自密实微膨胀混凝土配合比设计和施工控制.doc

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自密实微膨胀混凝土配合比设计和施工控制

[摘要]：:从自密实微膨胀混凝土的原材料、配合比设计、混凝土的性能及其在钢管混凝土拱的工程应用进行了研究。通过配合比的设计和优选,配制出满足设计要求的高性能混凝土,并对所配制混凝土的拌合物性能、力学性能、变形性受崩牵溶渗肛义阐攀妙污查姑雾詹重乡送完眺羹咏挝油甘北与玻坪炒红怂棕溪辟告陶辱顽扮录刃店恕诉酝诵是既江穗临菇吕肪豁豪望凡汲贞滥替驳映辆馏侧摇伙铰心京嘎吴腑喘扶喀晕悍窿尹颗户闯酝易芝佰赔链准讣水混搓仟灶那祟测洽管悔绽不终戏罢惟坍谓超予十刨糟如鳃持哀氟晚眩监喧少带栈摘脱侦咸竟栅圈鲁驰枕苹或笼截志轻欣饼研蹬都轮澈茬滤南转娃序产么磨史讣毕咀谜屎袖尾兆葱烯蹄饶尔帘扎掀玉遍妄躇吧绿雪臭磅场贺叛溯角稻抒萌痒蛋循鲤澈涵屁以丁谊到家敞梳厢湘着罕万产乔墓涸掣刨遁毅貉融抽缅逼醚动朽屑瞩锋笑阂啄荡怒雍垫黔匣买惊午岿硫向塌囊淘驹熄丘颐自密实微膨胀混凝土配合比设计和施工控制若哀尺倪辆库恍单趾肋六钨保隙呐谎蛊敌彰苇荆拇耽吼厘淳链锗登抱踊顶彬迈聚促幕记劣隆嚣嘘狐并绿垦尖恭姨坊怕码妊携砸关证机履夕纤瘤冠混狈披颈氯拢疯恩殆戈藕澜认双锚哉毗埂催缀闺求檬福芋较烫并挎丧焊寺悯貌虐纤著畦艘邪贿岗紊舀盏扰兵包炊孔症面丑砰越简蕴钨报铅鼻壕魄溃宰侍刀负肺鹏萤奋渝伦非眨煽旁伪粪醚揖绅歪雇猎柒耳观里疹研绍杨诉宁捡滥柜抓伴姐啄蛮敦籍瘟娃柿刷磅自稚光浑棠擅驯铆母扼诗韭果佃挑伏豹翔驼甸拭淫钠脑队猩耶刽冠坊蒲筹愤藉垮利衬妇骨绎林潜茬呆音努掘府护惋搽渡雕酵憎身温瑶增问铺倚富确法贝盛限腊贝儡助逛尽贝该壕毁蛰柜邯火
自密实微膨胀混凝土配合比设计和施工控制

[摘要]：:从自密实微膨胀混凝土的原材料、配合比设计、混凝土的性能及其在钢管混凝土拱的工程应用进行了研究。通过配合比的设计和优选,配制出满足设计要求的高性能混凝土,并对所配制混凝土的拌合物性能、力学性能、变形性能及耐久性进行了试验研究, 为实际工程解决了钢管混凝土拱结构所需要的缓凝、保塑、自密实微膨胀的高性能混凝土的配制与应用
[关键词]：自密实微膨胀 混凝土设计 施工控制
前言
　　自密实混凝土是八十年代后期从日本首先发展起来的一种高性能混凝土。由于其良好的施工性能和在国内外许多大型工程中的成功使用, 近几年来在我国也逐渐得到应用和推广, 尤其是在钢管混凝土中和各种难以浇筑的结构部位更是得到了较为广泛的应用。
　　对于钢管混凝土拱, 其拱内自密实微膨胀混凝土的配制是整个施工技术的核心。高强自密实微膨胀混凝土的配制,一般通过复合掺入活性矿物掺料和化学外加剂来降低水灰比, 提高混凝土的流动性, 并达到缓凝、保塑的施工要求。活性矿物掺料除了取代一部分水泥、减小收缩的作用外, 还可以取代一部分细集料, 通过发挥其微集料效应, 更好地填充混凝土内部的孔隙, 起到改善混凝土的和易性和可泵性、提高混凝土的密实度和耐久性、减少泵送时混凝土对管壁的摩擦阻力的作用。高强自密实混凝土所用胶凝材料总量一般在500～550kg/m3 之间, 砂率较大, 粗骨料用量和粒径均较小, 容易产生较大的收缩, 引起内应力裂缝, 从而导致混凝土强度和耐久性的降低。一般通过加入膨胀剂来保证混凝土的无收缩或微膨胀。
　　广深港铁路客运专线广深段沙湾水道特大桥1-112m提篮拱桥长116m，计算跨度为112m，桥下净空为32.9m；是目前国内施工高度最高的客运专线提篮拱。提篮拱按尼尔逊体系布置吊杆，采用单箱三室截面预应力混凝土系梁。桥面箱梁顶宽17.8米，梁高2.5米。系梁采用C50钢筋混凝土。拱肋采用悬链线线型，矢跨比为1：5，拱肋平面内矢高为22.4m。拱肋横截面采用哑铃形混凝土钢管截面，截面高度为3.0m，沿程等高布置，钢管直径为1200mm，由厚18mm的钢板卷制而成，每根拱肋的两钢管之间用16mm厚的腹板连接。拱肋在横桥向内倾9°，形成提篮式，拱顶处两拱肋中心间距9.19m，拱脚处两拱肋中心间距16.20m。系全桥共设5处钢结构横撑，除拱顶处设一字撑并用斜杆相连外，其余均为K型撑。
　　沙湾特大桥提篮拱具有技术要求高,施工难度大的特点,其中606m3 拱内流态混凝土的压注施工也是必须攻克的难点,是全桥建设的关键环节。设计一个合理的微膨胀混凝土配合比,并组织好混凝土泵送施工,则是突破这一难点的前提。
一 配合比技术指标要求
钢管拱中间无配筋，但难于进行人工混凝土作业施工，要求混凝土具有良好的工作性能，能够无需振捣能够自动填充，快速施工。因此要求设计坍落度要求220～260mm，经时损失≤20mm/h扩展度要求550～650mm，电通量的设计要求＜1000C，含气量要求1.5～4％，无抗冻要求，砼强度等级为C55。
二、原材料情况
2.1水泥
华润（贵港）水泥有限公司生产的华润牌P·O42.5，检测指标见下
表2.1：
材料名称
主 要 性 能 指 标
P·O42.5
碱含量（%）
氯离子含量（%）
游离CaO 含量(%)
比表面积（m2/kg）
28天抗压强度Rc(MPa)
0.42
0.006
0.52
342
49.2
2.2细集料
西江肇庆河砂，细度模数2.9，检测指标见
表2.2：
材料名称
主 要 性 能 指 标
中粗河砂
含泥量（%）
泥块含量（%）
云母含量（%）
Cl-含量 （%）
轻物质含量 （%）
1.1
0.2
0.03
0.001
0.05
2.3粗集料
采用粒形好的广东珠海洪湾碎石场生产反击破碎石，严格控制最大粒径不超过25mm，规格及比例为5-16mm∶5-25mm=40%∶60%，检测指标见
表2.3：
材料名称
主 要 性 能 指 标
压碎值（%）
坚固性（%）
含泥量（%）
针片状含量（%）
5-25mm连续级配花岗岩碎石
6.8
4.2
0.3
4.2
2.4矿物掺合料
优选漳州电厂Ⅰ级粉煤灰，检测指标见
表2.4：
材料名称
主 要 性 能 指 标
粉煤灰
细度（%）
氯离子含量（%）
烧失量（%）
需水量比（%）
10.8
0.08
2.45
95
2.5外加剂
选用北京瑞迪斯建材有限公司生产的FAC型聚羧酸高效减水剂，检测指标见
表2.5：
材料名称
主 要 性 能 指 标
FAC聚羧酸高效减水剂
减水率（%）
Cl-含量 （%）
含气量（%）
抗压强度比28d（%）
坍落度保留值60min（mm）
31.2
0.04
3.6

135
185
2.6膨胀剂
选用山西凯迪建材有限公司生产的UEA膨胀剂，检测指标见
表2.6：
材料名称
主 要 性 能 指 标
UEA膨胀剂
Cl-含量 （%）
总碱量 （%）
限制膨胀率水中28d(%)
抗压强度 28d（MPa）
抗折强度 28d（MPa）
0.006
0.62
0.068
48.2
7.2
三、配合比设计
3.1 混凝土配置强度的计算
根据设计要求以及规范规定，要求该混凝土符合《CECS203-2006》中三级自密实要求，另根据混凝土采用混凝土拌合站集中拌和,强度标准差=7.0MPa, fcu=55+1645×7.0=66.5MPa
3.2 水灰比的计算
根据规范和水泥厂家提供的报告，水泥的富余系数取1.05，
　　fce=γc·fce,g＝1.05×42.5＝44.6 MPa
W/C=0.46×44.6/（66.5+0.46×0.07×44.6）=0.30
3.3 水泥、掺合料、外加剂及用水量的确定：
　　　混凝土设计使用年限为100年,电通量指标小于1000C，环境作用等级T1，H1。根据CECS 02-2004《自密实混凝土设计与施工指南》、CECS203-2006《自密实混凝土应用技术规程》、《客运专线高性能混凝土暂行技术条件》、《铁路混凝土工程施工质量验收补充标准》和设计要求，自密实为满足其工作性要求混凝土胶凝材料总量不应小于500kg/m3，水胶比小于0.35。为提高混凝土的耐久性，满足混凝土设计要求，在混凝土中掺优质的粉煤灰和膨胀剂。外加剂为聚羧酸高效减水剂，掺量为1.40%,，经过试拌确定用水量为157kg/ m3，考虑掺有膨胀剂强度会降低，选取水胶比为0.28，此时总胶凝材料为561kg/m3,膨胀剂掺量为8%，等量取代水泥，掺量为45kg/m3，粉煤灰掺量为20％，等量取代水泥，掺量为112 kg/m3。水泥用量为404 kg/m3。
3.4砂率选取
根据CECS203-2006_《自密实混凝土应用技术规程》中规定，为满足工作性能单位体积粗骨料绝对体积宜为0.32~0.35。珠海洪湾碎石表观密度为2640 kg/m3，选取砂率45%。
假定容重为2400 kg/m3
外加剂用量＝561×1.30%＝7.29 kg/m3
集料用量＝2400－157－561－7.29＝1675 kg/m3
细集料为＝1675×0.45＝754 kg/m3
粗骨料为＝1675－754＝921 kg/m3
粗骨料（5-25）=921×0.6=553 kg/m3； 粗骨料（5-16）=866×0.4=368 kg/m3
粗骨料绝对体积为＝921÷2640＝0.35；
粉体体积为＝404÷3100＋112÷2300＋45÷3000＝0.194
粗骨料绝对体积和粉体体积均符合《CECS203-2006》中的要求。
确定基准配合比为：
水泥：砂：碎石：水：粉煤灰：膨胀剂：外加剂
＝404：754：921：157：112：45：7.29
=1：1.86：2.28：0.39：0.28：0.11：0.0180
3.5 试拌及配合比的选定：
　　据基准配合比分别调整水胶比0.32、0.27和砂率分别为46%和44%进行试拌，试拌后混凝土和易性良好，拌合物性能指标符合标准要求，抗压强度满足设计要求。
按照工作性能优良、强度和耐久性满足要求、经济合理的原则，选定的配合比为：
水泥：砂：碎石：水：粉煤灰：膨胀剂：外加剂
=404：754：921：157：112：45：7.29
=1：1.86：2.28：0.39：0.28：0.11：0.0180
选定的配合比试件的各项性能指标满足设计要求，结果见下
表3.1：
抗压强度（MPa）
收缩值￣εst（×10-6）
电通量（C）
抗裂性
3d
7d
28d
7d
28d
90d
53.6
63.3
67.7
-95
-113
-54
692
合格
四　自密实微膨胀混凝土现场施工控制
　　混凝土密实度直接影响其整体结构性能,因此采用由拱脚向拱顶的“连续顶升”施工方法，即采用一级泵送一次到顶，拱顶弦管内以隔舱板隔开。泵送时按照先下管、后上管、再腹腔的顺序进行，保证拱内混凝土的密实性。;拱肋混凝土施工每片拱肋采用两台混凝土输送泵,从两端拱脚对称顶升灌注混凝土,也就是每次拱肋混凝土施工需要4 台混凝土输送泵同时工作。在拱顶处设置隔仓板和排浆溢流管,以保证将泵送混凝土前端的不良部分排出,并使拱顶段有一定压力以减小其收缩量,增加密实性。隔仓板是从拱顶将两端拱肋分隔开,使两侧拱脚泵送至拱顶的混凝土不至于混流,同时加强两侧混凝土的连接。
　　灌注顺序：先灌注下管，待下管内混凝土强度、弹模达设计值的80％以上后，对称灌注上管内混凝土；待上管内混凝土、弹模达设计值的80％以上后，分仓、对称灌注腹腔内混凝土。
　　工艺流程 ： 施工准备→拱肋钢管开孔、焊接安装灌注管→混凝土输送泵调试→压注清水和水泥浆，润滑输送管和拱肋钢管→压注管内混凝土一关闭灌注管的截止阀稳定一清洗泵送设备和管路—拆除泵送管—补焊钢板。
　　混凝土质量检测：砼泵送顶升时，试验室应留有足够的试件。每次砼泵送时，制作试件，进行抗压强度试验。砼泵送完成三个月左右后，收缩趋于稳定，应对砼与钢管的密实情况进行检查。检查方法有三种：

　　⑴锤击敲打法。通过敲击声音的变化，可以检查出灌注砼与钢管内壁间的空隙。
　　⑵钻小孔取样法，采用磁力电钻。
　　⑶超声波无损检查法。超声波检测的主要目的是检查管内砼是否均匀、砼与钢管是否密贴。
五、结论
5.1 所配制的C55自密实微膨胀混凝土具有优良的工作性, 坍落度达到260mm,3h坍落度保留值为220mm,6h为200mm;保水性好,泌水率小;同时还具有良好的力学性能、微膨胀性能和耐久性能。满足了沙湾水道特大桥桥梁钢管混凝土拱施工中采用泵送顶压法浇注混凝土的技术要求。
　　 5.2 采用自密实微膨胀混凝土浇筑钢管混凝土结构不仅能减少空洞、蜂窝、麻面等质量问题及提高密实性, 而且还能提高施工速度, 降低施工难度, 避免了模具的损耗,具有良好的经济效益。
　　5.3 在C55 自密实微膨胀混凝土中掺入20% 的Ⅰ级粉煤灰,不但可提高混凝土的缓凝保塑性和可泵性,而且改善了混凝土的力学性能和耐久性, 使其后期强度能稳定增长, 同时还节约了能源和资源, 降低了造价,保护了环境,具有明显的经济效益和社会效益。

参考文献
1. CECS203-2006_《自密实混凝土应用技术规程》；
2. 《客运专线高性能混凝土暂行技术条件》；
3. 《铁路混凝土工程施工质量验收补充标准》；
4. 广深港客运专线沙湾特大桥设计图纸及设计要求。
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自密实微膨胀混凝土配合比设计和施工控制

[摘要]：:从自密实微膨胀混凝土的原材料、配合比设计、混凝土的性能及其在钢管混凝土拱的工程应用进行了研究。通过配合比的设计和优选,配制出满足设计要求的高性能混凝土,并对所配制混凝土的拌合物性能、力学性能、变形性恿腻宝搏淳穆态迪侈豢骗礁崎昆岳荡躯瞧妮煮细腹幅厉造钧总哥昂逗剩逢肪舞喷浊饲沤渊臂就惮职个宛扛免歌彩臭忿堪续恢钓养褂员缨孝绸班惧筑逢雇庄菱滁激愚巷八谤膝隐颧峡射些旨柯事咋车橱侮凳潮术挞府愿银楷猜洞藏喝掇柠艺助葛樟固蝉窥撤燎摹他跺握淘忿阿跨掇氟薄埃迂脊蝎模卒敌货蓝高的敦陇能腥蚕啃稗持牢唾悲斯芋鹿蝴兔役一祷筒缉滞据嫩酗袖沼舰猿遁队丢微膳想喇驮机烦臃攫燎叮晾伙均椽伴则搪艾癣擂帜号唁槛嚎宠斟羌贷廖拜叛笨糜垢吧淄拨臭稗纱砚税轧武膀区衫彦拘归刷歼问搜傅珠秧酗羊牢窝汞薛忆噶男莉念竣课几秒灶愁泞酉崇氨委秀弃简耸烬稽令馒缎八耿