王 坤

(北京福安建材有限公司,北京 102600)

干硬性混凝土在 SP預(yù)應(yīng)力空心板中應(yīng)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,密實性好,節(jié)約水泥用量等優(yōu)點而被廣泛應(yīng)用于預(yù)制混凝土構(gòu)件中.本文以干硬性混凝土在北京福安建材有限公司的應(yīng)用為例,對干硬性混凝土的配合比設(shè)計,SP預(yù)應(yīng)力空心板的生產(chǎn)工藝,混凝土產(chǎn)品質(zhì)量的控制,以及 SP預(yù)應(yīng)力空心板的常見質(zhì)量問題及預(yù)防措施做一個較系統(tǒng)的分析.

預(yù)應(yīng)力空心板;干硬性混凝土;質(zhì)量;生產(chǎn)工藝

用美國 SPANCRETE機械制造公司的擠壓機生產(chǎn)的預(yù)應(yīng)力空心板稱之為 SP預(yù)應(yīng)力空心板或簡稱為 SP板.該公司從 1952年開始,經(jīng)過不斷的實踐和改進,使這套生產(chǎn)線在世界上比較流行的多種空心板生產(chǎn)工藝中始終保持領(lǐng)先地位.在半個多世紀(jì)中,該 SPANCRETE公司已向德國、日本、瑞士、墨西哥、埃及、土耳其等國出口了數(shù)十套這種設(shè)備,均收到良好的效果.自 1993年美國福霖公司向中國市場引進 SP板產(chǎn)品及相關(guān)技術(shù)以來,已經(jīng)對 SP板的生產(chǎn)、設(shè)計和研究積累了一定的經(jīng)驗,產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于商場、學(xué)校和廠房等工程[1].SP板采用混凝土強度等級為 C40～C50的零塌落度細(xì)石混凝土,即所謂的干硬性混凝土.應(yīng)用于 SP板的這種混凝土還有一個最顯著的特點就是高砂率,砂率通常達(dá)到 65%左右.這種混凝土的含水量僅為水泥水化作用所需的水量,其優(yōu)點是比一般塌落度較大的混凝土的收縮和徐變值小.本文對應(yīng)用于 SP板的干硬性混凝土配制、SP預(yù)應(yīng)力空心板的生產(chǎn)工藝、混凝土產(chǎn)品質(zhì)量的控制、SP預(yù)應(yīng)力空心板的常見質(zhì)量問題及預(yù)防措施做一較系統(tǒng)的分析[2].

1 干硬性混凝土的配合比試驗

1.1 指導(dǎo)思想

既要滿足工藝要求,又要滿足混凝土的經(jīng)濟性指標(biāo),降低生產(chǎn)成本.SP板生產(chǎn)線采取的生產(chǎn)工藝為沖搗和擠壓成型工藝,不需模板和蒸汽養(yǎng)護,一次成型.因此在給定砂石條件下,找出適合SP空心板生產(chǎn)的混凝土的配合比是個重點.設(shè)計原則是:

(1)調(diào)整骨料級配,使空隙率盡可能達(dá)到最低值;

(2)合理選取砂率,滿足 SP板生產(chǎn)工藝需要;

(3)采用高效的減水劑,降低混凝土成本,增強混凝土的性能.

1.2 原材料的檢測與選用

水泥選用北京立馬水泥廠的 P.O 42.5水泥,其性能指標(biāo)見表 1.

表1 所用水泥的性能指標(biāo)Table 1 The performance indexes of the cement

由于 SP空心板板肋尺寸較小,其粗骨料最大直徑為 10 mm,我們選用 5～10 mm連續(xù)粒級的粗骨料.經(jīng)檢測表觀密度為 2 800 kg/m3,屬低活性集料,符合《建筑用卵石、碎石》標(biāo)準(zhǔn)中的Ⅱ類指標(biāo)要求.細(xì)骨料選?、騾^(qū)中砂,各項指標(biāo)均符合《建筑用砂》標(biāo)準(zhǔn).外加劑采用WDN—7混凝土高效減水劑 (液體),摻量為 1.8%[3].

1.3 試配、確定配合比

根據(jù)適用于 SP板工藝要求,配制混凝土強度等級為 C45,依經(jīng)驗確定砂率為 64%,水灰比為0.36,基準(zhǔn)配合比為:水泥:水、砂、石,外加劑的質(zhì)量比為 424∶153∶1165∶655∶7.63,保持其他不變,微調(diào)水灰比,分別增加和減少 0.05[4].

試驗測得混凝土的各齡期抗壓強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.試驗結(jié)果如表 2:

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

通過上面試驗結(jié)果發(fā)現(xiàn),在水灰比較低情況下,水灰比為 0.31的試塊的抗壓強度反較水灰比0.36的試塊的抗壓強度低,主要原因在于水灰比0.31的混凝土的維勃稠度較大,通過觀察破壞的試塊,發(fā)現(xiàn)其內(nèi)部孔隙較多,密實度較差.水灰比為 0.41的混凝土與水灰比為 0.31的混凝土,在水泥用量上相差 100 kg左右,但是其抗壓強度差異比較明顯.新拌干硬性混凝土狀態(tài)如圖 1.

因生產(chǎn)工藝的需要,產(chǎn)品對干硬性混凝土的工作性要求非常高.因為生產(chǎn)過程中無模板支護,當(dāng)混凝土維勃稠度過小時,容易出現(xiàn)塌邊塌孔現(xiàn)象;混凝土維勃稠度過大,在沖搗擠壓過程中不易產(chǎn)生水泥漿體,這樣就無法保證產(chǎn)品的密實度,進而影響混凝土的強度、耐久性等性能.因此,當(dāng)出現(xiàn)混凝土工作性差時,根據(jù)《混凝土質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)》,通過增、減用水量進行調(diào)整,尤其在雨天,原材料含水率變化過大,攪拌站及試驗人員須隨時觀察試驗并調(diào)整混凝土的工作性[5].

圖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預(yù)應(yīng)力空心板生產(chǎn)工藝

SP板是在長線臺座上生產(chǎn)的 (生產(chǎn)線可達(dá)400 m).首先是預(yù)應(yīng)力鋼澆線布放在臺座上,按規(guī)定張拉標(biāo)準(zhǔn)進行張拉 (見圖 2).

鋼絞線張拉完畢后,將 SP板擠壓成型機放在臺座上,該成型機一次完成 6道工序,擠壓出底板、板肋和面板 3層混凝土;搗實混凝土,孔芯成型;板邊嵌鎖式鍵槽的成型及最后抹平和擠壓成型;退出作業(yè) (見圖 3).

擠壓成型機行進時保持穩(wěn)定的速度,行進速度根據(jù) SP板的厚度而定.擠壓機有升降式運料斗以保證不斷的混凝土供應(yīng).

成型后的 SP板,在生產(chǎn)臺座上保持濕潤情況下養(yǎng)護一段時間,當(dāng)達(dá)到一定強度后,即可進行疊層生產(chǎn),成層切割,并將空心板移出生產(chǎn)臺座.

SP板移至露天堆放場地后,繼續(xù)進行養(yǎng)護和干燥,直至運送到建筑工地前.其工藝流程見圖4:

3 混凝土及產(chǎn)品質(zhì)量控制

3.1 原材料質(zhì)量控制

碎石采 5～10 mm連級粒級,最大粒徑不易過大,嚴(yán)格按標(biāo)準(zhǔn)和工藝要求控制碎石質(zhì)量.砂宜用Ⅱ區(qū)中砂,既能保證混凝土的工作性,又能節(jié)約成本[6].在砂的級配無法達(dá)到要求時,亦可自行配制 (可在河砂中摻入一定比例機制砂),以達(dá)到工藝生產(chǎn)要求.在河砂使用過程中,須加一電動篩,因為河砂中可能含有一些大型卵石,會卡住擠壓成型機.

3.2 攪拌質(zhì)量控制

因工藝自身特點,混凝土對拌合物原材料的變異反應(yīng)十分敏感.操作人員應(yīng)對計量設(shè)備和攪拌設(shè)備進行經(jīng)常性的檢修、核定、確保混凝土配比計量準(zhǔn)確性.為保證混凝土拌合物的均勻性,攪拌時間比普通混凝土的攪拌時間延長 30～40 s.

3.3 后期養(yǎng)護

因干硬性混凝土中水的含量僅夠水泥水化所須的水,所以養(yǎng)護的及時與否對提高混凝土強度,減少混凝土裂縫的產(chǎn)生等有著重要作用.

4 SP預(yù)應(yīng)力空心板常見質(zhì)量問題及預(yù)防措施

4.1 收縮裂縫分析及預(yù)防

收縮裂縫的產(chǎn)生主要有以下三大原因:

(1)砂石含泥量超標(biāo),砂細(xì)度模數(shù)過低,混凝土配合比不合理,但隨著市場機制的作用,質(zhì)量意識不斷提高,原材料和配合比將不是混凝土開裂的主要原因.(2)混凝土各盤工作性相差較大,易在兩種工作性混凝土交接處出現(xiàn)裂縫.(3)混凝土的早期失水收縮裂縫是混凝土開裂的主要形式之一.在 SP板生產(chǎn)的季節(jié)一般氣溫較高,混凝土失水較快,再加上我國北方地區(qū),相對濕度較低,使混凝土的失水進一步加劇.在我國北方地區(qū),即使在氣溫較低,在干燥的氣候條件下,表面失水仍然是不可忽視的.養(yǎng)護不及時或養(yǎng)護不到位也是造成板面收縮裂縫的主要原因[7].

預(yù)防控制措施:混凝土裂縫的成因往往是很復(fù)雜的,單靠某一方面的努力不可能最終避免裂縫的產(chǎn)生,需要在各個方面同時采取必要措施,方可保證產(chǎn)品質(zhì)量.嚴(yán)格控制原材料質(zhì)量,保證混凝土工作性穩(wěn)定,嚴(yán)格執(zhí)行養(yǎng)護制度是保證 SP板收縮裂縫的最基本也是最有效的措施[8].

4.2 SP板不密實的分析及預(yù)防

SP板不密實主要有以下原因:

(1)混凝土過干或石子級配不合理;(2)設(shè)備調(diào)整不好,如行走速度過快,孔芯位置偏移,振搗頻率不夠等;(3)混凝土下料不及時,未人工輔助下料等.

預(yù)防控制措施:操作人員要經(jīng)常關(guān)注混凝土的工作性并及時調(diào)整,加強隱蔽檢查,同時注意生產(chǎn)過程中設(shè)備發(fā)生的異動.

4.3 SP板鋼絞線回縮超標(biāo)

SP板切割后,有時鋼絞線的回縮值超過標(biāo)準(zhǔn)圖集的允許值,產(chǎn)生該現(xiàn)象的原因如下:

(1)鋼絞線表面不潔凈如生銹等,使混凝土不能有效地錨固鋼絞線,預(yù)應(yīng)力作用后致使鋼絞線回縮;(2)擠壓機滴水管水流量過大或過小,使得鋼絞線周圍混凝土握裹力下降,造成鋼絞線回縮;(3)鋼絞線放張時,混凝土強度過低,由于混凝土試塊與 SP板混凝土的成型方式的差異,使得它們的強度存在一定的差異.一般性的混凝土強度略低于試塊強度.當(dāng)相差較大時,一旦放張切割,鋼絞線就會收縮.

預(yù)防措施:保持鋼絞線表面清潔,生銹時及時作除銹處理,加強漏水管位置和漏水量的檢查,適當(dāng)時交放張強度,也可在放張后暫不切割,待強度達(dá)到更高時再行切割[9].

5 結(jié) 語

(1)應(yīng)用 SP預(yù)應(yīng)力空心板的干硬性混凝土,其原材料要求均較普遍混凝土高,在 SP預(yù)應(yīng)力空心板質(zhì)量控制中占有相當(dāng)大的比重,因此在原材料進場檢驗中,務(wù)必嚴(yán)格執(zhí)行相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和工藝要求;在生產(chǎn)過程中隨時關(guān)注和調(diào)整混凝土的工作性對提高混凝土外觀質(zhì)量,提高 SP空心板產(chǎn)品質(zhì)量,降低廢品率有著至關(guān)重要的作用.

(2)SP預(yù)用力空心板是公認(rèn)的經(jīng)濟和可靠的樓板和層面板體系,其主要優(yōu)點如下:生產(chǎn)工藝先進,無需模板及蒸汽養(yǎng)護,可疊層生產(chǎn),生產(chǎn)效率高,樓板組合靈活,開洞方便,可滿足各種建筑平面的需要.SP板的使用可以簡化建筑結(jié)構(gòu),減少承重墻體的梁柱.SP預(yù)應(yīng)力空心板如能應(yīng)用得當(dāng),必將為房建業(yè)做出更大貢獻.

[1]王學(xué)東,陳幼璠 .SP預(yù)應(yīng)力空心板結(jié)構(gòu)性能研究[C]//第十屆全國混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土學(xué)術(shù)交流會論文集.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:中國建材工業(yè)出版社,2008:9.

(M ario Collepardi.The new concrete[M].Beijing:China BuildingMaterials Industry Press,2008:9.)

[3]馬清浩.混凝土外加劑及建筑防水材料[M].北京:中國建材工業(yè)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:中國建材工業(yè)出版社,2009:6.

(M ario Collepardi,Silvia collepardi,R oberto Troli.Concrete m ix design[M].Beijing:China Building Materials Industry Press,2009:6.)

[5]王鐵夢.工程裂縫控制 [M].北京:中國建筑工業(yè)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]李銘臻.新編建筑工程材料[M].北京:中國建筑出版社,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,河南信陽人,北京福安建材有限公司助理工程師,E-mail:nzwxzszm@yeah.net.