高效混凝土配比设计与施工控制技术.docx

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1、C50高性能混凝土配合比设计和施工控制技术肖希新屈文强伴随社会经济的发展，山区经济建设也随社会大潮而突飞猛进，山区高速公路的修建也是日新月异，质量规定也越来越高。面对中国就样一种多山国家，面对这样一种前景广阔的市场，我们深深感到这是路桥人的一种机遇,也是一种挑战！混凝土是现代土建工程中最重要的建筑材料，据估计，我国每年的混凝土年用量达5亿立方米以上。近几年来，伴随工程发展的需要，在大高度，大跨度，大荷载等方面，混凝土发展展现出由高强混凝土（HSC）向高性能混凝土（HPC）发展趋势。这重要是由于高强度混凝土自身存在的缺陷不符合和不能满足工程的需要，其重要缺陷包括：（1）脆性，易于开裂和忽然破坏；

2、（2）由于水灰比小带来的工作性（流动性，可泵性，均匀性等）差；（3）单位水泥用量大带来的稳定性和经济性问题；（4）由于体积稳定性差（收缩，膨胀）带来日勺耐久性问题。而高性能混凝土则克服了以上缺陷，具有易于浇注，捣实而不离析，高超的、能长期保持的力学性能，高初期强度，高韧性，体积稳定，在寒冷环境中使用寿命长等长处。因此虽然在不良的构造细节和施工条件下，高性能混凝土也能增强混凝土构造的可靠性。高性能混凝土与高强度混凝土相比，从单一重视强度到工作性，耐久性与强度并重，还可根据工程规定，突出一二种性能，而这靠老式的组分，一般的拌合，浇注与养护措施是不也许配制出的。高强高性能混凝土是混凝土技术的一种重要

3、发展方向，它适应现代工程构造向大跨、高耸、重载发展和承受恶劣环境条件的需要，符合现代施工技术采用工业化生产（工厂预拌混凝土,工厂预制构件）的规定。然而，虽然目前高强高性能混凝土试验室的配制已到达一定的水平，但在实际工程中应用日勺却并不是太广，究其原因重要有三点：一是各地水泥差异比较大，与外加剂之间的相融性、可掺性不一;二是施工现场与试验室环境相差太大，三是高强高性能混凝土在用料和配制技术上与低强混凝土之间存在主线差异。考虑到以上原因及C50高性能混凝土对本项目的特殊意义，我部认为研究C50高性能混凝土的配合比设计并对施工技术进行总结，不仅能处理工程项目的就地取材的难题，对后来进行类似桥梁项目日

4、勺施工也能提供一定的技术支撑和保障，并且具有较大的推广前景和重要的经济价值并为工程设计人员提供参照和可资遵照意见。一、C50高性能混凝土配合比设计1、水泥混凝土的形成原理及优缺陷1.1水泥混凝土强度形成原理水泥混凝土是由水泥及粗、细集料和水按合适比例拌合，在需要时掺加合适日勺外加剂、掺合料等配制而成。其中水泥起胶凝和填充作用，集料起骨架和密实作用，水泥与水发生化学反应而生成具有胶凝作用的水化物（重要是3Cao2SiO23H20胶体），将集料颗粒紧密粘结在一起，通过一定凝结、硬化后形成的人造石材。1. 2水泥混凝土的长处混凝土具有许多长处，可以根据不一样的而规定配制不一样性能的混凝；在凝结前具有

5、良好日勺可塑性，可以浇筑成多种形状和大小日勺构件或构造物；与钢筋有牢固的粘结力，能制作钢筋混凝土构造和构件；硬化后有比较高的强度和良好耐久性；其粗、细集料可以就地取材，便于减少成本。2、高强高性能混凝土的设计规定及原材料的设计参数1.1 混凝土的设计规定混凝土强度等级必须满足公路桥涵施工技术规范及施工图纸箱梁、T梁设计规定，28天立方体抗压配制强度到达59.9MPao混凝土在克服远距离运送的条件下很好的满足现场施工的规定，混凝土的塌落度应控制在140mm以上，且新拌混凝土出厂后Ih内基本无塌落度损失。根据协议工期规定，箱梁、T梁的施工周期应控制在7天左右，每片梁浇注养生5天后必须进行张拉作业，

6、因此混凝土5天张拉强度必须到达设计强度的I90%(45MPa)o考虑隆昌地区夏季炎热、冬季寒冷的实际气候条件，混凝土应具有很好的温差适应性能。2. 2原材料的设计参数集料混凝土中集料体积大概占混凝土体积的70%,由于所占的体积相称大，因此集料的质量对混凝土的技术性能和生产成本均产生一定的影响，在配制C50高性能混凝土时，对集料的强度、级配、表面特性、颗粒形状、杂质含量、吸水率等，必须认真检查，严格选材，尤其对水泥与混凝土强度等级比值的选用关系到水灰比的大小(即每立方米水泥用量)。这样才能配制出满足技术性能规定的高强混凝土，同步又能减少混凝土的生产成本。a、细集料砂材质的好坏，对高强混凝土的拌合

7、物和易性的影响比粗集料要大。优先选用级配良好的江砂和河砂比较洁净，含泥量少，砂中石英颗粒含量较多,级配一般都能符合规定。山砂一般不能使用，山砂中含泥量较大且具有较多的风化软弱颗粒。砂的细度模数宜控制在之间。试验中我们发现当砂的细度模数不不小于2.5时，在同等条件下拌制的混凝土拌合物显得太粘稠，不利于施工中振捣，且细砂在满足相似和易性规定时，增大了水泥用量。这样不仅增长了混凝土的成本，并且影响混凝土的技术性能，如混凝土的耐久性、收缩裂缝等；当砂日勺细度模数在3.3以上时，轻易引起新拌混凝土的运送浇筑过程中离析及保水性能差，从而影响混凝土日勺内在质量及外观质量。C50混凝土细度模数控制在之间最佳。

8、此外尚有注意砂中杂质的含量，不如云母、泥的含量过高，不仅影响混凝土拌合物的和易性，并且影响混凝土的J强度、耐久性，引起混凝土的收缩裂缝等其他性能。含泥量不超过2%,云母含量不不小于1虬根据以上指标，结合隆昌地区实际状况，项目部决定采用泸州小关门码头日勺中粗砂，其技术指标见下表：细集料技术指标规格颗粒级配工区中砂筛孔尺寸(mm)9.54.752.361.180.60.30.150.075合计筛余规范值(%)一0-100-2510-5041-7070-9090-100一合计筛余检测值(%)02.716.732.257.985.296.899.4细度模数2.83其他物理技术指标表观密度(kg/m3)

9、紧装密度(Kgm3)堆积密度(kg/mj)泥块含量(%)含泥量(%)27501770165400.7b、粗集料粗集料时强度、颗粒形状、表面特性、级配、杂质的含量、吸水率对C50混凝土的强度有着重要影响。首先，配制C50混凝土对粗集料的强度的选用是十分重要的，高强度的集料才能配制出高强度的混凝土。应选用质地坚硬、洁净的碎石。其强度可用岩石立方体强度或碎石的压碎指标值来测定，岩石的抗压强度应比配制的混凝土强度高50%o一般用碎石压碎指标值来间接鉴定岩石的强度与否满足规定。碎石的压碎指标值应（不不小于20%）。另一方面，粗集料的颗粒形状、表面特性对C50混凝土日勺粘结性能有着较大的I影响。应选用近似

10、立方体的碎石，其表面粗糙且多棱角，针片状总含量不超过8%.混凝土强度形成过程中最微弱的环节就是水泥石和集料界面的粘结，只有当集料的表面粗糙、粒径适中，才能提高了混凝土的粘结性能，从而提高了混凝土的抗压强度。再者，集料的级配也是影响混凝土强度的一项重要原因。集料的级配是指各粒径集料互相搭配所占的比例，其检查的措施是筛分。级配是集料一项重要的技术指标，对混凝土的和易性及强度有着很大的影响。研究表明，最大粒径增大时，石子的总表面积减少，因此包裹其表面时所需的水泥浆体也减少，可节省水泥，且在一定的J和易性及水泥用量下可减少用水量而提高强度，但当需配制高强度混凝土（不小于C40）时，使用粗集料最大粒径超

11、过31.5mm时，对强度并没有好处，由于此时由于减少用水量而获得的强度提高被大粒径骨料导致的不均匀性和较少的粘结面积的不利影响所抵消。配制C50混凝土最大粒径不适宜超过25mm,因此C50高强度混凝土一般的水泥用量在420-500kgr3,水泥浆较富余，由于大粒径集料比同重量日勺小粒径集料表面积要小，其与砂浆的粘结面积对应要小，其粘结力要低，且混凝土的均质性差,因此一般状况下大粒径集料不也许配制出高强高性能混凝土。集料的级配要符合规定且集料的空隙要小，尽量选用体积密度较大者使用。最终，集料中的泥土、石粉的含量要严格控制，其含量大，但不影响混凝土拌合物日勺和易性，并且减少混凝土的强度，影响混泥土

12、的耐久性，引起混凝土日勺收缩裂缝等。其含泥量要不不小于1%.根据以上指标，项目部通过认真选择料场，考虑到隆昌地区没有高强岩石的特殊状况，决定采用永川石场(离项目部大概80公里左右)的5-2OmnI石灰岩，其技术指标见下表：粗集料技术指标规格颗粒级配5-20mm石灰石筛孔尺寸31.526.519169.54.752.36底合计筛余规范值()一00-10一40-8090-10095-100一合计筛余检测值(%)004.621.746.297.299.1100其他物理技术指标表观密度(kgmi)紧装密度(kgm3)堆积密度(kgm3)针片状含量(%)含泥量(%)2730161715081.70.3泥

13、块含量(%)结实性(%)压碎值指标(%)吸水率(%)母料抗压强度(MPa)01.69.60.5105水泥优先选用旋窑生产其强度等级不要低于42.5的硅酸盐水泥或一般硅酸盐水泥，旋窑生产日勺水泥质量稳定。水泥的质量越稳定，强度波动越小。在C50高强混凝土调配过程中，我部发现用重龙P.042.5标号水泥拌合混凝土时往往需要更多日勺水，硬化后生成更多微弱的氢氧化钙，多出日勺水分蒸发后形成大量日勺孔隙，很大程度上影响混凝土的强度和耐久性，不利于高强混凝土日勺配制，且初期强度不能满足现场施工规定。项目部通过认真研究，决定采用质量稳定的拉法基P.042.5R水泥。其重要技术指标见下表：水泥技术指标规格物理

14、性能指标拉法基P.042.5R表观密度(kgm3)细度(%)原则稠度(%)比表面积(m2kg)31452.827.8391初凝时间(min)终凝时间(min)3天抗折强度(mpa)3天抗压强度(mpa)1952565.931.228天抗折强度(mpa)28天抗压强度(mpa)安定性(沸煮法)一8.650.6合格一2.2.3减水剂减水作用是表面活性剂对水泥水化过程所起的一种重要作用。减水剂是在不影响混凝土工作性的条件下，能使单位用水量减少；或在不变化单位用水量的状况下，可改善混凝土的J工作性；或同步具有以上两种效果，又不明显变化含气量的外加剂。目前，所使用日勺混凝土减水剂都是表面活性剂，属于阴离

15、子表面活性剂。水泥和水搅拌后，产生水化反应，出现某些絮凝状构造，它包裹着诸多拌和水，从而减少了新拌混凝土口勺和易性(又称工作性，重要是指新鲜混凝土在施工中，即在搅拌、运送、浇灌等过程中能保持均匀、密实而不发生分层离析现象的性能)。施工中为了保持所需的和易性，就必须对应增长拌和水量，由于水量的增长会使水泥石构造中形成过多的孔隙，从而严重影响硬化混凝土的物理力学性能，若能将这些包裹日勺水分释放出来，混凝土的用水量就可大大减少。在制备混凝土日勺过程中，掺入适量减水剂，就能很好地起到这样的作用。混凝土中掺入减水剂后，减水剂的憎水基团定向吸附于水泥颗粒表面，而亲水基团指向水溶液，构成单分子或多分子层吸附膜。由于表面活性剂的定向吸附，使水泥胶粒表面带有相似符号的电荷，于是在同性相斥日勺作用下，不仅能使水泥一水体系处在相对稳定的悬浮状态,并且，能使水泥在加水初期所形成的絮凝状构造分散解体，从而将絮凝构造内的水释放出来，到达减水的目的。减水剂加入后，不仅可以使新拌混凝土的和易性改善，并且由于混凝土中水灰比有较大幅度的下降，使水泥石