C55混凝土（共4篇）
C55混凝土 篇1
随着建筑行业的发展, 混凝土泵送高度越来越大, 强度提高, 黏度增大, 造成泵送施工困难, 给整个施工浇筑过程带来一系列技术难题。
1 工程概况
牛栏江特大桥是国家高速公路G85昭通至会泽段的控制性工程之一。主桥上部构造为102m+190m+102m三跨预应力混凝土连续刚构箱梁。设计混凝土强度等级为C55, 主箱梁0~2号段内掺聚丙烯纤维, 泵送最大高度超过130m。
2 配合比设计
2.1 原材料
P·O52.5水泥、F类Ⅰ级粉煤灰、S 95级矿粉、5mm~25mm连续级配碎石、细度模数2.9河砂、饮用水、高性能聚羧酸减水剂。
2.2 配合比初步设计
(1) 水胶比W/B:混凝土配置强度为64.9MPa, 该混凝土用挂篮悬臂浇筑。根据施工工艺和施工工期安排, 要求混凝土7d强度要达到设计强度的100%, 结合以往工程实践经验, 选择水胶比0.27~0.29。
(2) 用水量和胶材用量:根据《公路桥涵施工技术规范》, 参照C60高性能泵送混凝土胶材总量不宜大于530kg/m3, 矿物掺和料不宜小于胶材总量的20%。选取用水量140 kg/m3, 胶材总量在 (483~518) kg/m3之间, 粉煤灰、矿粉占胶材总量的20%, 掺配比例为4:6。
(3) 砂率:根据《公路桥涵施工技术规范》, 泵送混凝土砂率宜控制在35%~45%范围内, 选取砂率为40%。
(4) 外加剂掺量:由于泵送高度超过100m, 设计坍落度为200mm±20mm, 外加剂掺量依据混凝土试拌确定为胶凝材料总量的1.45%。
(5) 根据以上配合比设计参数值, 按照水胶比0.27、0.28、0.29, 混凝土原材用量 (kg/m3) 水泥:粉煤灰:矿粉:砂子:碎石:水:外加剂依次为
(a) 415:41:62:769:1153:140:7.51;
(b) 400:40:60:776:1164:140:7.25;
(c) 386:39:58:783:1174:140:7.00。
所测得坍落度190mm~200mm, 扩展度550mm~560mm, 1h坍落度经时损失5mm~10mm, 3次混凝土拌合物性能基本一致;7d和28d抗压强度 (MPa) 依次为 (a) 60.3、71.0; (b) 56.4、68.6; (c) 53.3、64.8。
根据以上试验结果, 选取 (b) 水胶比为0.28的配合比作为理论配合比。
2.3 配合比验证
根据《公路桥涵施工技术规范》及施工设计说明, 对选定配合比进行强度验证和试泵。6次强度试验验证7d和28d抗压强度均满足施工及配置强度要求, 但在试泵过程中发现泵压上升较快, 泵送出口泌水较多, 特别是在添加聚丙烯纤维后泌水情况进一步加大。对泵送出口混凝土进行取样, 7d抗压强度仅为49.3MPa, 经分析原因为混凝土在高压泵送过程中泌水较多, 带走部分水泥浆液, 造成实际水泥用量减少, 强度下降。
3 配合比优化
3.1 原材料更换
经过更换原材料生产厂家及配合比微调, 均未有效改善其可泵性能。经查阅相关高泵送混凝土资料, 决定采用硅灰替代矿粉进行配合比设计。
3.2 新配合比设计
根据《公路工程混凝土结构防腐蚀技术规范》, 耐久性混凝土硅灰掺量一般不超过胶材总量的8%, 而硅灰推荐用量一般为5%~10%, 故硅灰掺量取5%。同时为了降低因此带来的早期水化热增大和混凝土开裂风险, 将粉煤灰掺量提高到15%, 新配合比中粉煤灰、硅灰掺量为 (d) 78:26; (e) 75:25; (f) 72:24, 其余材料比例不变。
所测得坍落度210mm~220mm, 扩展度600mm~610mm, 1h坍落度经时损失0~5mm, 3次混凝土拌合物性能也基本一致;7d和28d抗压强度 (MPa) 依次为 (d) 61.4、69.6; (e) 58.6、66.0; (f) 54.8、63.4。
根据以上试验结果, 选取 (e) 水胶比为0.28的配合比作为新理论配合比。
3.3 新配合比验证
同样对选定配合比进行强度验证和试泵。6次强度试验验证7d和28d抗压强度均满足施工及配置强度要求, 试泵过程中泵压保持稳定, 泵送连续流畅, 添加聚丙烯纤维后也泵送顺利。对泵送出口混凝土进行取样, 抗压结果也满足要求。确认配合比为水泥:粉煤灰:硅灰:砂子:碎石:水:外加剂=400:75:25:776:1164:140:7.25。
4 原因分析
在泵送混凝土施工中, 硅灰由于比表面积较大, 是矿粉和粉煤灰的40倍之多, 可吸附混凝土中大量自由水而减少泌水, 减少自由水在集料界面上的聚集, 从而提高混凝土的强度和改善混凝土的可泵性。矿粉颗粒表面呈多棱面状, 改善和易性方面不如粉煤灰的微珠效应, 使得混凝土粘聚性增大, 保水性差, 容易泌水。从而在高距离泵送混凝土时泵压增大, 泌水量较多, 造成施工浇筑困难。
5 结语
在本工程实例中, 在矿粉-粉煤灰双掺混凝土不能满足施工需要时, 采用硅灰-粉煤灰双掺达到了预期目的。粉煤灰、矿粉、硅灰作为混凝土掺和料, 在工程应用中各有其优缺点, 应根据实际施工环境、工艺及耐久性要求等, 选择合适的矿物掺和料和掺配比例, 进行优势互补。
参考文献
[1]公路桥涵施工技术规范[S].人民交通出版社, 2011.
[2]公路工程混凝土结构防腐蚀技术规范[S].2006.
[3]杨胜江.水泥及掺合料对混凝土可泵性的影响试验[J].低温建筑技术, 2013, 08 (14) .
[4]李林威.硅灰对混凝土耐久性的影响[J].湖南农机, 2012 (09) :259.
C55混凝土 篇2
提篮拱桥的钢管设计使用C55无收缩混凝土进行填充,要求所配制的混凝土自密实性能较好,而且应具有一定的膨胀性能以补偿混凝土的收缩,以防止出现混凝土与钢管结合不紧密的问题,影响结构的承载能力[1]。钢管混凝土拱桥的施工加载顺序决定了所使用的混凝土应具有较高的早期强度和刚度,以确保拱肋的线性符合设计要求,结合高性能混凝土的特点,将7~14 d的抗压强度、弹性模量作为试配的前期考核依据,要求混凝土弹性模量Ec达到3.60×104 MPa。
1 试验用原材料
水泥采用黄石华新水泥股份有限公司生产的堡垒牌P.O52.5水泥,其物理性能如表1所示;细集料选用湖北巴河河砂,其细度模数为2.8,级配良好;碎石采用湖北武穴郭冲石场生产的5~20 mm连续级配碎石(按二级掺配,其中5~10 mm占40%,10~20 mm占60%),岩相法对碎石碱活性进行分析,结果表明该骨料中没有潜在碱活性的矿物存在。掺合料选用湖北科能环保有限公司生产的Ⅰ级粉煤灰,其物理性能如表2所示;膨胀剂选用江苏博特新材料有限公司生产的JM-ⅢC低碱型混凝土膨胀剂,其物理性能见表3。高性能减水剂选用江苏博特新材料有限公司生产的JM-PCA缓凝高效减水剂,液态,固含量为22.4%,减水率为25.7%(对胶凝材料掺量1%)。以上所有材料的质量均满足铁建设[2005]160号《铁路混凝土工程施工质量验收补充标准》和铁建设[2005]157号《铁路混凝土结构耐久性设计暂行规定》的技术指标要求。
2 混凝土配合比设计
钢管混凝土中的混凝土随着龄期的变化会产生塑性收缩与自收缩为主的收缩变形,致使混凝土的体积减小从而降低钢管混凝土的比例极限和屈服强度,对钢管混凝土的极限承载力有不利影响。钢管拱桥使用的混凝土应具有一定的膨胀性能,在有约束的条件下产生一定的自应力,以补偿混凝土的收缩,因此在钢管混凝土中应掺加一定量的膨胀剂取代部分水泥,使混凝土具有膨胀能力[2,3]。钢管拱桥的混凝土施工采取泵送顶升工艺,因此混凝土拌合物的坍落度应在180~220 mm范围内。
使用正交设计方法进行混凝土配合比设计,寻找混凝土的最佳配合比是较科学的途径。采用三水平四因素正交试验(L9(34))水胶比W/C(A)、砂率Sp(B)、粉煤灰掺量(C) 、膨胀剂掺量(D)作为4个考察因素,每因素取3个试验水平,试验安排如表4所示。
按照表4中所列的配合比拌制混凝土,所得的混凝土性能如表5、表6所示。从表5中可以看出,所配制的各组混凝土工作性能较好,初始坍落度均保持在200 mm以上,经过120 min后,各组混凝土的坍落度依然保持在160 mm以上,能够满足泵送施工要求。
3 结果分析
分析表6可以发现:混凝土的水胶比是影响其抗压强度的主要因素,水胶比降低混凝土的抗压强度提高。混凝土的弹性模量与胶凝材料用量、粗骨料用量有一定关系,影响因素大的是粗骨料的用量,在相同水胶比条件下,粗骨料用量大,混凝土的弹性模量相对较高;在强度相差不大条件下,胶凝材料用量大,弹性模量稍低。水胶比相同的混凝土,随着粉煤灰掺量的增加,混凝土早期强度降低较为明显,后期强度较为接近,这是因为粉煤灰后期与水泥水化反应析出的Ca(OH)2缓慢发生火山灰反应,利于混凝土的后期强度发展。电通量反映了混凝土的耐久性能,电通量受粉煤灰的掺量影响较大,早期粉煤灰在混凝土中仅起填充作用,从而导致混凝土内部结构不够致密,有大量的微孔和裂隙存在,电通量值偏大;在后期,由于粉煤灰的火山灰效应和微集料效应,降低了混凝土的内部空隙率,改善了混凝土的孔结构,提高了混凝土强度和密实性,使得电通量值很小,大大提高了耐久性能。
通过对混凝土的强度和弹性模量两个指标采用正交分析发现,A0.28B38C15和A0.30B38C15均能满足设计要求,综合试验效果、经济效益等因素考虑,选取A0.30B38C15是最好的组合:即W/C=0.30,砂率Sp=38%,粉煤灰掺量15%。改变膨胀剂掺量(8%、10%、12%)进行试验,试验配合比及混凝土性能如表7、表8所示。
分析表7、表8可知,随膨胀剂掺量的增加,混凝土的膨胀率增加,但其强度有所降低;在14 d以前混凝土的膨胀率增长较快,14 d以后混凝土的膨胀率增长缓慢;在水中养护的混凝土其膨胀率比在空气中养护的混凝土膨胀率高。
经过试配后,最终东湖特大桥提篮拱C55无收缩混凝土采用的配合比为水泥∶砂∶碎石∶粉煤灰∶膨胀剂∶水∶外加剂=385∶660∶1 077∶75∶40∶150∶5.0。每立方米混凝土氯离子含量为0.228 kg/m3(<500×0.06%=0.30 kg/m3),总碱含量为2.565 kg/m3(<3 kg/m3),均符合铁建设[2005]160号和铁建设[2005]157号对混凝土质量的要求。
4 混凝土施工控制
原材料准备:拌制混凝土的各种原材料应准备充分。东湖特大桥提篮拱C55无收缩混凝土设计使用方量是606 m3,实际准备按650 m3混凝土用原材料量进行准备。
工程所使用的原材料应严格监控其质量,并根据原材料的质量波动情况调整混凝土的施工配合比。
拌合采用2台HZS120L搅拌机,混凝土生产量80 m3/h,拌合站各种衡器都已检定合格,每次使用前进行零点校核,并进行首盘复核,控制每盘称量偏差。混凝土拌制前,测试河砂、碎石、粉煤灰等原材料的含水量,根据测试结果调整施工配合比。拌合时按顺序加入砂、碎石、水泥、掺合料、膨胀剂搅拌30 s,然后加入水及加外加剂搅拌120 s后卸料,检查试拌混凝土的工作性能。
在混凝土的拌制及浇注过程中,在拌合站和施工现场分别安排2名试验员,对每车混凝土的工作性能进行测试监控,混凝土的泵送垂直高度40 m,对混凝土工作性能要求较高,因此出拌合站时混凝土的坍落度应控制在200~220 mm,现场泵送要求混凝土的坍落度应≥180 mm。对于不能满足要求的(拌合站≤190 mm或≥220 mm;施工现场≤180 mm)混凝土,不能用于泵送顶升施工,以防出现堵管等施工问题。
混凝土泵送顶升采用4台HBT60C砼输送泵,从4个拱脚同时泵送,由于运距较近(2.5 km),每台输送泵由3台输送罐车供料,保证4个部位同时泵料,拱内混凝土的上升速度保持一致,防止钢管拱受力不均。混凝土的泵送施工顺序是先浇筑下管,然后浇筑上管,最后浇筑腹板。
混凝土抗压试件留置60组,弹性模量试件留置12组,膨胀率试件留置6组,分别进行标准养护及同条件养护。
根据施工要求,混凝土强度达到设计要求的90%以上才能进行预应力钢筋的张拉,经过试验,标准条件下养护的混凝土7 d抗压强度为51.5 MPa、同条件养护的混凝土7 d抗压强度达到50.4 MPa,满足施工要求可以进行预应力张拉。
混凝土的标养28 d强度为59.8 MPa,同条件养护28 d强度为57.4 MP,均达到设计强度。28 d混凝土的标养膨胀率为2.41%,空气中养护膨胀率为2.02%,并且都趋于稳定。
5 结 论
水胶比、粉煤灰和膨胀剂掺量是配制钢管混凝土的重要因素,因此,在采用低水胶比,满足无收缩条件下,应加大粉煤灰的掺量,从而降低水泥用量,提高混凝土的耐久性指标。
采用正交设计方法设计C55钢管混凝土,最终配合比为水泥∶砂∶碎石∶粉煤灰∶膨胀剂∶水∶外加剂=385∶660∶1 077∶75∶40∶150∶5.0。
混凝土施工过程中,要严格控制原材料质量,抓好施工过程控制,监测混凝土的性能发展,并根据混凝土性能确定相应的施工进程。
摘要：客运专线桥梁钢管混凝土的施工质量要求较高。通过在试验室进行反复试配、调整以及施工现场的严格控制,较顺利地完成了东湖大桥C55无收缩钢管混凝土的浇注。文章重点介绍了C55无收缩钢管混凝土的原材料选择、配合比优化及施工控制过程。
关键词：客运专线,钢管混凝土,配合比,施工
参考文献
[1]陈宝春.钢管混凝土拱桥[M].人民交通出版社.
[2]王远锋,陈来发.大型钢管混凝土拱桥泵送混凝土配合比设计[J].水利水电快报,2002.
C55混凝土 篇3
关键词：特细砂,配合比,高强度,高流动性,泵送
0 引言
全球经济建设的飞速发展使得土木建筑业空前活跃, 路桥、市政等基础设施建设的工艺水平和施工质量都超越了历史水平, 但与此同时, 资源消耗也十分严重。水泥混凝土是当代最重要的土木建筑材料之一, 而优质河砂资源日益枯竭, 采砂对河道和自然环境造成了不利的影响。当前, 混凝土施工技术不断推陈出新, 骨料的配比指标越来越严格。就拿高强度和高性能混凝土来说, 符合其骨料指标的天然砂越来越难找。我国广大地区蕴藏着大量细度模数在1.5以下的特细砂。在过去的老框框里, 通常将之作为制备低标号、低流动度的混凝土的材料, 或者根本不用, 所以对砂料的利用率一直处在较低的水平。
笔者根据在刚果 (布) 共和国公路桥梁工程施工的实践, 因地制宜, 就地取材的用当地刚果河特细砂和天然特细山砂设计了泵送C55混凝土, 及一系列泵送C50以下混凝土, 对特细砂配制的高流动性混凝土进行了实践应用和理论研讨, 使用输送泵泵送混凝土现浇箱梁和塔柱、墩柱、大体积承台等, 垂直输送距离达到了120多米, 达到了设计和施工应用目的, 取得了非常好的应用效果。
1 工程概述
随着我国对非洲国家大量基础设施的对外援助和投资, 当地气势恢宏的建筑不少都是中国人援建和投标建设的, 非洲国家大量基础工程建设为我们提供了广阔的市场, 因非洲国家工业基础非常落后, 当地自然资源也有限, 对我们工程技术人员提出了更高的要求。
刚果 (布) 布拉柴沿河大道项目位于刚果共和国首都布拉柴维尔, 毗邻刚果河, 连接布拉柴维尔市Bacongo区与Poto-Poto区, 该项目将打通刚果首都布拉柴维尔Bacongo区与Poto-Poto区滨河大道交通, 对于改善区域内交通环境具有重要意义。布拉柴沿河大道新建斜拉桥位于总统府和沿河别墅群之间的走廊地带, 横跨冰川冲沟, 所有结构均处于陆上施工。新建斜拉桥采用双塔双索面半漂浮体系结构形式, 桥梁主跨285m, 主桥全长545m。索塔采用钻石造型, 南塔总高122.2m, 北塔总高119.7m。主梁采用混凝土为C45/C55 (第一个数字指圆柱体抗压强度, 第二个数字指立方体抗压强度) 预应力混凝土, 塔柱混凝土为C40/C50。该桥的建成将为刚果河岸增添一道独特的景观, 也会成为该区域的地标性建筑。
2 试验原材料
我国的《建设用砂GB/T14684-2011》规定按砂的细度模数 (Mx) 大小, 将混凝土用砂划分为粗砂、中砂、细砂, 而特细砂没有具体规定说明, 详见表1。特细砂系指细度模数在1.5~0.7之间, 平均粒径在0.15mm以上的坚硬的石状颗粒。这种砂的特点是比表面积大 (90~120mm2/g) , 比中砂、粗砂大2倍;孔隙率大 (43%~55%) , 比中砂、粗砂大10%~15%;含泥量较中粗砂略高, 大约高0.4%~8.5%, 且颗粒级配差。用这种砂配制的普通混凝土, 称为特细砂混凝土。
2.1 胶凝材料
水泥为当地刚果新水泥公司 (SONOCC) 回转窑生产的P.Ⅱ42.5强度等级水泥。
2.2 细集料
刚果河Manianga Stade (产地) 产特细砂, 最大粒径0.6mm。
2.3 粗集料
碎石为沉积砂岩, 用Kombé (产地) 石料场产5/15和15/25连续级配, 最大粒径为25mm。
2.4 外加剂
为中国黄恒科技有限公司生产的YH-A聚羧酸高性能减水剂, 减水率大于25%。
2.5 水
为当地井水, 各项指标检测合格。
3 配合比确定试配
设计原则:
3.1要求拌和物坍落度达到170mm~230mm, 扩展度大于400mm, 不改变设计用水量, 通过掺加高效减水剂来优化 (调配) 混合料坍落度。
3.2水泥掺量不宜多于500 kg/m3, 砂率控制在25~38%的区间为宜, 否则容易导致混凝土收缩甚至开裂。
3.3要求用水量一般控制在170kg/m3以下。我们经过大量试验和优化特细砂混凝土配合比如表6。
混凝土的和易性:粘聚性较好, 保水性良好无泌水, 坍落度试验时易插捣、抹光。我们在施工中先择了2号配合比, 现场施工满足了图纸设计要求。
4 试验结果与分析
4.1 合理砂率:
用特细砂制配混凝土时, 必须严格控制砂率。用水量以及混凝土强度都与砂率的控制有直接关系。配置混凝土时, 笔者建议先通过试验确定最佳砂率, 严格按混凝土原材料特性逐步进行最佳配合比配置。特细砂的特点是比表面积大, 空隙率大, 吸水量大, 含泥量较中砂略高。
大家一般认为在配制特细砂混凝土时宜采用低砂率和低稠度, 宜配制低流动性 (塑性10~90mm) 及干硬性混凝土 (0~10mm) 。而本文主要探讨用低砂率和高稠度, 配制高流动性泵送混凝土, 特细砂配制高强混凝土的含砂率应比一般中砂基础上降低15%左右。用水量和高效减水剂与混凝土流动性息息相关。而影响相同流动性混凝土用水量的主要因素是骨料的形状、级配、砂率和水泥特性, 否则混凝土就要有较多的含浆量才能满足流动性的要求。
为确定特细砂砂率对混凝土强度的影响, 国标《特细砂混凝土配制及应用规程BJG 19-1965》规定, 必须采用细度模数≥0.7、通过筛孔0.15mm标准筛的量不得大于30%、平均粒径在0.15mm以上的特细砂来制备混凝土。因砂的粒度过细, 不仅水泥用量骤增, 而且混凝土强度显著下降。配制强度等级C25及C30的混凝土, 砂的细度模数宜等于或大于0.9, 且通过筛孔0.15mm标准筛的量不大于15%, 或平均粒径大于0.18mm。重庆市地方标准《特细砂混凝土应用技术规程DB 50/5028-2004》规定:C60及以上混凝土, 细度模数不应低于1.1;C40及以上混凝土, 细度模数不应低于1.0;C35混凝土, 细度模数不应低于0.90;C30混凝土, 细度模数不应低于0.80。我国在大性和重点工程中高强度混凝土中一般都用中砂, 细度模数在2.3~3.1之间。我国《公路桥涵施工规范JTG TF 50-2011》中对高性能、高强度、泵送混凝土宜选用细度模数为2.9~2.6的中砂。2.36mm筛孔的累计筛余量不得大于15%, 300μm筛孔的累计筛余量宜在85%~92%范围内。刚果河特细砂在2.36mm筛孔的累计筛余量百分之百的通过, 300μm筛孔的累计筛余量在85%范围。细度模数在1.2~0.6之间, 平均粒径大于0.15mm。配制特细砂混凝土时, 为减少水泥用量且不降低混凝土性能, 宜采用低砂率, 其合理砂率, 当采用碎石时, 应为25%~38%。现场测坍落度平均在190~230mm, 扩展度大于400mm, 抗压强度平均在60MPa以上。
4.2 水灰比:
高流动性自密实的混凝土的浇筑, 预拌混凝土坍落度达到230mm的发展, 泵送高度150m, 蜂窝、狗洞等质量缺陷得到了有效控制, 混凝土匀质性大大提高。为了施工泵送高流动性混凝土不得不用过量的浆体填充, 较大的掺灰量和掺水量造成浆骨比增大, 加剧了混凝土收缩, 因而需要控制混合料水胶比来提高混凝土的耐久性。为了确保混凝土耐久性到达技术标准, 必须严格控制混凝土用水量。如果混凝土水胶比较低, 则需水量不得大于170kg/m3, 可通过以下措施加以控制:
选用粒形和级配优良、含泥量低的粗骨料以及低需水量的矿物掺和料, 配以质量上乘的外加剂, 严格控制混合料温度, 严防收缩裂缝。混凝土凝结硬化时, 加水量越多, 水分流失越严重, 混凝土收缩量也会逐渐增大。这是导致特细砂混凝土极易产生收缩裂缝的主要原因。另外, 水分大量散失会造成混凝土孔隙率增大, 进而降低筑件强度和耐久性。若掺水量不超过150kg/m3, 就能有效减少收缩裂缝。由于单位用水量的增加造成混凝土更容易产生干燥收缩, 为防止混凝土的干燥收缩, 若能在使用特细砂的时候同时采取上述措施, 在一定程度上可以减小混凝土的体积收缩。
4.3 外加剂:
大量水分吸附于砂粒表面, 使得混凝土拌合物较为干稠, 与相同配合比的中砂混凝土相比需要更多的拌和用水量, 在配制特细砂混凝土时, 掺加复合型缓凝高效减水剂 (如高减水率、引气剂、保坍泵送剂等) 以降低混凝土单位用水量和降低水化热峰值, 采用适当的外加剂可以提高混凝土流动性, 因此在保持混凝土流动性不变的情况下还可以减少水泥浆的数量, 降低成本并且减少混凝土的干燥收缩。
4.4 加强养护:
为保证特细砂混凝土强度的正常发展和减少收缩起见, 必须加强养护工作。成型后因表面砂浆较多, 硬化过程中易产生裂缝, 故应进行浇注后立即抹面, 覆盖土工布等加强早期洒水保湿养护, 保持表面润湿, 使混凝土内部水分蒸发流失的量减少, 养护时间应比粗、中砂混凝土适当延长养护期, 养护时间不少于7天, 可有效地防止起砂和减少干燥收缩, 防止裂缝的产生。
5 结论
综合以上所述, 通过试验分析特细砂粒径, 不同材质的特细砂的基本物理材性, 采用现代混凝土配合比设计理念, 研究了特细砂混凝土配合比的设计原则。通过分析砂率含量、用水量、高效外加剂对特细砂高性能混凝土在工作性和力学性能上的影响, 确定砂率含量的范围;通过对特细河砂和天然特细山砂混凝土性能的对比试验, 结果表明特细砂完全可以替代天然中、粗砂配制高性能高强度、高流动性泵送混凝土。在使用特细砂的时候可能会出现一系列的问题, 对混凝土的强度、和易性以及耐久性等都会产生一定的影响。因此, 对于建筑施工企业而言, 在使用特细砂时应特别注意, 但只要采取适当的措施, 这些问题是可以解决的。通过对以上配合比设计技术研究, 为今后类似的条件配制高标号混凝土配合比设计提供了参考, 更能促进我国混凝土技术广泛的进步。可采用特细砂配制泵送C60以上高强度、高流动混凝土, 对我国大面积推广使用特细砂具有显著的社会和经济效益。
建议采用高掺粉煤灰等掺和料, 可适当掺加占胶凝材料总量30%以上的粉煤灰等, 以改善混凝土的和易性和耐久性。我国应修定原来特细砂规范, 如特细砂物理技术指标的含泥量检测, 应采用砂当量和亚甲蓝进行评定是否更合理等, 以促进特细砂在混凝土中全面推广应用。
工程实践照如图1和图2。
参考文献
[1]和郁.特细砂混凝土泵送技术[J].杨凌职业技术学院学报, 2008 (03) .
[2]李光瑞.特细砂混凝土的力学性能研究[D].郑州大学, 2007.
C55混凝土 篇4
1 试 验
1.1 原材料
水泥: 42.5 级普通硅酸盐水泥, 其化学成分及主要物理力学性能指标分别见表1和表2。矿物掺合料:I 级粉煤灰, 它们的化学成分见表1。粉煤灰细度(0.045 mm方孔筛筛余) 6.9%, 比表面积444.7 m2/kg,含水量0.23%, 需水量比94%。集料: 粒级5~25 mm连续级配石灰岩碎石和细度模数2.9的河砂。碎石与河砂的物理力学性能试验结果见表3。外加剂: BASF SP-8CR高效聚羧酸减水剂, 固含量20%, 碱含量0.75%, 减水率28%。纤维:美国希尔兄弟化工公司生产的DURA聚丙烯纤维(PPF),长度19 mm,直径48 μm,束状单丝。
1.2 方法
1) 拌合物性能
按GB/T 50080—2002《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》进行测试。
2) 力学性能
混凝土强度依据DL/T 5150—2001《水工混凝土试验规程》进行测定, 抗压强度与劈拉强度试件尺寸为150 mm×150 mm×150 mm 立方体。
3)抗裂性能
大板法试件尺寸为600 mm×600 mm×63 mm的平面薄板,边框内设6,间距60 mm的双排栓钉,长度分别为50 mm和100 mm 2种栓钉间隔分布。模具底板采用厚度为15 mm的复合板,并在底板上铺一层聚乙烯薄膜,防止试件水分从底面蒸发损失。塑性收缩开裂试验流程图(大板法)如图1所示。
2 配合比设计步骤与设计流程
2.1 混凝土配合比设计目标
为保证箱梁不因模架线形的变化而产生裂纹,混凝土在移动模架前端(高端) 向后端(低端) 浇筑过程中不得初凝,根据计算混凝土的初凝时间要大于20 h;为了满足施工要求,箱梁混凝土要求目标坍落度(220±10) mm,坍落扩展度500~550 mm,坍损每小时不大于20 mm。同时混凝土绝热温升小于55 ℃。强度等级C55。
2.2 原材料的选择
原材料的选择对于混凝土的抗裂性能具有十分重要的作用,研究表明混凝土中用粉煤灰部分取代水泥,可以降低水化温升,减小温度应力,因而对于配制薄壁箱型结构高强泵送抗裂混凝土较为有利。控制掺量的情况下,聚丙烯纤维可以阻止新拌混凝土中集料沉降,从而减少毛细管通道,同时增加硬化混凝土的韧性,减少混凝土塑性收缩裂缝和沉降裂缝。采用优质聚羧酸减水剂可以增大减水率的同时使新拌混凝土具有良好的坍落度保持性能,对于降低水灰比,从而减小水泥用量,降低水泥水化热具有至为关键的作用。同时外加剂的选取对于调整混凝土的凝结时间和控制早期强度有着较大影响。而骨料的性质则对于混凝土的弹性模量、导热性能等有着较大的影响。
2.3 工作性及力学性能
通过理论计算和试配采用水泥392 kg/m3,粉煤灰98 kg/m3,水157 kg/m3,砂760 kg/m3,碎石1 050 kg/m3的配合比,比较掺用不同掺量的聚丙烯纤维和外加剂对新拌混凝土工作性、硬化混凝土力学性能和混凝土塑性收缩开裂的影响。
配合比设计如表4所示。其中配合比X-1~X-4保持减水剂掺量一致,比较PPF掺量对混凝土工作性的影响。配合比X-5~X-7通过增加减水剂的掺量来控制混凝土流动性与X-1基本一致,即初始坍落度(220±10) mm,初始扩展度500~550 mm。
从表4可以看出:在减水剂掺量相同的条件下,掺入一定量的聚丙烯纤维,对混凝土新拌物工作性影响显著,主要表现为扩展度减小,流动性变差;适当提高减水剂掺量,可以使得掺加聚丙烯纤维的混凝土新拌物与基准混凝土(不掺聚丙烯纤维)新拌物工作性保持一致。 同时,掺入一定量的聚丙烯纤维,混凝土抗压强度略微降低,劈拉强度显著提高,7 d、28 d抗压强度最大分别只降低了6.1%、4.3%,7 d、28 d劈拉强度最大则分别提高了14.1%、14.2%。
聚丙烯纤维对混凝土劈拉强度的影响主要体现在纤维的阻裂效应。混凝土从无缺陷理想状态来讲,其抗压强度、劈拉强度的增长幅度应该是基本一致的,之所以聚丙烯纤维增强混凝土劈拉强度,主要是由于混凝土结构内部存在不同的原生微裂缝,在结构形成过程中,而掺聚丙烯纤维阻止了这些裂缝的引发,从而减少了裂缝源的数量,并使裂缝尺度变小,降低了裂缝尖端的应力强度因子,缓和了裂缝尖端应力集中程度,这就能充分提高混凝土的抗劈拉强度;聚丙烯纤维对混凝土抗压强度的影响主要体现在纤维的界面效应。由于聚丙烯纤维的不亲水性,纤维-基材界面往往具有更高的水灰比,这将造成聚丙烯纤维-基材界面呈现薄弱界面,对混凝土抗压强度不利,混凝土抗压强度不升反降。
2.4 大板法抗裂评估
综合考虑了经济可行性与技术可行性,将空白样、20%粉煤灰、20%粉煤灰和0.75 kg/m3PPF的配合比用大板法进行了塑性收缩开裂的抗裂评估,配合比见表5,试验结果见表6。
从表5、表6可知:
1)掺20%的粉煤灰,可以提高混凝土的抗裂性能,抗裂等级由空白样的Ⅳ级提高到Ⅱ级,虽然单位面积上开裂裂缝数目增加了15%,但单位面积上的总开裂面积降低了42%,由此可见,粉煤灰对混凝土抗裂性能的改善作用主要体现在细化裂缝上。
2) 掺加0.75 kg/m3后的聚丙烯纤维后,混凝土的抗裂性能明显改善,单位面积上的裂缝数目和总开裂面积分别降低了68%和83%,聚丙烯纤维对混凝土抗裂性能的改善作用除了细化裂缝外,还可以阻止混凝土中原生裂缝的发生和扩展。
3 结 论
a.本配合比选用的聚丙烯纤维对混凝土的工作性有一定程度的影响,主要表现为流动性变差,扩展度减小,需要增加一定掺量的减水剂来保证工作性。相同工作性下聚丙烯纤维对混凝土抗压强度影响不大,劈拉强度影响显著。掺量从0.6%增加到0.9%,28 d抗压强度最大只降低4.3%;28 d劈拉强度最大则提高了14.2%。
b.选用X-6的配合比为本大跨箱梁混凝土配合比,聚丙烯纤维掺量一定,保持较好工作性需要的减水剂量适中,强度满足要求,抗裂性能良好,为抗裂Ⅱ级,技术合理,经济可行。
参考文献
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