C60高强高性能混凝土配合比设计技术研究 [复制链接]

苏传菊，孙养俊(中国水利电力对外公司，北京100011)„òËD¡Ð÷bbs.3c3t.com* _ËXx‰-ûv
   　摘要：为了满足某工程中采用的高强高性能混凝土在施工中的要求，通过掺入水泥含量5％的抑制荆，来抑制混凝土的碱骨料反应；掺入7O k rIl3的粉煤灰，增强了混凝土的和易性和可泵性，降低了混凝土的水化熟，提高了混凝土的耐久性，同时粉煤灰的掺入对碱骨料反应也有一定的抑制作用，给出了该高强高性能混凝土配合比材料用量，分析了该配合比的特点和混凝土在搅拌过程中的质量控制标准。谊项研究对类似工程情况具有借鉴作用。„òËD¡Ð÷bbs.3c3t.com* _ËXx‰-ûv
　　关键词：高强高性能混凝土 配合比设计 混凝土可泵性碱骨料反应 耐久性„òËD¡Ð÷bbs.3c3t.com* _ËXx‰-ûv
0 引言„òËD¡Ð÷bbs.3c3t.com* _ËXx‰-ûv
　　近年来，预应力钢筋混凝土技术已在国内外铁路桥梁及水利水电工程中得到广泛应用，道路桥梁的跨度越来越大、结构越来越复杂，水工闸门启闭机大梁、厂房吊车梁等结构越来越轻巧和经济。随着钢铰线强度的提高和锚具技术的改进，预应力钢筋混凝土简支梁、预应力钢筋混凝土连续刚构梁等结构物对混凝土强度的要求也越来越高。某预应力混凝土工程建筑物，根据工程的特点，要求配置高强高性能混凝土来进行施工，梁体混凝土的设计标号为C60。1 高强高性能混凝土的关键技术问题高强高性能混凝土在施工中要解决下列技术问题：①低水灰比，大坍落度。②坍落度损失问题，混凝土在运输的过程中，其坍落度随时间的增加而减小。③混凝土可泵性问题。④对原材料的选择必须对本地区所能得到的所有原材料进行优选，它们除了要能达到设计性能指标外，还必须质量稳定，即在施工期内主要性能不能有太大的变化。⑤ 一般来说，工时的质量控制和管理方面，在试验室配置出符合要求的高强混凝土相对比较容易，但是要在整个施工过程中均要求混凝土稳定，就比较困难了。„òËD¡Ð÷bbs.3c3t.com* _ËXx‰-ûv
　　一些在普通情况下不太敏感的因素，在低水灰比的情况下会变得相当敏感，这就要求在整个施工过程中必须注意各种条件、因素的变化，并且要根据这些变化随时调整配合比和各种工艺参数。„òËD¡Ð÷bbs.3c3t.com* _ËXx‰-ûv
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2 骨料方案的比选„òËD¡Ð÷bbs.3c3t.com* _ËXx‰-ûv
　　该工程所用的当地碎石质量稳定，施工中容易进行控制，但通过对当地碎石进行碱活性检验，评定为活性骨料，如采用当地碎石必须掺入水泥含量5％ 的抑制剂，抑制混凝土的碱骨料反应。C60混凝土每立方米中的碎石用量为1 075 kg，折合成体积为0．707 m3(1 075 kg／1 520 kg／m3(碎石质量密度))，需掺入水泥含量5％的抑制剂，每立方米抑制剂用量为24 kg。通过经济核算，每立方米C60混凝土当地碎石及抑制剂的综合单价稍低于外地碎石的综合单价，另外，外地碎石质量较难控制，通过比选，施工中混凝土配合比采用当地碎石。„òËD¡Ð÷bbs.3c3t.com* _ËXx‰-ûv
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3 C60高性能混凝土的研制„òËD¡Ð÷bbs.3c3t.com* _ËXx‰-ûv
3．1 高性能泵送混凝土配合比的选定„òËD¡Ð÷bbs.3c3t.com* _ËXx‰-ûv
　　本工程混凝土标号为C60，经反复试验选定的配合比见表1。C60混凝土设计水灰比为0．354；设计水胶比为0．309；设计塌落度为180 200 toni。经过试配，C60高性能泵送混凝土的7 d平均强度达到58．3MPa，28 d平均强度达到66．8 MPa。„òËD¡Ð÷bbs.3c3t.com* _ËXx‰-ûv
3．2 配合比的特点„òËD¡Ð÷bbs.3c3t.com* _ËXx‰-ûv
　　为确保本配合比高性能指标的实现，在配制时采用了以下措施或原则：„òËD¡Ð÷bbs.3c3t.com* _ËXx‰-ûv
实际施工时采用的水灰比为0．351，水泥用量485kg／113(同等级强度的普通配合比水泥用量规范规定可达到500 kg／m3)，保证了混凝土的高耐久性和高强度，同时降低了混凝土的水化热。„òËD¡Ð÷bbs.3c3t.com* _ËXx‰-ûv
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表1 C60混凝± 每立方米材料用量表„òËD¡Ð÷bbs.3c3t.com* _ËXx‰-ûv
材料种类 　　　材料型号 　　　　　　用量／kg 　　材料掺量，％„òËD¡Ð÷bbs.3c3t.com* _ËXx‰-ûv
水泥 　　　　　普通硅酸盐52.5 　　　　480„òËD¡Ð÷bbs.3c3t.com* _ËXx‰-ûv
砂子　　　　　 中砂　　　　　　　　　 631„òËD¡Ð÷bbs.3c3t.com* _ËXx‰-ûv
碎石          　　 5—25 mm连续级配　　　1075„òËD¡Ð÷bbs.3c3t.com* _ËXx‰-ûv
水　　　　　　 饮用水标准               　　 170„òËD¡Ð÷bbs.3c3t.com* _ËXx‰-ûv
粉煤灰 　　　　I级 　　　　　　　　　   70„òËD¡Ð÷bbs.3c3t.com* _ËXx‰-ûv
减水剂 　　　　XP．Ⅱ 　　　　　　　　3.36　　　　 0.7„òËD¡Ð÷bbs.3c3t.com* _ËXx‰-ûv
缓凝剂　　　　 M2S 　　　　　　　　　 4.8 　　  　  1.0„òËD¡Ð÷bbs.3c3t.com* _ËXx‰-ûv
抑制剂                DZ．5A                             24                   5„òËD¡Ð÷bbs.3c3t.com* _ËXx‰-ûv
注：材料掺量为占水泥量的掺量。„òËD¡Ð÷bbs.3c3t.com* _ËXx‰-ûv
　　掺入水泥含量5％ 的抑制剂，抑制了混凝土的碱骨料反应。抑制剂里的主要成分是硅粉，由于硅粉颗粒极细，能改善混凝土拌合物的和易性，增加粘聚力，减少离析，增强可泵性。所以掺加抑制剂后水泥浆体中的毛细孔会相应减小，从而能提高密实性、抗渗性和耐久性。„òËD¡Ð÷bbs.3c3t.com* _ËXx‰-ûv
　　混凝土中骨料的最大粒径为25 film，符合高性能混凝土配制原则。掺入7O kg／ 的粉煤灰，增强混凝土的和易性，降低混凝土的水化热，使其具有改善混凝土拌和物和易性的作用，减少了混凝土的泌水量，减少了骨料下部水囊的形成，由于其减水作用，掺量愈大混凝土用水量愈少，自由水量愈少，在干燥过程中可失去的水分愈少，可以减少混凝土的干缩变形。提高了水泥与骨料的粘结强度，改善了混凝土的力学性能，且提高了混凝土的强度。粉煤灰等量取代水泥后，降低了混凝土的胶凝材料用量和水泥用量，使混凝土内部发热量降低，减少了产生温度裂缝的可能性。因此，使用I级粉煤灰，可改善混凝土的体积稳定性和密实性，使温度裂缝减少，提高混凝土的耐久性。同时粉煤灰的掺入对碱骨料反应也有一定的抑制作用。„òËD¡Ð÷bbs.3c3t.com* _ËXx‰-ûv
3．3 混凝土搅拌过程中的质量控制„òËD¡Ð÷bbs.3c3t.com* _ËXx‰-ûv
　　根据施工规范对高性能混凝土的要求，混凝土中的原材料要严格进行控制，细骨料应采用级配良好的中砂。细度模数为2．6—2．9，并用洗砂机对进场中砂进行清洗，清洗后砂子的含泥量<1％；粗骨料使用坚硬、级配良好的当地产碎石，骨料的抗压强度>110MPa，含泥量<1％ ，针片状颗粒含量<5％ ，骨料的最大粒径<25 toni。„òËD¡Ð÷bbs.3c3t.com* _ËXx‰-ûv
　　混凝土采用强制式拌合机进行拌合，而且拌制时采用“二次投料法”的拌合施工工艺进行施工。其拌合施工工艺如下：先投入粗骨料和细骨料，加入7O％的水，拌合30 s，然后投入水泥继续拌合，最后再加入粉煤灰、抑制剂和减水剂以及剩余的3O％的水量拌合，每盘混凝土的拌合时间《2 min，从而达到提高水泥砂浆与砂子界面粘结强度的目的。„òËD¡Ð÷bbs.3c3t.com* _ËXx‰-ûv
　　由于混凝土中掺入的外加剂较多，为防止施工人员在疲劳作业时漏掺或掺量变动过大而严重影响混凝土的质量，特在每次混凝土搅拌前将每种外加剂以及粉煤灰都称量好并单独装入易识别的小袋中，以方便分次投放。„òËD¡Ð÷bbs.3c3t.com* _ËXx‰-ûv
　　高强混凝土，尤其高强泵送混凝土的施工过程中，材料、拌和、运输、浇筑等每个环节均可能对质量产生影响，所以必须做好混凝土施工过程的质量控制，确保混凝土质量。„òËD¡Ð÷bbs.3c3t.com* _ËXx‰-ûv
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4 实施效果„òËD¡Ð÷bbs.3c3t.com* _ËXx‰-ûv
　　采用I级粉煤灰和品质优良的高效减水剂，最大限度地降低了混凝土的用水量，降低了混凝土绝热温升和干缩，提高了混凝土的抗裂性和施工和易性；掺加抑制剂，有效地抑制了混凝土碱骨料反应，提高了耐久性。采用当地碎石掺加抑制剂比采用外地碎石节约资金约2O余万元，而且混凝土质量得到了有效的控制，完全满足了设计的要求。实现了设计的目标。„òËD¡Ð÷bbs.3c3t.com* _ËXx‰-ûv