贵广铁路高性能混凝土配合比设计研究.pdf

水利水 电施 工2 0 1 1 第 3期 总第 1 2 6期 ( 3 )最佳砂率 的确定 。根据混凝土单位胶 凝材料 用量 、混凝土施工工艺及混凝土粗骨料最 大粒径 的要 求 ，选择最佳砂率 ，使混凝土拌和物满足施工 和易性 要 求 。 ( 4 )根据 以上单位用水量 、最优砂率试 验成果 ，初步 拟定混凝土单位用水量和最佳砂率。 ( 5 )混凝土掺合料的掺量确定。 昆 凝土掺合料的掺量 应根据混凝土结构工作环境、拌和物的性能、力学性能 及耐久性能指标，通过试验成果，并依据标准、规范及 技术条件要求进行确定 。 3 2混凝土试拌配合比的确定 3 2 1 混凝土配制强度的计算 依据 普通混凝土配合比设计规程( J G J 5 5 -2 0 0 0 ) 的规定 ，混凝土配制强度按以下公式计算，即 配制强度 ，。 一设计强度 -厂 c ， k +概率度系数 t 标准差 ( 1 ) 注 ：水下 混凝 土 的配制 强度 应较 设计 要求 提 高 10 2O 。 当混凝土强度保证率大于或等于 9 5 时，概率度系 数为 i 6 4 5 ；标准差 按相关规范取值；根据计算所得的 混凝土配制强度，计算出配制混凝土所用的水胶比，由 此可计算出胶凝材料的总用量。同时，根据外掺料的掺 量可计算出各种外掺料及水泥的用量。 3 2 2 混凝土配合 比设计要 求 ( 1 )C 3 0及 以 下 混 凝 土 的 胶 凝 材 料 总 量 不 宜 高 于 4 0 0 k g m。 ，C 3 5 C 4 0混凝土不宜高于 4 5 0 k g m3 ，C 5 0 混凝土不宜高于 5 0 0 k g m。 。 ( 2 )混凝土中宜适量掺加符合技术要求的粉煤灰、矿 渣粉或硅灰等矿物掺合料。不同矿物掺合料的掺量应根 据混凝土的施工环境条件特点、拌和物性能、力学性能 及耐久性要求通过试验确定 。一般情况下，矿物掺合料 的掺量不宜小于胶凝材料总量的 2 O 。当混凝土中粉煤 灰掺量大于 3 O 时，混凝土的水胶 比不宜大于 0 4 5 。预 应力混凝土及处于冻融环境中的混凝土中粉煤灰 的掺量 不 宜大于 3 O 。 ( 3 )混凝土中宜适量掺加能提高混凝土耐久性能的减 水剂，宜选用多功能复合减水剂。 ( 4 )当骨料 的碱一硅 酸盐 反 应砂 浆 棒 膨 胀 率在 0 1 0 O 2 O 时 ，混凝土 的碱 含量应 满足 表 I的规定 ； 当骨料的砂浆棒膨胀率在 0 2 0 0 3 0 时，除了混凝 土的碱含量应满足表 1的规定外，混凝土中还应掺加具 有明显抑制效能的矿物掺合料和外加剂，并经试验证明 抑制有效。 表 1 混凝土最大碱 含量 k g m3 设计使用年限级别 一( I O 0年) 二( 6 0 年) 三( 3 0年) 干燥环境 3 5 3 5 3 5 环境条件 潮湿环境 3 0 3 0 3 5 含碱环境 3 0 3 O ( 5 )钢筋混凝土结构的混凝土氯离子总含量 ( 包括水 泥、矿物掺合料、粗骨料、细骨料、水、外加剂等的氯 离子含量之和 )不应 超过 胶凝 材料 总量 的 0 1 0 ，预应 力混凝土结构的混凝土氯离子总含量不应超过胶凝材料 总量 的 0 0 6 。 ( 6 )混凝 土最 大碱 含量 不得 超 过相关 规 范 的规 定 值 。 3 2 3 混凝土配合 比的参考 限值 ( 1 )不同环境条件下，钢筋混凝土和预应力钢筋混凝 土结构 的混凝 土最大 水胶 比、最小 胶凝 材料 用量 应满 足 铁路 混 凝 土 工 程 施 工 质 量 验 收 补 充 标 准 ( 铁 建 设 2 0 0 5 3 1 6 o号) 中相应 的规定 。 ( 2 )不同环境条件下，素混凝土结构的混凝土最大水 胶比、最小胶凝材料用量应满足 铁路混凝土工程施工 质量验收补充标准 ( 铁建设 2 o o 5 3 1 6 0号)中相应的 规定 。 ( 3 )硫酸盐侵蚀环境下的配合比参数除应满足上述规 定外 ，混凝土的胶凝材料组成还应 满足相 应规范 的规定 ， 且胶凝材料的抗蚀系数应不小于 0 8 。 3 2 4 混凝 土配合 比计 算 ( 1 )每立方米混凝土中各种原材料用量的计算方法有 假定容重法和绝对体积法两种。计算方法按规范进行 ， 在此不赘述。 ( 2 )混凝土中有害物质含量的计算是铁路高性能混凝 土配合 比设计过程 中的一个特殊要求。需计算的有害物 质主要为每立方米混凝土中的总碱含量和总氯离子含量。 具体计算方法为 ：根据拟定的配合比，并依据原材料有 害物质的检测结果，计算有害物质的含量是否超标。如 混凝土配合比有害物质含量超标 ，则否定该选定 的配合 比，重新依据规范、标准、技术条件及设计要求调整选 定配合比。 3 2 5 混凝土配合比试配和调整 根据试拌混凝土的和易性确定基准配合比的砂率、 掺合料用量等参数 ；根据对混凝土所用原材料的检测情 况及以上各条的规定确定水灰比，并计算理论配合比进 行试拌，检查拌和物的性能。检验项 目主要有坍 落度、 扩展度及其半小时损失 、泌水率( 对泵送混凝土，应检 测压力泌水率) 、含气 量 、表观 密度 、凝结 时间 。当试 拌 得出的混凝土拌和物性能检测结果不能满足要求时，应 在保证水灰比不变的条件下，调整单位用水量或外加剂 掺量或砂率，然后提出供检验混凝土各项性能试验用的 基准配合比。 3 2 6 混凝土配合比的确定与校验 ( 1 )混凝土配合比的确定：以上述试验选定的基准配 合比为基准，试拌三个 ( 至少三个)不同水胶 比的配合 比 ( 另外两个配合 比的水胶比宜较基准配合比分别增加 和减少 0 O 2 O 0 3 ，砂率相应减少和增加 1 ) 。混凝土 配合比选定试验的检验项 目主要有坍落度，扩展度及其 ( 下接 第 1 1 9页) 段路堤右侧地势较为平坦且过水断面较大，因此不考虑 波浪爬高的因素。 3 4 防护方案 由以上计算分析可得出结论：对 于此段临河路基， 路桥工程 需要对其受到冲刷的坡脚基础及路堤边坡进行特殊防护。 根据相关规范的要求，并结合福建省夏季 台风、暴雨较 多的特殊气候条件，对该段临河路基采取了图 2 、图 3 所 示 的防护措施 。 蜷越 l 披形铜护栏 坐 - 、 互 墨量 圭 璺!坚 、 ， r巫 区 蘧虽 ：鏖 !翌 路 一 凸 L ! ! 望 墨 圭 苎 图 2 临河路基 防护设计方案 100 1 窗 羹 嚣 ： 磊 基坑开挖线 手 一 混凝土防护。该方案得到了业主和设计文件审查委员会 的一致认可，实施后取得了良好的工程效果。 4 结束语 公路水毁防护是实现工程与 自然生态环境相协调， 使两者成为一个和谐整体的重要措施。工程决策和设计 必须以工程本身和社会生态总体效益相统一为出发点， 才能实现防灾、减灾的最大效益 ，以及预防和治理公路 水毁的方式有很多，如采用丁坝和丁坝群 ，以及护坦方 案等。本文旨在抛砖引玉，探索应对水毁的路基防护措 施，以及如何因地制宜，寻求适合当地条件 ，且最有效、 最经济的水毁防护形式 、材料和施工工艺 。 ( 上 接 第 1 1 4页 ) 半小时、一小时损失，泌水率 ( 对泵送混凝土 ，应检测 压力泌水率) ，含气量，表观密度，凝结时间，抗裂性 ， 抗压强度，电通量，弹性模量 ( 对预应力混凝土) ，抗冻 性，耐磨性，抗渗性及抗蚀系数 ( 对胶凝材料) ，有害物 质的计算。根据试验得出的水胶比及其相对应混凝土强 度的关系 ，用作图法或计算法求出与混凝土配制强度相 对应的水胶比，并按下列原则确定每立方米混凝土的材 料用量：用水量取基准配合比中的用水量，并根据制作 强度试件时测得的坍落度进行调整；胶凝材料用量取用 水量乘 以选定 出 的水胶 比计算 而得 ，从 而 根据 各外 掺料 的掺量计算出各外掺料及水泥的用量；粗、细骨料取基 准配合比中的粗、细骨料用量 ，至此得出混凝土的初步 配合 比。 ( 2 )在确定出初步配合 比后 ，还应进行混凝土表观密 度的校正。首先计算出其校正系数，用表观密度的实测 值除以表观密度的计算值 。当表观密度的实测值与表观 密度的计算值之差的绝对值不超过表观密度的计算值的 2 时，上述初步配合比可确定为混凝土的正式配合比设 计值 ；当其超过 2 时，则将初步配合比中每项材料的用 量均乘以校正系数 ，此时所得配合比即为混凝土的正式 配合比。 4 结束语 综上所述，铁路高性能混凝土在配制上的特点为： 采用低水胶比，尽量降低混凝土单位用水量；选用高性 能减水剂，掺入较多的掺合料，以减少水泥用量；减小 混凝土内部孔隙率，减小体积收缩，提高混凝土耐久性。 混凝土耐久性主要通过混凝土电通量、抗渗性、抗冻融、 抗裂性 、护筋性 、抗碱骨料等耐久性指标来反映。 1 1 9