混凝土外加剂在自应力混凝土中的应用

一、自应力混凝土概述
 
(1)自应力混凝土定义
 
自应力混凝土是用特制的自应力水泥(或普通水泥渗加膨胀剂),按一定比例加入砂、石子、水和适宜的外加剂而制成。经过湿养护,混凝土发生一定的体积膨胀,带着其中的配置钢筋一起伸长,张拉了钢筋,在钢筋中建立了拉应力,而本身却受到钢筋弹性回缩给予的压应力。因此,凡是不借助外力,用自身膨胀来张拉钢筋达到预应力目的的混凝土,称为自应力混凝土。也称为化学预应力混凝土或膨胀混凝土
 
自应力混凝土和补偿收缩混凝土一样,同属于膨胀混凝土范畴,同时,自应力混凝土也是一种预应力混凝土。但是,自应力混凝土与补偿混凝土,又存在着功能、碰撞能、自应力值,配筋率和应用范围的不同;与预应力混凝土存在着产生预应力的能源不同。国内外将自应力混凝土多用于制造自应力混凝土压力管,可作为输水、输气、输油的管道,它可以节约钢材,降低工程成本,显示出自应力混凝土具有光辉的发展前景。
 
(2)自应力混凝土与补偿收缩混凝土的区别
 
1)两者功能不同
 
补偿收缩混凝土是用限制来补偿限制收缩,以达到减少或防止混凝土开裂的目的。自应力混凝土则以承受荷载为主要目的,同时也有减免混凝土裂缝的功效。
 
2)膨胀能大小不同
 
为了有效地承受荷载,自应力混凝土要求较大的膨胀能,以取得较高的自应力。补偿收缩混凝土只需要具有足够补偿限制的膨胀能即可,因此,所需要的膨胀能比自应力混凝土的小。3)自应力值不同
 
自应力混凝土必须有足够大的自应力值(或称自应力水平)来承受荷载。为了节约材料和减轻自重,还要求自应力值适当提高。而补偿收缩混凝土,只需要降低的自应力值就能满足补偿的要求。现在常以自应力大小来区分这两种混凝土,自应力混凝土的自应力值一般大于2.0MPa,常用值为3.0~6.0MPa。如能进一步提高,则有可能代替较多的预应力混凝土。补偿收缩混凝土的自应力值一般小于1.0MPa。
 
自应力混凝土具有较大的膨胀能,又要求具有较高的自应力值,因此不仅要高于补偿收缩混凝土的配筋率,而且要选用最适宜的配筋率,即最佳配筋率。这样,既不多用钢筋,又能达到足够大的自应力来承受荷载。补偿收缩混凝土习惯上常采用低等或中等的限制程度)应用范围不同
 
由于现在自应力混凝土的自应力值不易提高得很高,只能满足预应力要求较低的某些用金,例如管、板、壳、罐等三向或双向配筋的薄壁构件和制品,因此使用范围至今还受到较大的限制。补偿收缩混凝土的应用范围则较宽。美国的膨胀混凝土全部用作补偿收缩混凝土,日本的膨胀混凝土约有1/2用于补偿收缩混凝土,前苏联习惯均称为自应力混凝土,但很多仍属于补偿收缩。

二、自应力混凝土的设计
 
曾自应力混凝土的设计方法,至今仍很不成熟,还需进一步探索。下面介绍的基本概念、设计方法,只能作为自应力混凝土设计问题的参考,关键在于进行构件的设计和试验,取得大量的测试数据,不断修正计算方法、使其符合实际,达到自应力混凝土的设计目的。目前常用的自应力混凝土设计方法是:
 
(1)选用最大膨胀能的膨胀水泥和配合比
 
这些可用棱柱体试件进行测试,其试件尺寸根据集料大小而选定;配筋率可用u=1%或接近构件实际采用的配筋率;也可以采用标准试件(150mm×150mm×150mm),目的在于比较各种配合的膨胀能大小。凡有效膨胀率(e)或限制膨胀率(e2)较大的,其有效膨胀能也较大。
 
(2)选择配筋方式或限制条件
 
应自这是自应力混凝土设计的关键。为了提高粘结力,除结构为环形配筋外,其他应采用变截面钢筋或刻痕钢丝,并采用横向钢筋进一步提高限制作用。配筋率应接近最佳配筋率,以达到少用钢筋的目的。自应力混凝土截面尺寸和形状,应根据荷载及使用条件按钢筋混凝土结构计算决定。
 
如何发挥钢筋的限制作用,使自应力混凝土的有效膨胀能得到充分利用,这是自应力混凝土的技术难题,这就要求在钢筋尺寸、间距和末端弯构锚固上采取一定的措施。钢筋末端采用180度的弯钩、墩头横筋焊接等措施,钢筋的合理中心间距应为钢筋直径的10~12倍以能保证在自应力产生的拉力作用下不被拔出为度。
 
三、自应力混凝土压力管
 
(1)原材料的要求
 
1)水泥
 
在我国制作自应力混凝土压力管时采用的自应力水泥,一些是由水泥厂直接供应的膨胀水泥,一些是制管厂自行用适当比例的硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥、高铝水泥和天然二水石膏磨制而成。有关资料统计,有半数以上的自应力混凝土压力管出现质量事故,均与自应力水泥的质量有关。因此,自应力水泥是制作压力管的关键材料。
 
2)砂
 
砂宜用Ⅱ类中砂或粗砂,优选石英砂,一般不用海砂。筛洗后的砂子含泥量不得大于1%。
 
3)石
 
石宜优选Ⅱ类碎石(含碎卵石)。筛洗后的石料含泥量不得大于1%(按质量计)。石子中的针片状颗粒含量应小于10%。所选石子粒径,应按不同品种水泥作调整,以改善自应力混凝土的膨胀性能,所用砂石均不得与自应力水泥形成碱-集料反应。
 
(2)自应力混凝土工艺参数
 
自应力混凝土能级设计的工艺参数,可在下列参数范围内选取:
 
1)水泥与集料比:钢筋管1.5~3.0;  网管1.0~2.0;
 
2)砂率,0.4左右,不宜超过0.45;
 
3)坍落度,0~6cm(掺用外加剂除外。
 
(3)自应力管的养护 
 
自应力混凝土管带模蒸汽预养制度可参照表29-2做调整。

®鼎昌新材料™ | 版权所有 | 若非注明 | 均为原创™
㊣ 转载请附上文章链接并注明: 混凝土外加剂在自应力混凝土中的应用 - 演示站 +复制链接
㊣ 本文永久链接: 混凝土外加剂在自应力混凝土中的应用