无收缩混凝土配合比设计及施工控制Word格式.docx

1、表2 砂性能指标坚固性%3.46轻物质含量%0.50.30硫酸盐及硫化物含量%0.24云母含量%0.230.020.01有机物含量颜色应不深于标准色比标准色浅吸水率%20.73细度模数/2.8含泥量%2.00.6泥块含量%0.252.2.3 碎石粗骨料应选用球形粒形、吸水率低、空隙率小、级配合理、质地均匀坚固的洁净碎石，并严格控制针、片状含量、含泥量、泥块含量，选用非碱活性粗骨料。试验选用湖北武穴郭冲石场5-20mm连续级配碎石，按二级掺配。表3 碎石性能指标53.14表观密度kg/m327100.26紧密密度kg/m316700.046紧密空隙率%40380.2针、片状含量%3.5压碎指标值

2、%107.1岩石抗压强度MPa106碱活性试验采用岩相法，没有发现骨料含有碱活性的矿物存在2.2.4 粉煤灰混凝土中加入粉煤灰，可改善混凝土的工作性能，降低干缩变形和水化热，减小水泥用量，提高混凝土的耐久性。粉煤灰要选产量稳定、性能稳定的电收尘原状灰。试验选用湖北科能环保有限公司生产的级原状粉煤灰。表4 粉煤灰性能指标细度%124.8碱含量%1.073.00.87游离CaO含量%1.0CaO含量%3.84烧失量%含水率%需水量比%1009028天抗压强度比%70932.2.5 膨胀剂膨胀剂应作为细掺料等量取代部分水泥，在高性能混凝土中掺入适量膨胀剂，可在约束条件下有膨胀而产生一定的自应力，以补

3、偿水泥的干缩和由于低水胶比造成的“自生收缩”，并在限制条件下增长强度。试验选用江苏博特新材料有限公司生产的JM-C低碱型混凝土膨胀剂。表5 膨胀剂性能指标试 验 项 目 标 准规定值试验结果试 验结 果细 度12 6.7MgO含量%5.02.41402160.050.057d2031.34044.60.750.673.56.25.58.7限制膨胀率（水中）0.0250.030空气中21d-0.020-0.0100.100.072.2.6 外加剂外加剂应选用与水泥相容性好,减水率高、高增强、低收缩，坍落度损失小，适量引气，能提高混凝土的自密性，能明显改善或提高混凝土耐久性并且性能稳定的产品。试验

4、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。表6 外加剂性能指标减水率 2025.7含气量%3.03.2Na2SO4含量%坍落度保留值（mm）30min18018560min1501650.20抗压强度比%1301421251551.64120133对钢筋锈蚀应说明对钢筋无锈蚀无锈蚀相对耐久性指标%（200次）8092PCA缓凝高效减水剂的相容性试验结果JM-PCA掺量%水泥净浆流动度/mm初始静置30min30min流动度损失静置60min60min流动度损失0.72602537243170.82692645256130.928828327991.0304305-129861

5、.13068287191.228025由表7试验结果可知,该减水剂与水泥相容性良好,掺量在1.0%以上时水泥净浆的流动性能已趋于稳定,掺量1.0%时流动度损失最小,为最佳掺量。2.2.6 水试验采用饮用水。2.3 配合比优化2.3.1混凝土的拌合物性能按普通混凝土拌合物性能试验方法标准（GB/T50080-2002）进行，混凝土的力学性能按普通混凝土力学性能试验方法标准（GB/T50081-2002）进行，混凝土耐久性按铁路混凝土工程施工质量验收补充标准铁建设2005160号进行。其力学性能和耐久性试验均采用标准试件。混凝土试拌所用原材料在使用前24h放入成型室内，室内温度控制在（202）,相

6、对湿度控制在70%-90%。考虑混凝土施工是采取泵送顶升工艺，拌合物坍落度设计为180220mm，混凝土的配制强度为64.9MPa。2.3.2 配合比试配采用L9（34）正交试验进行，即三水平四因素正交试验，选定水胶比W/C（A），砂率Sp（B），粉煤灰掺量（C），膨胀剂掺量（D）作为四个考察因素，每因素取3个试验水平。表8 试验按三水平因素正交试验安排组号水胶比W/CA砂率SpB粉煤灰C膨胀剂D水泥kg砂碎石粉煤灰膨胀剂外加1#0.2815413659107580431505.362#4020103756901035107543#4212338721995134644#34066810901

7、00605.005#33570010516#741102375507#0.326771105117474.698#343718107670569#33775094表9 新拌混凝土拌合物作性能测试结果密度Kg/m3含气量%坍落度mm初始90min120min2h损失h:min24203.419518011：14：3024153.321020519010：13：24053.122055241017024032152417175352406002412452408试验条件：温度（202）,湿度90%。从表9可以看出，新拌混凝土拌合物的坍落度损失与膨胀剂的掺量有关系，掺量越大，坍落度损失越大。而混凝土

8、的凝结时间受粉煤灰、膨胀剂的掺量的影响不大，都能满足施工的要求。表10 正交试验混凝土的学性能和耐久性指标抗压强度MPa弹性模量（104MPa）电通量/C14d56d45.453.157.662.068.43.343.583.824.27186151742.150.455.860.965.63.313.744.17163948241.848.657.762.33.273.323.704.15198240.747.752.959.263.13.513.693.914.35156942443.150.856.360.465.73.503.944.42205939641.549.253.358.86

9、4.63.423.544.36163842040.446.849.752.259.83.283.353.684.16213039338.943.447.150.956.43.113.244.11149446739.344.148.852.358.13.333.594.1316724402.3.3试验结果分析水胶比是影响高性能混凝土抗压强度的主要因素。高性能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，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。粉煤灰的掺量对混凝土前期强度影响较小，对后期强度影响较为

10、明显，这是因为优质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，利于后期强度的增加。高性能混凝土耐久性指标电通量主要受粉煤灰的掺量影响较大，早龄期粉煤灰仅起填充作用，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。通过对强度和弹性模量采用正交分析是A0.28B38C15和A0.30B38C15均能满足设计要求，但从试验效果、经济效益以及对胶凝材料总用量来考虑，选取A0.30B38C15是最好的组合：即

11、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。表11 改变膨剂掺量试验结果序号水泥碎石外加剂1385660107751.860.165.9258.2336547.555.461.3表12 自由膨率试验结果序号坍落度mm自由膨胀率（10-4）水中养护空气中养护142811:1.462.042.452.482.502.071.982.122.342.201.4010:1.732.262.893.082.922.062.392.301.542.733.203.522.762.092.282.432.561.68从表11、12可知，随膨胀剂掺量增

12、加，膨胀率增加，而强度有所降低。膨胀大部分发生在14d以前，以后只有微小的膨胀，28天趋于稳定。水中养护膨胀较空气中养护的大。终上试配可以得出，东湖特大桥提篮拱C55无收缩混凝土采用了序号1的配合比，即： 水泥:砂:碎石:粉煤灰:膨胀剂:水:外加剂=385:660:1077:75:40:150:每m3混凝土氯离子含量为：0.228 kg/m3（5000.06%=0.30 kg/m3）;总碱含量为：2.565kg/m3（3 kg/m3） 均符合高性能混凝土要求。3 混凝土施工控制原材料准备：各种原材料要准备充分。东湖特大桥提篮拱C55无收缩混凝土设计方量是606m3,实际准备按620m3准备原材

13、料。原材料经试验检测，质量情况都在配合比设计要求的可控制范围以内。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，对砂、碎石、粉煤灰含水量测试，并据测试结果出具施工配合比。拌合的投料顺序为：砂+碎石+水泥+掺合料搅拌30s，加水，再加外加剂搅拌120s，卸料。检查试拌混凝土：工作性能良好，坍落度测试210mm,含气量3.3%。考虑混凝土的运输时间在10-20分钟内，外界温度19-23，湿度大于70%，这与设计试配配合比的环境条件基本一致，因此到达现场的坍落度能满足施工的要求。在混凝

14、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，对每车混凝土的坍落度进行测试监控，混凝土的泵送垂直高度40米，泵送坍落度控制在180200mm，因此在拌合站控制坍落度在200220mm，现场泵送180mm。对于测试不能满足要求的（拌合站190mm或220mm;施工现场180mm），不能用于泵送顶升，应废弃。混凝土泵送顶升采用4台三一HBT60C砼输送泵，从4个拱脚同时泵送，由于运距较近（2.5km），每台输送泵由3台7m3的输送罐车供料，保证4个部位同时泵料，拱内砼上升速度保持一致，防止钢管拱受力不均。混凝土的泵送顺序是先下管，再上管，最后是腹板。混凝土抗压试件留置了60组，弹性模

15、量试件留置了12组，膨胀率试件留置了6组，都分别留了标养与同条件试件。根据施工要求，测试了标养7天抗压强度为51.5MPa、同养7天为50.4 MPa，同条件养护10天抗压强度为52.6 MPa、弹性模量为3.97104 MPa，达到了设计要求的90%以上强度可以张拉的条件。经试验测试标养28天强度为59.8 MPa，同条件养护28天强度为57.4 MPa均达到了设计强度。28天标养膨胀率为2.41%，空气中养护膨胀率为2.02%，并且都趋于稳定。4 试验体会水胶比、粉煤灰和膨胀剂掺量是钢管混凝土的关键和重要因素，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。客运专线钢管混凝土作为高性能混凝土，其发展、应用前景很好，要严格控制原材料质量，抓好施工过程控制，保证施工产品使用年限达到100年以上。参考文献:1钢管混凝土拱桥（第二版）.陈宝春.人民交通出版社2大型钢管混凝土拱桥泵送混凝土配合比设计.王远锋.陈来发.水利水电快报（2002）3高性能混凝土吴中伟.廉惠珍.中国铁道出版社.作者简介：陈昌杰（1970），男，工程师，1995年毕业于西南交通大学李 波（1974），男，工程师，1998年毕业于西南交通大学