专利名称：一种码头面层抗裂混凝土及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种码头面层抗裂混凝土及其制备方法。
背景技术：
随着外加剂技术的不断发展，混凝土的坍落度有了大幅度地提高，混凝土的施工工艺也不断发展，可以进行泵送施工。为保证泵送混凝土的流动性和粘聚性等工作性要求， 泵送混凝土的砂率和胶凝材料的用量往往较大，并掺入矿物掺合料和外加剂，混凝土往往会出现较大收缩变形，并产生裂缝。同时，随着《通用硅酸盐水泥》(GB175)新标准的制订， 取消了强度等级为32. 5水泥，水泥的强度标准有了大幅度地提高，水泥生产企业均采用高细磨及提高C3S和C3A的含量等技术措施，以提高水泥的早期强度和后期强度。水泥中C3S 和C3A含量增加，水泥的水化热增加；水泥的细度提高和C3A含量的增加，混凝土收缩也增大，这都增大了混凝土开裂的可能性。此外，施工中不重视规范以及施工养护等方面施工质量控制，也是造成工程裂缝大量出现的重要原因之一。因此，混凝土构件裂缝发生的频率有逐渐提闻的趋势。混凝土裂缝的产生对钢筋的锈蚀和混凝土的耐久性带来不利影响。码头面层是暴露面积较大的混凝土结构，极易产生裂缝，码头面层混凝土裂缝问题是高桩梁板式码头的最常见通病之一，一直是一个普遍存在而又难于解决的工程质量通病。码头面层混凝土的裂缝和龟裂将会不同程度地给工程质量带来危害，轻微的裂缝和龟裂直接影响码头面层混凝土观感质量，严重的裂缝不仅影响到码头面层混凝土的耐久性，而且将造成混凝土面层的局部或大面积结构损坏，影响码头的使用功能。因此，1999年颁布的“港口工程质量检验评定标准”已将裂缝作为工程项目竣工验收和质量评定的重要指标之一。尽管国内外开展了大量的研究工作并在工程中采取了一些措施，但码头面层混凝土裂缝时有发生。上海国际航运中心洋山深水港的一期工程1600米水工码头面层产生一定量的裂缝，二期工程从混凝土配合比设计到施工工艺上进行了改进，裂缝问题有所减轻， 但在面层混凝土浇筑4、5个月后仍然在板缝和梁顶处出现裂缝并且不断发展。中交第三航务工程局有限公司曾开展了 18个码头工程裂缝情况的调研，调研情况也表明，现有的码头面层混凝土几乎均存在不同程度的裂缝。引起码头面层混凝土裂缝的因素和条件较多，与混凝土原材料、混凝土配合比、施工质量控制以及结构型式等多种因素密切相关，至今尚未找到可靠的和切实可行的解决办法。从混凝土材料本身来看，塑性收缩和干燥收缩以及力学性能是控制码头面层混凝土裂缝控制重要内容。此外，良好的施工工艺也是码头面层裂缝控制重要方面。码头面层混凝土调研资料分析表明，混凝土收缩变形是产生码头面层裂缝的主要原因之一。混凝土收缩主要有化学收缩、塑性收缩、温度收缩、干燥收缩、碳化收缩、自收缩等。混凝土构件收缩都与混凝土较高的干燥收缩变形直接相关，而码头面层混凝土暴露面积较大的结构型式，塑性收缩也是产生裂缝的重要因素之一。因此，塑性收缩和干燥收缩是码头面层混凝土收缩的最主要方面，对码头面层混凝土的收缩产生重要影响。
塑性收缩不仅可能直接导致码头面层混凝土裂缝开裂，同时还会在混凝土内部形成大量原生微裂缝，这些微裂缝不但为混凝土水分的散失、外界侵蚀性介质进入混凝土提供通道，加速混凝土的干燥速度和劣化进程，同时将伴随后期混凝土内部约束力的增大，扩展成宏观裂缝。但是，由于塑性收缩及裂缝产生于混凝土半流态或塑性阶段，影响收缩的关键因素以及裂缝的形成机理都与混凝土硬化后的干燥收缩有所不同。首先，在塑性阶段，混凝土只有极低甚至没有抗拉强度，即使较低的收缩变形受到约束时，所产生的拉应力都足以使混凝土开裂或形成大量的微裂缝。其次，混凝土塑性收缩裂缝产生于表层，所受约束主要是内约束，这与混凝土表面快速失水有关。塑性收缩的产生的关键在于混凝土凝结前泌水速率和失水速率的是否协调。一般情况下，混凝土泌水是有限的，过量的泌水实际上会导致混凝土中水分分布不均匀，也不利于混凝土的长期抗裂性能，因此，混凝土表层失水速率是影响塑性收缩和裂缝的最关键因素。在实际工程中，环境温湿度、风速等因素对塑性收缩影响更为重要。按照ACI的规定， 炎热气候环境下，当混凝土表面水分蒸发速率达到lkg/m2 · h时，就必须采取措施，以防止塑性裂缝的产生。混凝土表层失水速率主要与环境温度、湿度、风速以及混凝土表面温度有关，可按(1_1)式进行估算。
权利要求
1.一种码头面层抗裂混凝土，其原料包括如下重量配比的组分胶凝材料细骨料粗骨料减水剂300 360kg/m3； 670 760kg/m3； 1120 1210kg/m3；5kg/m'聚丙烯纤维水O. 9 I. Okg/m' 145 165kg/m'所述胶凝材料由硅酸盐水泥和粉煤灰组成，以胶凝材料的总重量为基准计，所述硅酸盐水泥占70 85%，粉煤灰占15 30% ;或者所述胶凝材料由硅酸盐水泥和粒化高炉矿渣粉组成，以胶凝材料的总重量为基准计，所述硅酸盐水泥占70 80%，粒化高炉矿渣粉占20 30% ；上述原料各组分中的kg/m3代表以每立方米码头面层抗裂混凝土计，各组分所占的重所述码头面层抗裂混凝土的强度等级达到C25 C40 ;其坍落度在70 120mm，Ih坍落度损失小于10mm;28天抗压强度为30MPa 50MPa ; 180天干燥收缩小于400 X 10_6 ;28天劈拉强度为3. OMPa 4. OMPa, 90天劈拉强度为4. OMPa 5. OMPa ；90天弹性模量为30GPa 38GPa，弹性模量与强度比值小于600。
2.如权利要求I所述的码头面层抗裂混凝土，其特征在于，所述硅酸盐水泥选自强度等级为42. 5的硅酸盐水泥或强度等级为42. 5的普通硅酸盐水泥。
3.如权利要求I所述的码头面层抗裂混凝土，其特征在于，所述粉煤灰为I级粉煤灰或II级粉煤灰；当采用I级粉煤灰时，粉煤灰的重量百分含量为20 30% ;当采用II级粉煤灰时，粉煤灰的重量百分含量为15 25% ；所述粒化高炉矿渣粉选自S95粒化高炉矿渣粉，其7天和28天的活性指数分别为78% 和 100%。
4.如权利要求I所述的码头面层抗裂混凝土，其特征在于，所述细骨料采用河砂，且河砂级配为细度模数在2. 5 3. O的II区中砂，以河砂的总重量计，其含泥量不大于I. 5%, 泥块含量不大于O. 5% ;所述粗骨料选自5 31. 5的连续级配的碎石，且以粗骨料的总重量计，其中的针片状粗骨料含量不大于7%，含泥量不大于1.0%。
5.如权利要求4所述的码头面层抗裂混凝土，其特征在于，所述河砂的具体级配范围为
6.如权利要求I所述的码头面层抗裂混凝土，其特征在于，所述减水剂选自SP-8CN高效减水剂；所述聚丙烯纤维的长度为IOmm 14mm,直径为16 20 μ m。
7.如权利要求6所述的码头面层抗裂混凝土，其特征在于，所述聚丙烯纤维，其密度为O.91g/m3 ;抗拉强度彡300MPa ;伸长率为28% ;弹性模量为3500MPa。
8.如权利要求I 7任一所述的码头面层抗裂混凝土的制备方法，包括如下步骤1)按照码头面层抗裂混凝土的原料配比称取各原料；2)将各原料采用集中搅拌机搅拌混合均匀，获得混凝土混合料，其中搅拌时间不得少于 90s ；3)绑扎钢筋并支立侧模，在混凝土混合料浇筑入模前对预制板面板洒水进行润湿，浇筑入模后先人工对入模的面层混凝土混合料进行初步找平，再采用插入式振捣棒对初步找平后的混凝土混合料进行振捣；4)将振捣后的混凝土混合料进行面层抹面，进行面层抹面时依次采用抹面机进行抹面、采用刮光机进行收面并结合两次人工光面进行光面施工，然后在混凝土混合料终凝前用刮光机进行最后一次收面，最后将面层混凝土的局部边角部位采用人工进行收面；5)抹面完成后且在混凝土终凝之前，采用路面压痕机进行压痕，面层混凝土的压痕深度不小于O. 6mm,且压痕深度均匀，压痕痕迹平直，压痕时采用不锈钢方管作为靠尺，完成面层混凝土的烧筑；6)面层混凝土浇筑完后并在混凝土初凝后立即进行覆盖并洒水养护；覆盖时由下而上依次采用一层土工布、一层塑料薄膜和第二层土工布进行覆盖；洒水养护的时间为14天以上；7)当面层混凝土强度达到7 SMPa时进行切缝，切缝时相邻横缝的距离控制在3 5m，相邻纵缝的距离控制在4 6m，且面层混凝土所在的梁顶和板缝处均设置双道横缝，所述双道横缝的两缝距离控制为I. 4 I. 6m,每条缝的缝宽均控制在4 6mm，切缝后采用浙青对每条缝进行灌缝，切缝并灌缝完成后并继续养护，获得所述码头面层抗裂混凝土。
9.如权利要求8所述的码头面层抗裂混凝土的制备方法，其特征在于，步骤3)中，振捣间距控制为400mm，且控制每个点的振捣时间小于15s ；步骤4)中，进行面层抹面时，混凝土混合料的上方搭设遮阳棚；步骤7)中，面层混凝土切缝的时间如下当昼夜的平均温度为5°C时，面层混凝土切缝的时间为抹面完成后的30 35h进行切当昼夜的平均温度为10°C时，面层混凝土切缝的时间为抹面完成后的24 30h进行切当昼夜的平均温度为15°C时，面层混凝土切缝的时间为抹面完成后的20 24h进行切当昼夜的平均温度为20°C时，面层混凝土切缝的时间为抹面完成后的18 20h进行切当昼夜的平均温度为25°C时，面层混凝土切缝的时间为抹面完成后的15 18h进行切当昼夜的平均温度为30°C时，面层混凝土切缝的时间为抹面完成后的12 15h进行切步骤7)中，灌缝前采用O. 50MPa的压力水流或压缩空气清除缝中的砂石杂物。
10.如权利要求8或9所述的码头面层抗裂混凝土的制备方法，其特征在于，所获得的码头面层抗裂混凝土的厚度为20 30cm。
全文摘要
本发明涉及一种码头面层抗裂混凝土及其制备方法。本发明的码头面层抗裂混凝土，其原料包括如下重量配比的组分胶凝材料300～360kg/m3；细骨料670～760kg/m3；粗骨料1120～1210kg/m3；减水剂3～5kg/m3；聚丙烯纤维0.9～1.0kg/m3；水145～165kg/m3。本发明的码头面层抗裂混凝土的工作性良好，混凝土抗压强度范围宽(C25～C40)、塑性收缩表明无裂缝出现，180天干燥收缩小，28天劈拉强度、90天劈拉强度均较高，并具有较高的抗裂性。采用抗裂性混凝土和合适的施工工艺可有效控制码头面层混凝土裂缝，保证码头面层的观感、强度和耐久性。
文档编号C04B28/04GK102584140SQ201210017718
公开日2012年7月18日 申请日期2012年1月19日 优先权日2012年1月19日
发明者尹海卿, 徐明贤, 汪冬冬, 王成启 申请人:中交上海三航科学研究院有限公司