用碎屑配制的C50高性能混凝土在预应力张拉结构中的应用.pdf

用碎屑配制的C 5 0 高性能混凝土 在预应力张拉结构中的应用 陈建大’ 金立 刘文博。 王克琼’ 王直平 1 ． 上海建工材料工程有限公司 上海 2 0 0 0 8 6 ；2 ． 上海外经集团控股有限公司 上海 2 0 0 0 3 2 ； 3 ． 上海众合检测应用技术研究所有限公司 上海 2 0 0 0 6 5 摘要：德黑兰北部高速公路位于伊朗北部山区，该地区地质条件复杂，地形险峻 ，常发生地质灾害，非常不利于公路 桥的建设。以此为背景 ，介绍了该项目中C 5 0 高性能混凝土在预应力张拉结构中的设计与研究，选择以碎屑代替河砂配 制混凝土，并通过不同的配合比性能最优的混凝土。通过严谨的设计与研究，确保了桥体结构的施工质量，使工程得 以顺利完工 ，亦为类似工程提供借 鉴。 关键词：德黑兰北部高速公路 C 5 0 混凝土 碎屑配合比 预应力张拉结构 中图分类号：T U 5 2 8 ．3 1 文献标识码：B 文章编号：1 0 0 4 - 1 0 0 1 ( 2 0 1 4 ) 0 8 — 0 9 8 4 0 3 Ap p l i c a t ion o f C5 0 Hig h P e r f o r ma n c e Co n c r e t e Pr e p a r e d b y De b r i s t o Pr e s t r e s s e d T e n s ion i n g St r u c t u r e Ch e n J i a n d a ’ J i n L i p i n g L i u We n b o 。 Wa n g K e q i o n g ’ Wa n g Zh i p i n g 1 ． Sh a n g h a i J i a n g o n g En gin e e r i n g Ma t e r i a ls Co． ， L t d． S h a n g h a i 2 0 0 0 8 6 ； 2． Ch i n a SF E CO Gr o u p Sh a n gh a i 2 0 0 0 3 2 3 ． Sh a n g h a i Z h o n g h e T e c h n o l o g y Re s e a r c h a n d Ap p l ic a t i o n o f De t e c t i n g Co ． ， L t d ． Sh a n g h a i 2 0 0 0 65 1 工程概况 德黑兰北部 高速公路连接伊朗首都德黑兰和北部里海 旅游城市查卢斯，全长约1 2 0 k m，其中一期工程路线全长 3 1 ． 4 8 k m。该线路地 处伊 朗北部 山区 ，路线经过地 区最高 海拔3 2 5 0 m，沿线地形困难 ，地质复杂 ，沿线多为悬崖峭 壁 ，地震活动频繁 ，地表植被较 少，雨量稀少，在个别标 段有雪崩等灾害。 2 混凝土配合 比设计工作难点 本项 目设计桥 梁 共2 2座 ，设计 C5 O混凝 土方量 为 1 8 9 1 0 m 。其 中，B R 一 6 特 大桥上部结构设计 为大跨度波 形钢腹板P C 组合连续箱梁，设计C 5 0 混凝土量为8 1 8 5 m ， 且均为泵送混凝土，最大泵送高度达8 0 m。 混凝土配合比设计难点有： ( a)水泥问题 ：伊 朗本地水泥强度偏低 ，而钢腹板 P C 组合连续箱梁C 5 0 混凝土需要5 d 之内预应力强度要求不 低于4 5 M P a ，而且 由于无粉煤灰掺入，使用单一水泥胶结 料易造成水泥用量偏大、水化热高而易产生箱梁裂缝。 ( b) 天然河砂 问题 ：由于没有合格品质的河砂 ，所 使用的水洗古河道砂存在级配不良、颗粒偏粗 的现象，因 aL _ | —一 作者简介：陈建大 ( 1 9 8 2 一)，男，硕士研究生，工程师。 通讯地址：上海市黎平路2 0 4 号技术中 b , 2 0 5 室 ( 2 0 0 0 8 6 )。 收稿 日期：2 0 1 4 — 0 6 — 1 8 9 8 4 I 建 筑 旆 工第 3 6 卷第 8 期 此造成 了混凝土浆体包裹面不足、混凝土易泌水离析 、混 凝土黏聚性不良以致泵送 困难等质量问题 ，不仅如此 ，由 于水洗古河道价格 太高 ，混凝 土还会产生成本难以控制的 问题。 ( C)石屑 问题 ：现场加工的石屑存在细度模数大、 石粉含量高等缺陷 ，若使用常规方式配制所需要的混凝土 时，则该石屑对C 5 0 混凝土在施工和 强度性能方面都存在 很大不利影响。 ( d) 外加剂问题 ：一 方面 ，当前 已有的粉状萘 系外 加剂存在减水率偏低 、混凝土保坍功能不佳等特点 ，易造 成 混凝 土性能不稳定 ，坍落度损失大 ，导致现场 泵送 困 难 。 3 C 5 0 高性能混凝土的配制技术n { 3 ． 1用萘系配制C S 0 高性能混凝土 3 ． 1 ． I 用天然河砂 配制C5 0 的混凝土性能对 比 表 1 用天然河砂配制C 5 0 混凝土的配合 比 试件 水 水泥 砂 石子 外加剂 编号 K e r m a n B o j n o u r d 河砂 碎屑 5 ～ 2 5 m m 5 —1 6m m Z WL - I V萘系 聚羧酸 l l 9 3 4 9 5 0 7 5 8 O 9 0 4 1 0 0 4 ． 9 5 O 2 1 9 3 4 9 5 0 8 8 0 0 8 8 2 1 o 0 5 ． 9 4 0 从表1 、表2 的c 5 0 混凝土工作性和强度可知 ，当采用 不同的砂率来配制时 ，在用水量和外加剂掺量不到位的情 况下，对应的混凝土的工作性和强度都 受到较大的影响， 但是按照上述的强度数据 ，本配合 比不能满足工程所需要 的5 d 达~ I] 4 5 MP a 的预应力张拉条件。 表2 用天然砂 配制C 5 0 混凝土的强度和工作性能 坍落度， 扩展度 强度／ MP a 试件编号 初始 4 5 m l n 3 d 5 d 7 d 2 8 d l l 7 0 ／ 5 0 5 5 0 3 2 4 4 3 ．4 4 8 ． 1 5 6 ．8 2 I 5 O ， 3 3 0 无状态 2 7 ．7 3 8 ． 8 | | 3 ． 1 ． 2 不 同碎屑掺 量对 混凝土工作性和强度 的影响 表3 不同碎屑掺量配制C 5 0 混凝土的配合比 试件 水 水泥 砂 石子 外加剂 编号 K e n n a n B o j n o u r d 河砂 碎屑 5 ～ 2 5 m 瑚 5 一 l 6 m m Z WL — I V 萘系 聚羧酸 5 1 9 3 4 95 0 6 2 0 2 00 8 oo I o o 5． 94 0 6 l 93 4 95 0 4 2 0 40 0 8 00 1 OO 6． 44 0 7 l 9 3 4 9 5 0 4 8 0 3 4 0 8 0 0 l 0 o 6 ． 1 9 0 表4 不同碎屑掺 ■配制C 5 0 混凝土的强度和工作性能 坍落度／ 扩展度 强度／ MP a 试件编号 初始 4 5rain 4 d 5 d 7d 2 8 d 5 2 O 0 ， 5 1 5 l o o 3 8 ．5 ／ ／ 5 3 ． 9 6 2 l 0 ／ 4 3 5 8 5 3 8 ．2 ， ／ 5 0 ． 4 7 1 9 5 ／ 5 3 5 1 4 0 3 0 ．2 ／ ／ 4 8 -3 注：编号为7 的试块成型和拆模后试块抹面不到位，存在尺寸变小以及边角破碎等 缺陷。 从上述2个表格 的C 5 0 混凝土工作性和强度 可知，在 由2 5 ％、4 0 ％和5 0 ％的碎屑部分取代天然砂配制c 5 0 混凝土 时 ，混凝土的工作性在碎屑取代量为4 0 ％8 ,- ] - ，性能较好 ， 只是对应的强度偏低。 3 ． 1 ． 3 不 同厂 家的水泥对C 5 0 混凝土性 能的影 响 表 5 不同水泥厂 家配制C 5 0 混凝土的配合比 试件 水泥 砂 石子 外加剂 编号 水 K c r m a n B o j n o u r d 河砂 碎屑 5 — 2 5 m m 5 ～ 1 6 m m Z WL — I V 萘系 聚羧酸 9 1 9 3 4 9 5 0 4 8 0 3 4 0 8 0 0 l 0 O 6 ． 1 9 0 1 0 I 9 3 4 7 5 0 4 2 0 4 0 0 8 2 0 1 0 O 6 ．8 9 0 1 1 l 9 3 4 8 5 0 4 8 0 3 5 0 8 0 0 l 0 0 6 _ 3 1 O l 5 I 9 3 O 49 5 48 0 3 4 0 8 00 l 0 0 6． I 9 0 1 6 1 9 3 0 4 7 5 4 2 0 4 0 0 8 2 0 1 o o 6 ．8 9 0 l 7 l 9 3 O 4 8 5 4 8 0 3 5 0 8 0 0 l o o 6 ．3l O 表 6 不 同水泥厂家不同用量配制C 5 0 混凝土的强度和工作性能 坍落度／ 扩展度 强度／ MP a 试件编号 初始 4 5rai n 4d 5 d 7d 2 8 d 9 2 0 0 ， 5 o 0 1 3 O 3 1 ． 4 ／ | 4 7 3 1 0 2 0 0 ／ 5 4 0 1 9 5 ／ 3 9 5 3 3 ．7 ／ ／ 5 4 ．9 l 】 1 9 5 ， 5 2 O 7 0 3 7 ． 2 | ／ 5 2 ，5 l 5 2 l 5 ／57 5 1 8 O ， 4 3 5 4 0 ． 6 4 8 ．3 5 4 -3 1 6 1 9 5 ／ 6 l 5 2 l 0 ／ 5 2 0 4 6 ．3 5 3 ．7 5 6 l 7 2 3 0／ 5 4 0 2 O O， 4 6 O 4 4． 2 5 2． 9 5 7． 1 从上述2个表格 的C 5 0 混凝土工作性和 强度可知 ，从 K e r ma n 和B o j n o u r d ~个水泥厂的水泥分别配制C 5 0 混凝土 来看，在配合 比完全一样 的情况下 ，对应的混凝土初始坍 落度和坍落度保持性方面明显存在较大差异，用8 o j n o u r d 水泥厂配制的水泥对应的混凝土工作性更好 ，同时对应的 4 d ~ 1] 5 d 的混凝土强度都较高 ，基本在4 d 就满足4 5 MP a 的 预应力混凝土张拉条件。 再 者 ，考虑 到 混凝 土 的水泥 用 量和 碎 屑 的不 同掺 合 比例来 看 ，在碎屑取代黄砂 比例为5 0 ％、水泥 用量为 4 7 5 k g ／ m 、外加剂掺量在 1 ． 4 5 ％时 ，对应的混凝土工作 性、包裹性和强度都是比较优秀的。 3 ． 2 用聚羧酸配制C 5 0 高性能混凝土 3 ． 2 ． 1 不同聚羧酸外加剂对C 5 0 的混凝土性能影响 表7 不同聚羧酸9 HJ n 剂配制C 5 0 混凝的配合 比 试件 水 水泥 砂 石子 外加剂 编号 K e r m a n B o j n o u r d 河砂 碎屑 5 ～ 2 5 m m 5 ～ 1 6 m m 外加剂品种 聚羧酸 3 l 9 3 4 9 5 O 8 2 0 O 7 3 0 2 0 0 P CE 一 3 7 ．4 3 l 2 1 9 3 4 9 5 O 0 7 3 0 8 2 0 l 5 O P CE - 5 7 ． 9 2 1 3 l 9 3 4 9 5 0 0 7 5 0 8 2 0 l 5 0 P CE - 4 6 ．4 4 l 4 1 8 3 4 9 5 0 0 7 5 0 8 2 0 l 5 0 P CE 4 6 ． 5 1 表8 不同聚羧酸外加剂 配制C 5 0 混凝土的强度和工作性能 坍落度／ 扩展度 强度 P a 试件编号 初始 4 5mi n 3 d 4 d 5 d 2 8 d 3 2 1 0 ／ 5 2 0 J 8 O ／ 4 7 0 3 2 | 3 9 ．8 ／ 1 2 2 2 5 ／61 5 2 3 0 ／ 6 6 0 ， 3 7 ． 7 ／ 6 1 ． 1 1 3 2 3 0 ／ 5 9 0 2 3 0 ／ 5 9 5 ／ 3 8 ／ 5 3 ． 5 1 4 2 4 0 ／ 5 8 0 2 1 5 ／ 5 5 5 ， 4 4 ． 2 ／ 5 9 ． 5 由表7 、表8 可知，上述的3种聚羧酸外加剂，P C E 一 5 的 功能是以保坍 为主 ，P C E 一 4 的功能是 以减水为主 ，P C E 一 3 的 功能在P C E - 4 ~ n P C E 一 5 之间。P C E 一 3 、P C E 一 4 ~ n P C E 5 三种外加 剂对应的混凝土 ，不论是初始工作性、坍落度损失 ，还是 混凝土的保持性都较好。 3 ． 2 ． 2 不同厂 家的水泥对C 5 0 混凝土性 能的影响 表9 不 同水泥厂家不同用量 配制C 5 0 混凝土的配合比 试件 水 水泥 砂 石子 外加剂 编号 K c r m s n B o i n o u r d 河砂 碎屑 5 ～ 2 5 m m 5 一l 6 m m 外加剂品种 聚羧酸 1 4 l 8 3 4 6 5 0 O 7 5 0 8 2 0 l 5 0 P CE - 4 6 ．5 l l 8 l 8 3 0 4 6 5 0 7 7 0 8 2 0 1 5 O P CE 一 4 6 ．0 5 表1 0 不同水泥厂 家不 同用量配制C 5 0 混凝土 的强度和工作性能 坍落度， 扩展度 强度／ MP a 试件编号 初始 4 5rai n 3 d 4 d 5 d 2 8 d l 4 2 4 O ， 5 8 0 2I 5 ， 5 5 5 ／ 4 4 ．2 ／ 5 9 ． 5 l 8 2 2 5 |如 S 2 O ， 5 8 5 ／ 4 5 ． 1 ／ 5 7 ． 4 用聚羧酸外加剂配制C 5 0 混凝土时 ，全部用碎屑代替 河砂配制的C 5 0 _T _ ． 作性和强度都是较好 ，都能够在4 d 都能 2 ol 4 ． 8 Bl m d i I I g c。 n s 协 l c t i 0 n l 9 8 5 对建筑结构钢筋混凝土保护层的检测技术 吴剑雄 上海标济工程质量检测有限公司 上海2 0 1 3 1 6 摘要 ：钢筋在混凝土中的质量如何 ，直接 关系到建筑 物的结构安全和耐久性 ，因此 ，对 混凝 土中的钢筋及其保 护层 的 性能检测已经成为衡量工程质量以及工程验收所必检的项目之一。但由于该项参数检测属于隐蔽工程，不能采取破坏 性的检测手法，需要尽量采取无损检测，最大限度地减少对实体损伤，通常采用电磁感应法、地质雷达法。 关键词：钢筋混凝土结构 保护层 检测技术 质量控制 中图分类号：T U 3 7 5 文献标识码：B 文章编号：1 0 0 4 — 1 0 0 1 ( 2 0 1 4 ) 0 8 — 0 9 8 6 — 0 2 De t e c t in g T e c h n iq u e s f o r Pr o t e c t i v e Co v e r o f RC Co n c r e t e i n Bu i l d i n g S t r u c t u r e W u J i an xiong S h a n g h a i B i a o j i E n g i n e e r i n g Qu a l it y I n s p e c t i o n C o ． ， L t d ． 2 0 1 3 1 6 1 钢筋保护层——混凝土n 众所周知 ，钢筋在 常温下 很容易氧化 ，氧化后就容 易断裂、降低 了机械性能。而包裹在混凝土 中的钢筋在混 凝土构件中可 以形成钝化保护膜 ，使其与外界隔离开来 ， 处于相对安全的位置 ，但如果放置错误或者钢筋保护层过 大 ，就会降低 了梁的承载能力甚至造成重大事故。如果钢 筋保 护层厚度 太小 ，仍容易造成钢筋暴露于雨水 或空气 《 ： i —一 作者简介：吴剑雄 ( 1 9 8 3 一)，男，大专，助理工程师。 通讯地址：上海市浦东新区航头路1 1 8 号8 号楼 ( 2 01 31 6 )。 收稿日期：2 01 4 — 0 4 - 1 8 中，在钢筋受力时表面混凝 土碳化甚至脱落 ，导致钢筋锈 蚀 ，有效截面积缩小 ，强度降低 ，钢筋与混凝土之间粘结 力下降 ，最后整个构件快速 老化、破坏 ，失去原有的承重 能力 ，甚至会导致整个结构体系破坏。 2 钢筋保护层厚度的检测方法 对于钢筋混凝土保护层厚度的检测 ，由于实际情况的 限制 ，必须采用多快好省的非破损或局部破损的方法。这 是因为以前 的破损性检测方法都是先要对构件进行破坏 ， 事后再对构件进行修补 ，这种检测方法不仅检测速度慢 ， 而且还会对建筑结构造成安全隐患。所以现在的检测手段 够满足预应力张拉的强度要求。同时，由于从混凝土的初 始坍落度和坍落度保持性来看 ，用B o j n o u r d 水泥配制的混 凝土外加剂掺量更少一些，工作性保持性方面也较好 ，同 时对应的强度也稍高一些。 4 结语 基于现场 已有 的混凝土原材料和现场生产条件 ，最终 确定2个最佳优化配合比 ( 表1 1 、表1 2) 和1 个备选试验室 配合比。 表 1 1 推荐C 5 0 混凝土设计优化配合 比之一 水泥 1 O～ 2 6 5 m m 5 ～ 1 0 m m 外加剂 ( Z WL 编号 石屑 河砂 水 B o i r lO U r d 碎石 碎石 I V) 萘系 4 7 5 4 0 0 4 2 0 8 2 0 l 0 0 l 9 3 6 ． 8 9 Y H 一 1 初始坍落度1 9 5 mm， 4 5 ra i n 后坍落度2 1 0 m lT l ， 4 d 强度4 6 ．3 MP a 、 2 8 d 强度5 6MP a 9 86l 建 筑 施 工第 3 6 卷第 8 期 表1 2 推荐C 5 0 混凝土设计优化配合比之二 水泥 l 0—2 6 ．5 mm 5～l 0mm 外加剂 ( B AS F 聚 编号 石屑 河砂 水 B o j n o u T d 碎石 碎石 羧酸 ) 4 6 5 7 7 0 O 8 5 0 1 2 0 l 9 3 6 ．O 5 Y H - 2 初始坍落度2 2 5 m m，4 5 ra i n 后坍落度2 0 0 m m，4 d 强度4 2 ． 9 MP a 、 2 8 d 强度5 7 ． 4 MP a 2个最佳优化配合 比与全部用河砂配制的混凝土 的性 能指标和经济指标进行对比，优化后的配合比具有明显的 优势。 0 0 0 0 [ 1 】李艳芳， 刘战鳌， 周明凯． 机制砂混凝土在C 5 0 预制T梁中的应用 研 究[ J 1 ． 交通科技2 0 1 2 ( 5 ) ： 9 o - 9 2 ． 【 2 】张津践， 廖建平， 钱晓倩， 孟涛． 碎屑在混凝土中的应用研究【 c 】 ． 第 七届全 国混凝土耐久性学术交流会论文集， 2 0 0 8 ： 6 8 6 - 6 9 1 ． [ 3 ]钱 晓倩， 曹伟红彳q 用碎屑配制混凝土的必要性和可行性[ J 】 ． 商 品混凝土． 2 0 0 8 ( 6 ) I： 6 - 9 ．