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直麵真空脫水技術在現澆混凝土梁、柱施工中的應用!

作者:互聯網  來源:www.yhxsh.cn  發布時間:2020-09-05

近年來,混凝土平麵真空脫水工藝已廣泛應用於水泥混凝土道路、機場道坪、市政交通及預製構件、現澆工程等領域,其優越性已得到社會的重視與承認。對於現澆混凝土框架結構,梁、柱的垂直麵真空脫水顯得更為重要。研究及工程實踐表明,對現澆混凝土梁、柱進行垂直麵真空脫水,可以提高工程質量,加快施工進度,降低工程造價。

混凝土垂直麵真空脫水作用機理

混凝土垂直麵真空脫水工藝是利用混凝土真空脫術專用設備,借助大氣壓與吸墊內形成的真空負壓間的壓力差,克服混凝土顆粒間的內聚力和粘附力,使混凝土結構受到各向擠壓作用,將混凝土內多餘的水分和空氣排出,以達到改善混凝土性能的目的。

對現澆混凝土梁、柱進行垂直麵真空脫水時,真空度首先沿模板內周邊傳播。現澆混凝土結構模板與混凝土體接觸麵粘結最差,真空度傳遞時受到的阻力最小,因此最易穿透。當模板內周邊形成真空壓力差後,即向混凝土滲透。模板內的混凝土體受到來自周邊的各向壓縮力作用,固體顆粒相互靠近,溶解在水中的空氣形成氣泡,產生體積膨脹。氣泡體積膨脹帶來的擠壓作用使得混凝土內部的遊離水排出,隨同氣泡一起,被捕吸到混凝土體外,致使混凝土內部水灰比降低,密實度提高。受真空擠壓作用,混凝土內部的孔結構也得到了明顯改善,大孔被分割成若幹個微細孔,骨料與水泥漿體間的水膜層減薄,界麵缺陷減少,粘結力增強。

混凝土垂直麵真空脫水工藝參數的選擇

有效真空作業深度

通過對混凝土柱垂直麵真空脫水過程中各個部位真空度的實測發現,真空度向混凝土深度傳播過程中的衰減幅度很大,傳播速度較慢,當混凝土垂直麵真空作業深度為200mm時,20min後試驗柱中心混凝土才能受到較微弱的真空度作用(0.005~0.010MPa)。當作業深度為300mm時,真空作業30min後才能在試驗柱中心測得約0.01MPa的真空度;當作業深度為400mm時,40min後柱中心可獲得0.01MPa的真空度。當作業深度為500mm時,即使抽吸時間延長至70min,柱中心仍無真空度顯示。可見,垂直麵混凝土真空脫水的有效作業深度約為400mm。對於寬度大於400mm的混凝土梁或柱,應采用雙麵布墊同時進行真空作業的方法,以確保脫水效果。

真空度

對混凝土梁、柱等現澆結構進行垂直麵真空脫水時,真空度對脫水率的影響與平麵真空脫水規律基本一致,但有效的真空度範圍不同,由圖3-19-1可知,真空度小於0.04MPa時,脫水率隨著真空度的加大,幾乎呈直線提高。當真空度大於0.04MPa時,盡管混凝土的脫水率仍隨真空度的上升而提高,但提高幅度很小。當真空度上升到0.072MPa左右,混凝土的脫水量最大,再提高真空度,混凝土的脫水量不僅沒有增加,反而有下降趨勢。

真空作業時間

混凝土垂直麵真空脫水作業時間,一般要比平麵真空脫水時間長。圖3-19-2所示垂直麵真空脫水作業時間與脫水量間的關係。根據試驗結果,可得到如下關係式:

式中  ΔW——真空脫水量;

         t——真空作用時間

         K——常數

        η——脫水率

    實際施工時可參照表3-19-1選擇真空作業時間。

脫水率

試驗研究表明,並非混凝土的真空脫水率越高混凝土性能越好。因此,在對混凝土進行真空脫水時,存在一個最佳脫水率範圍,即在此範圍內,對混凝土性能改善最有利。與平麵真空脫水相比較,垂直麵混凝土真空脫水的速度較慢,最佳脫水率較低。當水泥開始初凝時,再延長真空作業時間,顯然對混凝土性能不利。根據試驗及工程施工經驗,垂直麵混凝土真空脫水率以8%~15%為宜。

工程應用

XX培訓中心教學大樓及某些小區混凝土施工中采用了垂直麵真空脫水技術。現僅以揚州試驗工程為例,對其技術經濟效益進行粗略剖析。

工程概況及施工工藝

XX培訓中心教學大樓采用混合結構框架,總建築麵積3488m2,分A、B、C三個區,A區為4層磚混結構,B區為5層現澆框架結構,C區為2層現澆結構。垂直麵真空脫水試驗在B區進行。試驗柱截麵尺寸為500mm×500mm,試驗梁截麵尺寸為250mm×450mm。B區混凝土梁、柱澆築量為297.14m3,混凝土強度等級為C18,混凝土施工坍落度要求為3~5cm,水灰比為0.52,原設計每立方米混凝土的水泥用量為325kg,實際用量為300kg。

實際施工的工藝流程入圖3-19-3。

混凝土采用雙麵布墊,梁為單麵布墊,真空腔板拚裝如圖3-19-4所示。

現場真空脫水率測量

部分混凝土梁、柱的真空脫水率測量結果列於表3-19-2。

強度試驗

因實際工程結構不宜鑽芯取樣測量混凝土的強度,所以采用直接回彈測量法和試塊間接測量法對混凝土柱、梁進行強度對比試驗,表3-19-3所列為各層次平均試驗結果。

技術經濟分析

1.真空脫水提高了混凝土早期強度,加快了模板周轉率。由試驗可知,垂直麵真空脫水後混凝土48h強度達到5.03MPa,試驗柱脫模時間可由原來的7d提前到48h,梁的脫模時間也可從原來的28d提前到20d左右。該工程節省模板402.8m2,且工期提前,節省人工費數千元。

2.真空脫水使混凝土實際單位用水量減小,水灰比降低,混凝土強度提高。在保證混凝土強度的前提下,每立方米混凝土可減少水泥用量25kg。該工程共節約水泥7.43t。

3.由於真空脫水,混凝土中的遊離水大大減少,抗凍性明顯提高。

4.真空作業後,在作業麵表麵留下了真空腔板氣泡所形成的均布麻點,為工程裝飾提供了有利條件,可直接在其表麵抹灰粉刷。

僅此一項,試驗工程就減少傳統噴漿麵積726m2。采用垂直麵混凝土真空脫水工藝,該工程B區獲得直接經濟效益上萬元,降低工程造價6%左右。

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