混凝土毛面處理新工藝
2005-05-13 00:00
[摘 要]“毛面劑法”是—種功效高的水泥混凝土毛面處理新工藝，其工藝優(yōu)于傳統(tǒng)的混凝土毛面處理方法，也不同于一般的“緩凝劑”法，并且避免了傳統(tǒng)法的種種缺陷。sK—H毛面劑呈中性，無毒無味，安全可靠，對人體、鋼筋、環(huán)境、混凝土均無不利影響。毛面劑在工程應用中取得了良好的效果。
[關(guān)鍵詞]混凝土 施工縫 毛面
前言
由中國水利水電第三工程局施工研究所研制的SK—H系列混凝土毛面劑，專門用于水泥混凝土施工縫的毛面處理。其使用效果明顯優(yōu)于傳統(tǒng)的人工打毛、風鎬鑿毛、風砂槍沖毛、高壓水沖毛等混凝土施工縫的毛面處理方法，是一種功效高的混凝土毛面處理新工藝。它有別于傳統(tǒng)的緩凝劑處理法，避免了直接用緩凝劑處理毛面的種種缺陷。SK—H毛面劑已在小浪底、大峽、萬家寨、安康等工程中獲得應用，取得了比較好的使用效果。
1 混凝土毛面處理方法
1.1 傳統(tǒng)方法
對于大體積混凝土澆筑分縫的處理，傳統(tǒng)的處理方法為人工鑿毛、風鎬打毛、風砂槍和高壓水沖毛。這些方法普遍存在著勞動條件差、強度大、功效低、進度慢和混凝土損失大的缺點。如以3m為一個澆筑層計算，一般浪費已澆混凝土1％以-上；如果澆筑層薄，或采用在混凝土初凝之前用水沖的辦法，則損失更大。另外機械打毛容易造成深層混凝土的松動和裂縫，降低混凝土的整體性，與毛面處理的初衷相悖。
國外比較流行的機械處理方法如高壓水沖毛(水壓達35MPa以上)、機械式鋼絲刷刷毛等雖然工效高，但工藝過于復雜、造價高、配套設(shè)備(如高壓噴嘴、高壓管接頭)加工困難，不適合我國國情。
1.2 “緩凝劑”法
針對傳統(tǒng)方法的種種缺點，曾有施工單位采用檸檬酸、糖蜜、木鈣及其它緩凝減水劑等水溶性物質(zhì)，來處理混凝土平、立面施工縫。其大致方法是將上述物質(zhì)配置成一定濃度的溶液，將此溶液均勻涂刷在模板上(施工縫為豎向時)或噴灑在新澆筑的混凝土表面上(施工縫為水平向時)，使之形成緩凝層。經(jīng)10～20小時后，待緩凝層以內(nèi)或以下的混凝土硬化到一定的強度，用水沖刷形成毛面。這種方法根據(jù)實際使用經(jīng)驗，主要有以下缺點：
1)此類溶液普遍存在著對模板、混凝土表面吸附性差的弱點，實際應用中極難做到均勻涂刷或噴灑，導致倉面呈“花臉狀”，還需二次處理；
2)由于不能做到均勻涂刷或噴灑，使得局部摻量難以控制。眾所周知，混凝土中緩凝劑。的摻量有比較嚴格的限制，若超過限量，則對混凝土的后期強度有負面影響。比如當糖蜜的摻量大于1％時，混凝土將長期酥松不凝，大于4％時，R28強度僅為不摻的1／10左右，木鈣也有類似的情況；
3)可沖毛時間難以適應實際施工的需要。實際施工立面拆模時間不可能均保證在緩凝劑有效期以內(nèi)。因為影響拆模時間的因素較多，如結(jié)構(gòu)受力的影響、工序的影響等。
4)檸檬酸對鋼筋、混凝土、人體均有較強的腐蝕性。糖蜜、木鈣對環(huán)境有一定的污染，其殘留物對模板的膠著性很強，難以清洗。
1.3 “毛面劑”法
1.31 毛面劑的作用機理
其作用機理分為兩個方面：一方面是利用毛面劑中的主劑成分在水泥及其水化物表面上的吸附作用，與水泥反應生成不溶層，延緩水泥凝結(jié)和硬化；另一方面是利用其內(nèi)部輔劑的載體及緩釋作用使其有效性僅作用于混凝土表層、有效時間滿足實際施工工序銜接的要求。
1.3.2 施工工藝
1)非模板面：非模板面指在澆筑混凝土時不需要架立模板的倉號表面，一般指平面。非模板面的施工工藝為：新澆混凝土表面平整后，隨即將毛面劑覆涂在混凝土表面，覆涂量每m²約0．4～1．0kg，收倉后1至7天內(nèi)均可用0．1～0．3MPa常壓水沖毛。
2)模板面：模板面指在澆筑混凝土時需要架立模板的倉號表面，一般為豎直面、曲面、頂面等。模板面的施工工藝為：將毛面劑涂刷在模板內(nèi)側(cè)，覆涂量每平米約0．4～0．6kg，然后澆筑混凝土，拆模后常壓水沖毛(最長期限為7天)。
2 SK—H系列毛面劑的特性
在研制混凝土毛面劑的過程中，其原則是以安全、保證質(zhì)量為基礎(chǔ)的前提下追求省時、省力和高效。所以，混凝土毛面劑的配制及合成所用的原材料對混凝土及環(huán)境無不利影響和無毒害是配方選擇的必要條件。
2.1 物理、化學性質(zhì)
配制好的混凝土毛面劑為黃色漿液、無氣味、無毒；易溶于水，呈中性，PH值為6．5~7．5之間。毛面劑在各種不利環(huán)境下的使用性能穩(wěn)定。毛面劑在0℃時開始凍結(jié)，但解凍后其性能不變。試驗方法如下：
試驗一：將涂有毛面劑的混凝土試件放入-5℃的低溫箱，凍結(jié)3天，再移至10℃的室溫下解凍24小時，用0．1MPa左右的壓力水沖洗試件，仍可出現(xiàn)理想的毛面；
試驗二：將毛面劑涂刷在模板上(木模或鋼模均可)，待其干燥后再澆混凝土，1～7天拆模沖洗，均能得到理想的毛面。
2.2 殘留物對混凝土性能的影響
2.2.1 通常情況下，夾帶毛面劑的混凝土表層被沖刷干凈，為了驗證毛面劑在施工時因不慎滯留混凝土表面而混入新澆、未凝混凝土中后，對混凝土性能的影響，將混凝土毛面劑按水泥用量的0％、0．1％、0．3％、0．5％、2％、6％等六種摻量加入混凝土拌合物中，然后成型養(yǎng)護，進行不同齡期的抗壓、劈裂抗拉強度的對比試驗，結(jié)果見表1、(表中數(shù)值分子為強度值，分母為強度比?！翱估睘榕芽估瓘姸?。)
試驗結(jié)果表明，當毛面劑的摻量在6％以下時，無論是純水泥混凝土還是摻有粉煤灰的混凝土，總的趨勢是早期強度偏低，且有隨摻量的增加，齡期愈短強度愈低的趨勢。但28天強度又十分接近不含毛面劑的混凝土強度，這說明殘留在混凝土的少量毛面劑不會對混凝土主要力學性能構(gòu)成影響。
2.2.2 將毛面劑按水泥砂漿試件中水泥用量的0．1％、0．3％、0．5％三種摻量摻入到砂漿試件中，成型養(yǎng)護后用立式收縮儀測其脹縮率，測量精度為0．01mm，試驗結(jié)果見表2。
試驗結(jié)果表明，摻0．1％毛面劑的試件，其28天齡期根本不收縮。摻0．3％毛面劑的試件28天齡期收縮-l.71乘以10的負4次方。無膨脹現(xiàn)象。
2.2.3 酸堿度試驗
毛面劑PH值為6．5~7．5，呈中性，因此與混凝土反應后不會改變混凝土的酸堿度，因此，使用毛面劑不會導致混凝土碳化的加劇。將混凝土試塊和鋼筋浸入配制好的毛面劑中，經(jīng)過不同的時段分別觀測試件表面并秤重，結(jié)果未發(fā)現(xiàn)有異?，F(xiàn)象，說明毛面劑不會對鋼筋或混凝土產(chǎn)生任何酸性或堿性反應的危害。試驗結(jié)果見表3、表4。
表1 抗壓及劈裂抗拉試驗結(jié)果（單位：Mpa）
|
摻量
齡期 |
0% |
0.1% |
0.3% |
0.5% |
備注 | ||||||||
|
抗壓 |
抗拉 |
抗壓 |
抗拉 |
抗壓 |
抗拉 |
抗壓 |
抗拉 |
二級配C20混凝土，525#水泥摻木鈣及引氣劑 | |||||
|
R7 |
15.5/100 |
1.24/100 |
15.3/99 |
1.12/90 |
13.7/88 |
1.07/86 |
14.6/99 |
12.9/104 | |||||
|
R14 |
24.15/100 |
1.52/100 |
21.8/90 |
1.55/95 |
20.7/86 |
1.51/99 |
22.3/92 |
1.66/109 | |||||
|
R28 |
28.21/100 |
2.18/100 |
27.4/97 |
2.25/103 |
27.1/96 |
2.36/109 |
28.0/99 |
2.48/114 | |||||
|
摻量
齡期 |
0% |
2% |
6% |
二級配，C15混凝土，525
#純大壩水泥、摻木鈣及引
氣劑。 | |||||||||
|
抗壓 |
抗拉 |
抗壓 |
抗拉 |
抗壓 |
抗拉 | ||||||||
|
R7 |
13.4/100 |
1.43/100 |
14.6/109 |
1.34/94 |
11.7/87 |
1.28/90 | |||||||
|
R14 |
19.0/100 |
1.60/100 |
21.3/112 |
1.98/124 |
17.5/92 |
1.24/77 | |||||||
|
R28 |
26.7/100 |
2028/100 |
28.4/106 |
2.58/113 |
21.5/81 |
2.1/92 | |||||||
|
摻量
齡期 |
0% |
2% |
6% |
二級配，C15混凝土，525
#純大壩水泥，摻30％粉煤
灰，木鈣及引氣劑。 | |||||||||
|
抗壓 |
抗拉 |
抗壓 |
抗拉 |
抗壓 |
抗拉 |
| |||||||
|
R7 |
11.5/100 |
1.21/100 |
11.4/99 |
1.32/109 |
9.03/79 |
11.4/94 | |||||||
|
R14 |
19.0/100 |
1.60/100 |
21.3/112 |
1.98/124 |
17.5/92 |
2.1/92 | |||||||
|
R28 |
26.7/100 |
2.28/100 |
28.4/106 |
2.58/113 |
21.5/81 |
2.1/92 | |||||||
表2 縮脹試驗結(jié)果
|
摻量
(%) |
標準棒長
(mm) |
試件讀數(shù)(mm) |
試件長度變化 |
膨脹率
*10-4 | ||||||
|
基準長 |
3天 |
7天 |
9天 |
11天 |
15天 |
28天 | ||||
|
0.1 |
175 |
175.21 |
175.21 |
175.21 |
175.21 |
175.21 |
175.21 |
175.21 |
0 |
0 |
|
0.3 |
175 |
175.26 |
175.26 |
175.25 |
175.25 |
175.24 |
175.24 |
175.23 |
-0.03 |
-1.7 |
|
0.5 |
175 |
175.20 |
175.20 |
175.18 |
175.18 |
175.18 |
175.18 |
175.18 |
-0.02 |
-1.14 |
表3 Ph值試驗結(jié)果
|
|
不涂毛面劑 |
涂毛面劑 |
24小時沖洗 |
備注 | |
|
PH值 |
純水泥 |
13 |
13 |
13 |
用Ph值試紙測定 |
|
摻粉煤灰 |
12 |
12 |
12 | ||
表4 腐蝕性試驗結(jié)果
|
|
1天 |
3天 |
7天 |
14天 |
28天 | |
|
混凝土 |
重量(g) |
117 |
117 |
117.2 |
117.4 |
117.4 |
|
外觀 |
無變化 |
無變化 |
無變化 |
無變化 |
無變化 | |
|
鋼筋 |
重量(g) |
194.4 |
194.2 |
194.2 |
194.2 |
194.2 |
|
外觀 |
無變化 |
無變化 |
無變化 |
無變化 |
無變化 | |
2.3 對施工縫抗拉強度的影響
試驗采用40cmX 40cmX 40cm的試件，先成型試件的下半部分，養(yǎng)護兩天采用不同的方法處理施工縫，然后進行上半部分混凝土成型。養(yǎng)護28天后再作縫面劈裂抗拉強度試驗，試驗結(jié)果見表5。
表5 劈裂抗拉強度試驗結(jié)果
|
試樣狀態(tài) |
混凝土劈裂抗拉強度 | ||
|
R7 |
R14 |
R28 | |
|
一次成型正常試塊 |
1.6/100 |
2.2/100 |
2.5/100 |
|
兩次成型,人工鑿毛 |
0.9/56 |
1.8/82 |
2.2/88 |
|
兩次成型,毛面劑處理 |
1.0/63 |
1.8/82 |
2.3/92 |
上述試驗結(jié)果表明，用毛面劑處理的施工縫和用人工鑿毛處理的施工縫，在同樣的試驗條件下，抗拉強度十分近似，而且規(guī)律也比較清楚。故認為在同等施工條件下，用毛面劑法代替其它方法處理混凝土施工縫不會降低混凝土的整體性。
2.4 社會效益和經(jīng)濟效益
使用混凝土毛面劑處理混凝土平立面施工縫，不僅能改善工人勞動條件、減輕工人勞動強度；提高工效、加快進度和提高新老混凝土結(jié)合面質(zhì)量，而且經(jīng)濟效益顯著。經(jīng)濟對比見表6。
表6 不同混凝土毛面處理方法經(jīng)濟對比
|
處理方法 |
每100m²消耗直接費 |
間接費
(元) |
混凝土損失費(元) |
總費用
(元) | ||||
|
人工費(元) |
機械費(元) |
材料費(元) |
其他費(元) |
合計(元) | ||||
|
毛面劑 |
20.94 |
0 |
150 |
10 |
180.94 |
16.28 |
350 |
547.22 |
|
工人鑿毛 |
244.11 |
0 |
15 |
15 |
274.11 |
232.99 |
1050 |
1557.1 |
|
風鎬鑿毛 |
93.9 |
234 |
17.2 |
5 |
350.10 |
31.51 |
1050 |
1431.61 |
3 工程應用實例
1998年6月該毛面劑在小浪底水利樞紐工程三條明流洞邊墻混凝土澆筑中應用。該邊墻分段分層澆筑，層高3m，層間按水平施工縫處理，因混凝土標號高(C70,配比見表7)，早期早期強度高，所以人工鑿毛不但拖延工期，而且造成很大的浪費。改用毛面劑工藝后，加快了工期，節(jié)約了成本。以3#明流洞0+420～0+440樁號左邊墻第三層為例統(tǒng)計如下：
倉面積：1.5X20＝30m³毛面劑用量：12kg涂刷毛面劑耗用工日數(shù)：1／8(工日)X2(人)＝0.25(工日)沖刷毛面耗用工日數(shù)：l／4(工日)X2(人)＝0.5(工日)用水量：6m³因沖毛形成混凝土棄渣：0.3m³
表7 6m³C70混凝土材料用量表
|
材料名稱 |
525#水泥(kg) |
水
kg |
砂(kg) |
礫石(kg) |
冰
(kg) |
硅粉
(kg) |
粉煤灰
(kg) |
減水劑 | |||||
|
粗 |
細 |
5~20 |
20~40 |
VZ |
NN |
LVZ |
LNN | ||||||
|
用量 |
1140 |
100 |
490 |
1475 |
1795 |
1630 |
180 |
102 |
250 |
4200 |
12900 |
3000 |
12880 |
4 結(jié)束語
混凝土毛面劑是混凝土毛面處理工藝的革新。該劑呈中性，無毒無味，安全可靠，對人體、鋼筋、環(huán)境、混凝土均無不利影響。價格便宜，使用方便，有一定的推廣實用價值。
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