干硬性混凝土在 SP预应力空心板中应用

王 坤

(北京福安建材有限公司,北京 102600)

干硬性混凝土在 SP预应力空心板中应用

王 坤

(北京福安建材有限公司,北京 102600)

干硬性混凝土以其水灰比小,密实性好,节约水泥用量等优点而被广泛应用于预制混凝土构件中.本文以干硬性混凝土在北京福安建材有限公司的应用为例,对干硬性混凝土的配合比设计,SP预应力空心板的生产工艺,混凝土产品质量的控制,以及 SP预应力空心板的常见质量问题及预防措施做一个较系统的分析.

预应力空心板;干硬性混凝土;质量;生产工艺

用美国 SPANCRETE机械制造公司的挤压机生产的预应力空心板称之为 SP预应力空心板或简称为 SP板.该公司从 1952年开始,经过不断的实践和改进,使这套生产线在世界上比较流行的多种空心板生产工艺中始终保持领先地位.在半个多世纪中,该 SPANCRETE公司已向德国、日本、瑞士、墨西哥、埃及、土耳其等国出口了数十套这种设备,均收到良好的效果.自 1993年美国福霖公司向中国市场引进 SP板产品及相关技术以来,已经对 SP板的生产、设计和研究积累了一定的经验,产品广泛应用于商场、学校和厂房等工程[1].SP板采用混凝土强度等级为 C40～C50的零塌落度细石混凝土,即所谓的干硬性混凝土.应用于 SP板的这种混凝土还有一个最显著的特点就是高砂率,砂率通常达到 65%左右.这种混凝土的含水量仅为水泥水化作用所需的水量,其优点是比一般塌落度较大的混凝土的收缩和徐变值小.本文对应用于 SP板的干硬性混凝土配制、SP预应力空心板的生产工艺、混凝土产品质量的控制、SP预应力空心板的常见质量问题及预防措施做一较系统的分析[2].

1 干硬性混凝土的配合比试验

1.1 指导思想

既要满足工艺要求,又要满足混凝土的经济性指标,降低生产成本.SP板生产线采取的生产工艺为冲捣和挤压成型工艺,不需模板和蒸汽养护,一次成型.因此在给定砂石条件下,找出适合SP空心板生产的混凝土的配合比是个重点.设计原则是:

(1)调整骨料级配,使空隙率尽可能达到最低值;

(2)合理选取砂率,满足 SP板生产工艺需要;

(3)采用高效的减水剂,降低混凝土成本,增强混凝土的性能.

1.2 原材料的检测与选用

水泥选用北京立马水泥厂的 P.O 42.5水泥,其性能指标见表 1.

表1 所用水泥的性能指标Table 1 The performance indexes of the cement

由于 SP空心板板肋尺寸较小,其粗骨料最大直径为 10 mm,我们选用 5～10 mm连续粒级的粗骨料.经检测表观密度为 2 800 kg/m3,属低活性集料,符合《建筑用卵石、碎石》标准中的Ⅱ类指标要求.细骨料选取Ⅱ区中砂,各项指标均符合《建筑用砂》标准.外加剂采用WDN—7混凝土高效减水剂 (液体),掺量为 1.8%[3].

1.3 试配、确定配合比

根据适用于 SP板工艺要求,配制混凝土强度等级为 C45,依经验确定砂率为 64%,水灰比为0.36,基准配合比为:水泥:水、砂、石,外加剂的质量比为 424∶153∶1165∶655∶7.63,保持其他不变,微调水灰比,分别增加和减少 0.05[4].

试验测得混凝土的各龄期抗压强度和混凝土工作性能.目的:考察不同水灰比下,新拌混凝土的性能和硬化混凝土的性能.试验结果如表 2:

表2 C45混凝土的性能Table 2 The perfo r m ance of the C45 concrete

通过上面试验结果发现,在水灰比较低情况下,水灰比为 0.31的试块的抗压强度反较水灰比0.36的试块的抗压强度低,主要原因在于水灰比0.31的混凝土的维勃稠度较大,通过观察破坏的试块,发现其内部孔隙较多,密实度较差.水灰比为 0.41的混凝土与水灰比为 0.31的混凝土,在水泥用量上相差 100 kg左右,但是其抗压强度差异比较明显.新拌干硬性混凝土状态如图 1.

因生产工艺的需要,产品对干硬性混凝土的工作性要求非常高.因为生产过程中无模板支护,当混凝土维勃稠度过小时,容易出现塌边塌孔现象;混凝土维勃稠度过大,在冲捣挤压过程中不易产生水泥浆体,这样就无法保证产品的密实度,进而影响混凝土的强度、耐久性等性能.因此,当出现混凝土工作性差时,根据《混凝土质量控制标准》,通过增、减用水量进行调整,尤其在雨天,原材料含水率变化过大,搅拌站及试验人员须随时观察试验并调整混凝土的工作性[5].

图1 工作性良好的干硬性混凝土Fig.1 The good working perfo r m ance ofthe dry concrete

2 SP预应力空心板生产工艺

SP板是在长线台座上生产的 (生产线可达400 m).首先是预应力钢浇线布放在台座上,按规定张拉标准进行张拉 (见图 2).

钢绞线张拉完毕后,将 SP板挤压成型机放在台座上,该成型机一次完成 6道工序,挤压出底板、板肋和面板 3层混凝土;捣实混凝土,孔芯成型;板边嵌锁式键槽的成型及最后抹平和挤压成型;退出作业 (见图 3).

挤压成型机行进时保持稳定的速度,行进速度根据 SP板的厚度而定.挤压机有升降式运料斗以保证不断的混凝土供应.

成型后的 SP板,在生产台座上保持湿润情况下养护一段时间,当达到一定强度后,即可进行叠层生产,成层切割,并将空心板移出生产台座.

SP板移至露天堆放场地后,继续进行养护和干燥,直至运送到建筑工地前.其工艺流程见图4:

3 混凝土及产品质量控制

3.1 原材料质量控制

碎石采 5～10 mm连级粒级,最大粒径不易过大,严格按标准和工艺要求控制碎石质量.砂宜用Ⅱ区中砂,既能保证混凝土的工作性,又能节约成本[6].在砂的级配无法达到要求时,亦可自行配制 (可在河砂中掺入一定比例机制砂),以达到工艺生产要求.在河砂使用过程中,须加一电动筛,因为河砂中可能含有一些大型卵石,会卡住挤压成型机.

3.2 搅拌质量控制

因工艺自身特点,混凝土对拌合物原材料的变异反应十分敏感.操作人员应对计量设备和搅拌设备进行经常性的检修、核定、确保混凝土配比计量准确性.为保证混凝土拌合物的均匀性,搅拌时间比普通混凝土的搅拌时间延长 30～40 s.

3.3 后期养护

因干硬性混凝土中水的含量仅够水泥水化所须的水,所以养护的及时与否对提高混凝土强度,减少混凝土裂缝的产生等有着重要作用.

4 SP预应力空心板常见质量问题及预防措施

4.1 收缩裂缝分析及预防

收缩裂缝的产生主要有以下三大原因:

(1)砂石含泥量超标,砂细度模数过低,混凝土配合比不合理,但随着市场机制的作用,质量意识不断提高,原材料和配合比将不是混凝土开裂的主要原因.(2)混凝土各盘工作性相差较大,易在两种工作性混凝土交接处出现裂缝.(3)混凝土的早期失水收缩裂缝是混凝土开裂的主要形式之一.在 SP板生产的季节一般气温较高,混凝土失水较快,再加上我国北方地区,相对湿度较低,使混凝土的失水进一步加剧.在我国北方地区,即使在气温较低,在干燥的气候条件下,表面失水仍然是不可忽视的.养护不及时或养护不到位也是造成板面收缩裂缝的主要原因[7].

预防控制措施:混凝土裂缝的成因往往是很复杂的,单靠某一方面的努力不可能最终避免裂缝的产生,需要在各个方面同时采取必要措施,方可保证产品质量.严格控制原材料质量,保证混凝土工作性稳定,严格执行养护制度是保证 SP板收缩裂缝的最基本也是最有效的措施[8].

4.2 SP板不密实的分析及预防

SP板不密实主要有以下原因:

(1)混凝土过干或石子级配不合理;(2)设备调整不好,如行走速度过快,孔芯位置偏移,振捣频率不够等;(3)混凝土下料不及时,未人工辅助下料等.

预防控制措施:操作人员要经常关注混凝土的工作性并及时调整,加强隐蔽检查,同时注意生产过程中设备发生的异动.

4.3 SP板钢绞线回缩超标

SP板切割后,有时钢绞线的回缩值超过标准图集的允许值,产生该现象的原因如下:

(1)钢绞线表面不洁净如生锈等,使混凝土不能有效地锚固钢绞线,预应力作用后致使钢绞线回缩;(2)挤压机滴水管水流量过大或过小,使得钢绞线周围混凝土握裹力下降,造成钢绞线回缩;(3)钢绞线放张时,混凝土强度过低,由于混凝土试块与 SP板混凝土的成型方式的差异,使得它们的强度存在一定的差异.一般性的混凝土强度略低于试块强度.当相差较大时,一旦放张切割,钢绞线就会收缩.

预防措施:保持钢绞线表面清洁,生锈时及时作除锈处理,加强漏水管位置和漏水量的检查,适当时交放张强度,也可在放张后暂不切割,待强度达到更高时再行切割[9].

5 结 语

(1)应用 SP预应力空心板的干硬性混凝土,其原材料要求均较普遍混凝土高,在 SP预应力空心板质量控制中占有相当大的比重,因此在原材料进场检验中,务必严格执行相关标准和工艺要求;在生产过程中随时关注和调整混凝土的工作性对提高混凝土外观质量,提高 SP空心板产品质量,降低废品率有着至关重要的作用.

(2)SP预用力空心板是公认的经济和可靠的楼板和层面板体系,其主要优点如下:生产工艺先进,无需模板及蒸汽养护,可叠层生产,生产效率高,楼板组合灵活,开洞方便,可满足各种建筑平面的需要.SP板的使用可以简化建筑结构,减少承重墙体的梁柱.SP预应力空心板如能应用得当,必将为房建业做出更大贡献.

[1]王学东,陈幼璠 .SP预应力空心板结构性能研究[C]//第十届全国混凝土及预应力混凝土学术交流会论文集.1998.

(Wang Xue-dong,Chen You-pan.SP Perform ance of prestressed hollow structure [C]//The Tenth N ational Symposium on concrete and prestressed Concrete.1998.)

[2]M ario Collepardi.The new concrete[M].北京:中国建材工业出版社,2008:9.

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[3]马清浩.混凝土外加剂及建筑防水材料[M].北京:中国建材工业出版社,1998:7.

(M aQ ing– hao. Concrete adm ixtures and building w aterproof m aterials[M].Beijing:China Building Materials Industry Press,1998:7.)

[4]M ario Collepardi,Silvia collepardi,R oberto Troli. Concrete m ix design[M].北京:中国建材工业出版社,2009:6.

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[5]王铁梦.工程裂缝控制 [M].北京:中国建筑工业出版社,1999:8.

(Wang Tie-m eng.C rack control engineering[M],Beiging:China Building Industry Press,1998:8.)

[6]Gerw ick Jr,Ben C.H igh-perform ance concrete present and future[J].Beijing:Aberdeen’s Concrete Construction,1992,37,(5):355-357.

[7]You Fu Yang,Lin Hai Han,Xin W u.Concrete shrinkage and creep in recycled aggregate concrete-filled steel tubes[J].Advances in Structural Engineering,2008,11,(4):383-396.

[8]Lam bros V,Androus A, Hossain K M A, et al, H igh perform anceconcrete and sustainabledevelopm ent[C]//Proceedings,Annual Conference-Canadian Society for C ivil Engineering.2003:2123-2132.

[9]李铭臻.新编建筑工程材料[M].北京:中国建筑出版社,1998:1.

(LiM ing-zhen.N ew construction m aterials[M].Beijing:China A rchitectural Press,1998:1.)

Applied study on SP prestressing board of nonplastic concrete

W AN G Kun
(Beijing FuAn BuildingMaterials Company L im ited,Beijing 102600,China)

The nonplastic concrete isw idely used in precast concrete components ow ing to its advantages of s m allw ater-cem ent ratio,good compactness,saving cem ent and so on.In this article,application of the nonplastic concrete in Beijing Fu An BuildingMaterials Company ism entioned as an example to explain the m ix design,the technique of SP prestressing board, and the quality control of the nonplastic concrete. Som e comm on quality problem s and corresponding preventing solutions are also discussed.

prestressing board;nonplastic concrete;quality;technique

TU 528.06

A

1671-6620(2010)04-0304-04

2010-07-16.

王坤 (1982—),男,河南信阳人,北京福安建材有限公司助理工程师,E-mail:nzwxzszm@yeah.net.