免振自密實混凝土在國外預制混凝土制品生產中的應用近況

編者按：免振自密實混凝土因其優(yōu)良的工作性和無噪音施工， 在我國的建筑業(yè)和市政建設、道路橋梁建設等工程中廣泛應用深受歡迎。美國、日本、歐洲等發(fā)達國家已經把該技術引入預制混凝土制品的生產中，產生了良好的經濟效益和社會效益。希望通過本文的介紹， 能引起預制混凝土領域相關讀者朋友們的關注， 積極從事該領域的研究和開發(fā)工作， 為我國預制混凝土制品領域的技術進步作出貢獻，本刊將有計劃報導該領域技術發(fā)展的動向。

關鍵詞：免振自密實混凝土；預制混凝土制品；聚羧基酶

0 前言

    由于免振自密實混凝土具有十分良好的工作性，自1999年以來， 在荷蘭已有20多家生產企業(yè)將之應用于混凝土預制建筑構件的生產。至2002 年其產量將達到250000立方米^[1]。由于預制混凝土建筑構件的種類較多， 并具有與現(xiàn)澆混凝土不同的工藝特點與性能要求， 因此， 對免振自密實混凝土的配制與工藝裝備需作適當?shù)母倪M。

1 組分材料的選用^[2]

    由于混凝土建筑構件和制品在工業(yè)生產中模板周轉或放張預應力筋的需要， 混凝土的早期強度至關重要。因此， 對水泥、細粉填料和化學外加劑的選擇以及各組分材料的配量都要嚴格控制。在滿足強度的前提下保證良好的工作性， 這對組分材料的選用提出了新的要求。由于水泥漿體是砂漿和混凝土的基材，因此， 在選用水泥和細粉填料時首先要對其保水率和變形系數(shù)進行試驗。水泥和細粉填料的保水率值是水對粉體料的比值， 理想狀態(tài)的該值應使水泥漿體的變形為零， 并使粉體顆粒中的空隙被水充滿飽和。在預制混凝土制品生產中采用免振自密實混凝土時， 要控制并保持所選用的粉體顆料(水泥和細粉填料)的保水率值基本不變是十分重要的。變形系數(shù)是反映當水的體積與粉體顆料體積之比值發(fā)生變化時， 其流動性變化的靈敏度， 變形系數(shù)越小則靈敏度越高。這也是在選用粉體顆料材料時需要加以考慮的。

    因此， 在選用水泥時不能單純考慮水泥的強度，因為同一強度等級的水泥由于熟料的不同以及生產過程中所用的石膏和混合材的不同， 往往會影響水泥的成分及其保水性。而水泥漿體的保水率還與所選用的塑化劑與細粉填料有關，因此，對水泥的選用還須考慮到與所用的塑化劑與細粉填料共同組成的水泥漿體的保水率，所以，應作較廣泛的試驗后確定。

    細粉填料在生產中應用較多的有粉煤灰與石灰石粉或石英粉等隋性細填料。在免振自密實混凝土中應用粉煤灰有以下的優(yōu)點： ①粉煤灰的保水率比石灰石粉或石英粉低，且具有水化性質，對28d 抗壓強度能有所貢獻，因此，在混凝土配合比中可降低水灰比。②能改善混凝土界面過渡區(qū)的微觀結構， 有利于混凝土的耐久性。③其圓形的顆粒形貌， 有利于新拌混凝土的工作性。④具有火山灰活性， 可以等量取代一部分水泥。⑤其價格低于其他細粉填料。因此，粉煤灰作為細粉填料在免振自密實混凝土中得到了廣泛的應用。但也存在一些缺點： 使混凝土的外觀顏色較普通混凝土深暗；混凝土的耐火性有所降低。

    細粉填料在采用比表面積為300～500m²/kg的隋性材料石灰石粉時， 該粉料雖在混凝土中不參與水化過程，但經試驗證明，也能對免振自密實混凝土的抗壓強度作出貢獻。因為這些隋性細粉填料在混凝土中可使集料顆料表面避免薄水膜層的形成， 使混凝土界面過渡區(qū)充滿了純水化產物， 混凝土的28d抗壓強度可接近65MPa^[3～4]。

    免振自密實混凝土選用的塑化劑是國際上許多國家所認同的聚羧基酶。該塑化劑能使水在較長時間內包裹住水泥顆料， 使水與水泥在此期間內能充分水化， 從而使混凝土能保持較長時間良好的工作性。免振自密實混凝土的這一特性不僅對現(xiàn)場澆注的混凝土工程十分重要， 而且對預制混凝土制品的生產也是十分重要的。

2 生產裝置與工藝

    采用免振自密實混凝土生產預制混凝土制品， 在原生產企業(yè)所用的工藝與裝置上需作適當?shù)母倪M與補充。

    在生產裝備上除需增添一個細粉填料的筒倉和一個免振自密實混凝土專用化學外加劑的貯罐外， 由于砂石含水率對其體積量及對免振自密實混凝土的性能有較大的影響， 因此， 還須在攪拌機上方的砂石進料口下配備一個能精確測定砂石含水率的測定儀，該裝置實現(xiàn)在線檢測， 能將所測得的砂石含水率立即返回控制配料的微機系統(tǒng)而自動調節(jié)砂、石用量和用水量。免振自密實混凝土喂料罐的卸料口尺寸應比用于普通混凝土的狹小， 以便于操作工人控制混凝土的澆注量， 使免振自密實混凝土在澆注過程中及澆注結束時能自由流動并充滿模板的全部空間， 而且使混凝土制品的表面有較好的外觀質量。在混凝土澆注工位上，采用普通混凝土時需要4 個操作工人，而采用免振自密實混凝土時， 僅需要2 個操作工人， 一個工人操作喂料罐， 另一個工人則關注混凝土注模情況與成型質量。

3 技術經濟效果分析

    采用免振自密實混凝土生產預制混凝土制品， 在材料成本上比普通混凝土固然有所增加， 但對其產生的技術經濟效果需作綜合分析。

    首先， 與同塑性與同粘性的普通混凝土相比， 配制免振自密實混凝土的水泥用量可減少。

    其次， 在澆注預制混凝土制品時， 不僅對平板型制品可以顯著減少工時， 而且對澆注垂直型制品以及鋼筋骨架密集的混凝土制品， 減少工時也十分顯著。一根8m長的柱子， 混凝土的澆注可以從底部到頂部一次澆注完成。

    第三， 工作環(huán)境得到了改善。荷蘭等一些國家政府對預制混凝土制品工業(yè)的生產工作環(huán)境的管理十分嚴格。要治理按傳統(tǒng)混凝土工藝生產混凝土制品所產生的振動噪音和粉塵等環(huán)境污染， 往往需要較大的投資。兩種不同混凝土在生產混凝土制品生產過程中所產生的噪音與粉塵濃度可見表1。

    根據荷蘭一些企業(yè)的生產實踐， 認為免振自密實混凝土材料成本雖比普通混凝土增加5%～15% ， 但其增加的費用完全可以由減少的勞動力工時與所耗的環(huán)境保護治理費來補償。而且所生產的預制混凝土制品的性能與外觀質量得到了改善和提高。

4 生產實踐中對免振自密實混凝土的幾點認識和體會

    荷蘭的一些科研單位和生產企業(yè)， 通過試驗研究并采用免振自密實混凝土生產預制混凝土制品的實踐，對免振自密實混凝土得到了如下一些認識和體會：

    (1) 由于免振自密實混凝土中含有較大量的細粉填料，并且不需經過振動即可達到密實。因此，在粗集料周圍的集聚水少， 使混凝土的界面過渡區(qū)得到了較大的改善，使免振自密實混凝土可達到較高的強度。荷蘭已能配制出抗壓強度80MPa±5MPa 的免振自密實混凝土。

    (2) 免振自密實混凝土抗拉強度與抗壓強度的比值與普通混凝土一致。

    (3) 免振自密實混凝土28d 的彈性模量比普通混凝土約低10%。

    (4) 免振自密實混凝土的收縮和徐變值與普通混凝土基本相等或略低。

    (5) 免振自密實混凝土的抗?jié)B性與普通混凝土相同。

    (6) 用于預應力混凝土制品時，其應力傳遞長度與普通混凝土相同。

參考文獻

1 Wimm Bennenk ， scc in the daily precast concrete practise ， Betonwerk   Fertigteil - Technik ， 2002. 6

2 Bennenk ， H. W. and J . Van Schijndel ， The mix design of scc ， suitable for precast concrete industry ， Proceedings of BIBM Congress ， 2002 ，Iastanbul ， Turkey

3 Takada K. ， Development of self - compacting concrete in the Netherlands ， 1996

4 Bennenk. K. H. W. ， scc and new era for the precast concrete industry ， Proceedings of the First International RILEM Symposium，1999