cf55特种钢纤维泵送溷凝土的试验研究

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1、收稿日期: 20010121 第一作者简介: 王友才( 1949? ) , 男, 工程师, 1996年毕业于石家庄铁 道学院。 CF55 特种钢纤维泵送混凝土的试验研究 王友才? 谢中奇 (中铁十八局集团五公司? 河北高碑店 ? 074000) ? ? 摘? 要? 探讨 CF55特种钢纤维泵送混凝土的配制及施工工艺, 研究 CF55特种钢纤维泵送混凝土的抗压、 抗 折极限强度, 抗裂与韧性指数及其耐磨性能。 关键词? 钢纤维? 泵送? 混凝土 ? ? 京杭运河邳州高架桥位于江苏省邳州市内, 是东 接连云港西达徐州的交通要塞, 全桥长 1 912 m, 主桥 跨度 43. 5 m+ 76 m+

2、43. 5 m, 上部结构为双塔双面预 应力特种钢纤维混凝土斜拉桁架下承式连续梁, 简称 斜桁连续梁, 为了减少钢筋的配筋率, 减轻梁的自重, 增加梁的承载力, 提高梁的抗弯极限强度, 为此, 设计 上采用 CF55特种钢纤维混凝土( SFRC) 。施工要求输 送泵灌筑, 为了保证工程质量和满足施工泵送混凝土 要求, 进行一些试验研究工作。 1? 原材料的选择及品质鉴定 (1) 水泥 ? 淮海水泥厂生产的 525 号普通硅酸盐 水泥, 经现场抽样复验, 3、 28 d抗折及抗压强度分别为 4. 6、 7. 9MPa 和 25. 3、 58. 4MPa, 其他指标均符合国家 标准。 (2) 集料

3、 ? 邳州沂河中砂, 细度模数为 2. 68, 表观 密度 2. 66 g/ cm3, 含泥量 1. 2% ; 邳州郭山碎石, 粒径符 合5 20 mm 连续级配要求, 表观密度 2. 71 g/ cm3, 含 泥量 0. 2% , 压碎值 5. 1%。 ( 3) 钢纤维? 江苏武进新型建材厂生产的 WTr 端钩形特种钢纤维, 长度 35 mm, 长径比 60, 抗拉强度 640 MPa, 抗折性弯曲 90 , 连续 4 次不断, 伸长率 8% 。 (4)外加剂? 山东淄博产NoF3超早强高效减水剂。 2? 混凝土性能试验 2. 1 ? 钢纤维掺量选择 对每一种规格的钢纤维与每一种混凝土组分,

4、 均 存在最大钢纤维掺量的限值, 若超过此限值, 则拌制过 程中钢纤维会互相缠结, 钢纤维的掺量以体积率表示, 一般为0. 5% 2% , 考虑到设计图纸上指定用端钩形 特种钢纤维, 所以钢纤维掺量选用 1. 1%, 即每立方米 钢纤维混凝土的钢纤维用量为 86 kg。 2. 2 ? 砂率的确定 砂率是支配钢纤维在混凝土中的分散度和钢纤维 混凝土稠度的重要因素, 从泵送和强度方面考虑, 砂率 选用 40% 50%较合适。 2. 3 ? 配合比选择 ( 1) 钢纤维混凝土设计等级 FC55, 配制强度 R配= R设+ K? 式中, K 为系数 1. 645; ?为混凝土强度标准差, 高 强混凝土

5、取6 MPa。 则试配强度 R配= 64. 9 MPa。 (2) 泵送施工, 不加钢纤维的混凝土坍落度要求 18 20 cm, 加钢纤维的混凝土维勃度( 扩展度) 要求 5 10 s。 ( 3) 配合比按以下步骤确定( 依据 JGJ / T5596 普 通混凝土配合比设计规程中的假定重量法, 以配合比 编号 1 为例) 。 ! 水灰比按下式计算 W/ C = Afce/ (fcuo+ A Bfce) = 0. 34 式中 ? A 、 B ? ? 回归系数, 碎石混凝土 A 取 0. 48, B 取 0. 52; ? ? fce? 水泥实际强度, 取 56. 2 MPa; ?fcuo? 混凝土配

6、制强度, 取 64. 9MPa。 # 选定每立方米混凝土的用水量 根据粗集料品种, 粒径及坍落度要求查表, 选取用 水量为 230 kg, 掺用市郊减水剂, 减水率按 17% 计算, 用水量调整为 230 ( 1- 0. 17) = 191 kg/m3。 % 每立方米混凝土水泥用量= 用水量/ 水灰比= 191/ 0. 34= 562 kg。 商品混凝土 和泵送混凝土正在取代传统的施工方法; 在预应力技 术上, 高强钢绞线、 大吨位群锚技术日益普及。目前 1 860 MPa 级的高强钢绞线, 几乎包揽了新建大跨度预 应力桥梁的天下; 各种预应力管道材料及成孔技术不 断完善; 大吨位的新型支座,

7、 大位移量的伸缩缝也在推 陈出新。 在结构设计方面, 计算结构力学的发展和计算机 1. 1%, 钢纤维密度为 7. 85 t/ m3。 则每立方米钢纤维混凝土的钢纤维掺量为 86 kg。 按以上设计步骤, 水灰比、 砂率作适当调整, 计算 出钢纤维混凝土配合比编号 2、 编号 3。试配中选取 3 个不同的水灰比: 0. 34、 0. 36、 0. 38, 砂率选取 0. 44、 0. 46、 0. 48, 每立方米混凝土用水量选取 191 kg, 则每 立方米混凝土水泥用量为 562、 531、 503 kg, 选用水泥 质量 1% 的NoF3高效减水剂进行试验, 见表1。 表 1? 水泥用量

8、与砂率关系试验结果 编号 砂率 / % 水灰比 水泥 /kg 水/kg 砂/ kg 石/ kg 钢纤维 / kg 维勃度 / s 强度 /MPa 10.440.3456219176997886971. 3 20.460.3653119181896086765. 8 30.480.3850319186794986660. 5 ? ? ( 4) 由表 1 可看出, 按和易性和抗压强度比较, 编 号2 能够满足 FC55 钢纤维混凝土试配强度要求及施 工泵送维勃度指标。 3? 钢纤维混凝土施工 3. 1 ? 搅拌工艺 ( 1) 可使用强制式混凝土搅拌机, 一次拌和量不宜 过多, 一般每盘拌 100

9、kg 水泥为宜。 ( 2) 为了使钢纤维能均匀分散于混凝土中, 钢纤维 应用振动筛或分散机徐徐加入料斗中。 ( 3) 投料顺序。钢纤维以外的材料预先搅拌均匀, 随后加入钢纤维继续搅拌 2 min; 把水泥、 集料、 钢纤 维、 外加剂( 粉剂) 干拌均匀, 随后加水搅拌均匀且颜色 一致为止。 3. 2 ? 模板要求 钢纤维混凝土对模板的质量要求高, 在刨光板上 钉一层地板革, 模板接缝必须严密不漏浆, 防止钢纤维 乘隙而入, 造成混凝土边角钢纤维外露, 形成毛刺。 4? 混凝土强度评定 依据)混凝土强度评定标准( GBJ10787) 中之规 定, 在钢纤维混凝土的浇筑地点随机取样, 共抽取混凝

10、 土检查试件 28 组。在温度 20 + , 3 + , 湿度大于 90% 的条件下标准养生 28 d, 用数理统计方法进行评 定得知, 该批钢纤维混凝土检查试件的算术平均值为 64. 8 MPa, 标准离差 S 为4. 66, 变异系数 Cv为 7. 19%。 用相应的判定公式及合格判定系数进行判定, 该 批钢纤维混凝土质量判定为合格。 5? 混凝土性能比较 掺钢纤维混凝土与未掺钢纤维的混凝土, 采用相 同配合比, 相同的试验条件浇制成抗压、 抗折、 抗冲磨 试件, 经 28 d 龄期后测试, 抗压强度比不掺者提高 11. 2% , 抗折强度比不掺者提高 43. 5% , 抗冲磨强度比 不掺者提高 36. 8%, 试件用压力机进行破损检测, 掺 钢纤维的混凝土试件, 只开裂不粉碎, 呈塑性变形, 韧 性好, 不掺钢纤维的混凝土试件崩裂, 呈瞬间变形, 石 屑飞溅, 脆性大。 16 铁道标准设计 RAILWAY STANDARD DESIGN ? 2002(5) 桥梁