耐久性高强混凝土在高层建筑上的应用
高强混凝土(HSC)的主要特征之一就是它内部水化后的水泥浆体结构致密,毛细孔隙不连续,因此它的耐久性非常好。
由于智能建筑、耐久性混凝土获得了认可,一些大的建筑公司将重点不仅放在经济利益上,而且也开始关注现在和将来通过热质量的环境可持续性、稳定性及灵活的建筑设计等问题。建筑物的存续时间越长并且一直保持使用,它的可持续性就越久,这种看法已经逐渐被大家认可。
在英国要求高强混凝土的抗压强度超过C50、C60的这种观念很流行,像C70、C85的混凝土强度等级都不算是特殊的。
Hanson混凝土公司在英国境内已经投资建成了多家混凝土搅拌站,主要生产高强混凝土,并且有能力保证混凝土材料的按时供应。本文讲述的两个工程都是Hanson混凝土公司将高强混凝土用于高层建筑的成功案例。
依尔福的先锋站建筑施工中采用了超过400立方米的C70、C85高强混凝土,这些混凝土都是Hanson混凝土公司位于达格南区和维多利亚区的搅拌站供应的。先锋站是一座31层的住宅型连接塔建筑,有279个公寓、地下停车场,以及一楼、一二楼之间的中间层、二楼、三楼的商铺。
Hanson混凝土公司重点是供应高强混凝土拌合物,根据情况采用专业的传统处置技术。这个工程表明高强混凝土可以很好的应用在高层建筑中,采用高强混凝土可以使建筑有更多选择,如可以减小支撑垂直荷载的柱的尺寸,进一步增多了较低楼层的使用空间。
使用高强混凝土可以减少模板的使用数量,缩短拆除时间及减少支撑的使用,这样也增加了承包商的利润。从混凝土设计来看,使用高强混凝土可以减少钢筋保护层;如采用相同厚度保护层的话,钢筋混凝土的耐久性会增强。
位于克罗伊登市詹姆士街著名的IYLO项目,采用了超过250立方米的C90(立方体抗压强度)混凝土,这些混凝土都是Hanson公司位于温布尔登、旺兹沃思和塞文奥克斯的搅拌站供应的。
IYLO建筑将会成为克罗伊登市的标志性建筑,并且使这个城市焕发新的活力。这是一座22层的住宅型建筑,拥有183个公寓、8间顶层公寓和3间复式顶层公寓,今年将建造完成。建筑外形看起来像两个半椭圆相互滑行。
250立方米的C90混凝土浇筑高强混凝土柱和楼板,用以承载上层楼板的重量。250立方米混凝土中,有239立方米是单独浇筑的。
这个工程的柱和墙还采用了350立方米的C50、C60混凝土,也是由Hanson公司位于温布尔登和旺兹沃思市的搅拌站供应的。
高强混凝土的要素是好的材料、有效管理和对质量的可靠保证。有关技术专家认为,过程控制需要通过确保采用正确的配合比、适当的方法进行有效拌制。Hanson混凝土公司采用的配合比是在西卡公司的帮助下,通过大量严格的试验室试验和现场试验而获得的。
在采用大量高强混凝土的地方都是需要有相当严格的、经过试验的计划,目的是为了应对这种混凝土在预拌、计量、开裂和供应中出现的问题和偶然事件。由Hanson混凝土公司供应的克罗伊登市詹姆士街IYLO项目的混凝土强度超过90兆帕立方体抗压强度毫无困难,实际28天强度超过115兆帕,56天有10兆帕的增长。混凝土浇筑过程也很顺利,并且满足规范的各项要求。
先锋站项目和詹姆士街的项目所用的混凝土配制中都掺有矿渣微粉(GGBS)和硅灰。混凝土中加入等量或规定量的矿渣微粉,可以增强抗硫酸盐侵蚀,减少氯离子扩散。对于高强混凝土,掺加矿渣微粉,可以进一步减少发生碱骨料反应的风险,降低早期温升,减少微裂缝的产生,促进后期强度的发展。就显著减少混凝土碳排放量而言,掺加矿渣微粉(GGBS)的混凝土是混凝土发展的方向。
高强混凝土主要是通过使用化学外加剂而实现的,大部分都采用高性能减水剂、流变助剂和缓凝剂等。现在外加剂的技术发展方向是更好的按照要求的水灰比配制早期强度和最终强度,以配制出符合要求的混凝土。这主要归功于基于聚羧酸脂(PCE)的高效减水剂的发展。
基于聚羧酸脂(PCE)的外加剂可以改善混凝土的各种性能。这个可以通过改变聚合物链、形状和长度来实现,因此,水泥会反絮凝,其中的水就被释放出来了。这使得水泥颗粒可以更自由的移动,改善水泥的水化。水泥颗粒更多有效运动是由位阻和静电排斥所造成的。
聚羧酸减水剂可以进一步提高其性能,像同时掺加缓凝剂,可以减慢水泥水化,使混凝土有更多时间放置、密实和成型,以及掺加流变助剂,使材料更匀质。
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