元水泥的变化。不考虑胶凝材料品种时，自密室混凝土最初侧向压力随胶凝材料用量的增加而增加。这主要是由于，拌合物中粗骨料体积较小时，胶凝剂用量的增加，减小了其内摩擦力。和胶凝材料品种对最初侧向压力的影响不同，胶凝材料用量增加时，侧向压力下降速度更快。AlexandridisandGardner【5，,11】提到内摩擦是混凝土的一个固有性质，不随时间和温度的变化。浇筑后时间越长，形成能承受竖向荷载的胶状结构，让可塑状态混凝土发展较高的剪应力。【4】。久而久之，胶凝材料用量更多的混合物就具有更高的粘聚性，从而导致侧向压力的迅速减少。所以记录胶凝材料用量更多，减水剂用量更少的拌合物，与胶凝剂用量较少的拌合物就非常重要了（表2）。这加快了塌落度随时间减少的速度。于是增加了内聚力的发展和后期抵抗竖向荷载的能力。浇筑时间（h）图