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1、中交三航局成兰铁路工程指挥部 新建成兰铁路CLZQ 3标段 论原材料对高性能混凝土工作性能的影响 一 摘要二 工程概况三 试验分析总结四 水泥对于高性能混凝土的影响五 矿物掺和料对于高性能混凝土的影响六 粗骨料对于高性能混凝土的影响七 细骨料对于高性能混凝土的影响八 混凝土在施工过程中应注意的几项内容九 设计配合比时原材料各项指标对高性能混凝土的影响十 原材料对高性能混凝土的综合性影响十一 结束语 目录 一 摘要本文重点论述了高性能混凝土配合比确定方法及采用普通混凝土配合比确定方法的不足 随着科学技术的发展及铁路桥涵工程实际的需要 在各种严酷环境中使用的重大混凝土结构要求施工难度大 工程耐久性
2、能高 高性能混凝土因具有高耐久性 高工作性等优点从而代替了传统混凝土 现结合新建成都至兰州线CLZQ 3标青白江下行联络线特大桥工程实际情况 谈谈原材料对高性能混凝土工作性能的影响 关键词 原材料 参数 高性能混凝土 影响 兰州 二 工程概况成兰指挥部所承建的合同段为新建成都至兰州线CLZQ 3标 工程实际情况为正线全长27 885km 而正线桥梁为10156 05m 12座 其中特大桥9006 014m 4座 共计混凝土45万m 混凝土标号分别有C15 C20 C25 C35 C40 C45 C50 C55等混凝土 环境类别分别有碳化 化学侵蚀 氯盐等环境 由于砼标号较多 环境类别较为复杂
3、因此桥涵用混凝土的质量就至关重要 如何切实有效的控制好高性能耐久性混凝土的质量 就要由源头原材料抓起 这是必须落到实处的问题 CLZQ 3标总平面图 三 试验分析总结1 室内混凝土配合比不能完全指导现场实际施工 因为在室内试验中选取的原材料和配合比在实际施工过程中不一定能够得到重视 实际施工过程中对新拌混凝土的质量没控制到位 2 针对可能导致混凝土质量不稳定的因素 结合青白江下行联络线特大桥实际情况以及以前多个工程实践经验 抓主要因素 进行混凝土配合比优化设计 对配合比所涉及到的原材料进行有效控制 确保了青白江下行联络线特大桥用混凝土的质量 3 在配合比设计之前 试验人员应协助物资部门共同去厂
4、家调查质量保证体系以及对外营销情况 然后按照有关规范要求进行随机取样 取有代表性的本批材料真实质量的试样进行试验分析 合格后进行配合比设计 并进行混凝土的试拌工作 6 由于青白江下行联络线特大桥连续梁设计强度为C55 环境要求为T2 属预应力混凝土 因此配合比的确定应用普通砼的确定方法 由强度及耐久性要求确定水胶比 由粘聚性要求确定砂率 按流动性要求确定单位用水量 由耐久性配合比设计规范及以往经验来确定外掺和料 由外加剂厂家提供来确定外加剂掺量 按以上确定参数计算配合比 然后进行试拌 按工作性好坏 对砂率 用水量及外加剂等做适当调整 在普通砼及预应力砼中 原材料对配合比参数的性能大有影响 7
5、强度等级小于等于C30的混凝土配合比试配强度也相当高 而在实际施工当中砂 石并没有经过优选冲洗 从而导致混凝土强度偏低现象 原因分析 一是按照设计配合比指导的实际施工中 砂 石含泥量增大导致混凝土拌和物工作性较差 尤其是坍落度减小 而实际施工中由于施工工艺原因要保持设计的坍落度 必须通过混凝土搅拌时加大用水量 水泥用量保持不变 这样水胶比发生变动 二是由于高性能混凝土的要求和配制特点 相比与普通混凝土来说 原材料及各种参数对其影响显著 四 水泥对于高性能混凝土的影响水泥是混凝土组成材料的重要材料之一 它是一种胶结材料 它的质量优劣直接影响着试拌混凝土的工作性和试配强度 在施工当中往往会出现这样
6、的情况 水泥厂家所送样品往往不具有代表性 其水泥胶砂强度等指标均高于规范值特别大 这样误导试验人员做配合比设计时 过分考虑混凝土成本 计算的水泥用量相当经济 混凝土试拌后的试配强度也相当高 而实际施工当中的水泥胶砂强度等指标并不是高于规范值较大 水泥富裕系数并不高 按照设计配合比指导施工以及在加上一些不可预见的因素 施工中的混凝土往往会出现混凝土强度偏低甚至有不合格现象发生 因此进行配合比设计之前 必须去水泥厂家取具有代表性的真实的水泥样品 但为了降低混凝土内部温升和减少收缩 又因尽量降低水泥用量 同时使混凝土有足够的弹性模量和体积稳定性 对胶凝材料要予以限制 因此用于高性能混凝土的水泥在满足
7、强度要求的同时用具有较好的流动性 并与减水剂有较好的相容性 在目前我国的水泥生产技术主要采用C3A含量和比表面积的措施来提高水泥的强度 因此严禁使用立窑水泥 不允许用早强水泥 同时水泥出厂后应有一定的存放期 以避免水泥性能不稳定对混凝土产生不良影响 五 矿物掺和料对于高性能混凝土的影响在配制高性能混凝土时掺入较大掺量的矿物掺和料 可降低温升 改善工作性 改善混凝土内部结构提高抗腐蚀能力 尤其对碱 集料反应的抑制作用效果尤为显著 以粉煤灰为例 用于高性能混凝土的粉煤灰C50以上砼需水量比应 95 C50以下砼需水量比应 105 因为只有将原灰中玻璃微珠团聚的颗粒在粉磨时打开方能降低需水量 而粉煤
8、灰中玻璃微珠强度较高 从而提高粉煤灰活性 在相同水胶比下 粉煤灰掺量不超过25 时对混凝土性能影响不大 只是温升有所下降 只有掺量超过25 时 粉煤灰对混凝土性能才有明显改善 粉煤灰对混凝土强度随龄期增长而增长 随水胶比降低而增长 粉煤灰对强度的贡献与水胶比的关系比水泥对强度的贡献与水灰比的关系还要敏感 简单的在高水灰比的纯水泥混凝土以粉煤灰取代水泥 是不可能发挥粉煤灰作用的 只有水胶比不大于0 40时 才能使粉煤灰的活性充分发挥 简单的用粉煤灰取代水泥会使早期强度降低 而后期强度确有较大提高 但粉煤灰因需水量小可降低水胶比 在相同坍落度的情况下 混凝土早期强度实际上也不会降低 此外 用水量的
9、敏感性在坍落度损失方面尤为明显 在试验室做坍落度损失时 地板 工具 蒸发造成的失水 常会导致较大的误差 尤其在初始值较小时更为明显 多次试验表明 在现场采用生产设备校验坍损时 比试验室结果要好的多 这与大生产水分散失率比相对较小有关 六 粗骨料对于高性能混凝土的影响在普通混凝土中 石子粒径越小 在相同坍落度时 只是增加了单位用水量 而在高性能混凝土中 石子粒径越小越有利于改善混凝土的工作性 当混凝土水胶比很大时 石子最大粒径对混凝土强度几乎无影响 而当水胶比降低至0 40时 影响就很显著 因此在配制高性能混凝土时所用石子最大粒径要有限制 最好是在20 31 5mm之间 要求所取石料必须是该批石
10、料的真实质量 因为在实际施工过程中 只要石料各项指标试验后满足相关验收规范即可用于工程中 而做混凝土配比试验时 大多数试验人员对石料进行过冲洗 而现场实际当中石子含泥量往往会比较大 基于此在指导现场施工时会导致混凝土不稳定而影响现场施工 因此要满足现场工作性必须用跟设计配合比时相同的石子 七 细骨料对于高性能混凝土的影响高性能混凝土通常采用的是中粗砂 尤其是石子连续级配很差时砂子细度模数在2 3 3 0之间为好 这样混凝土工作性会最好 抗压强度会最高 当砂率较小时 砂的填充作用是主要的 增加砂的含量及料比表面积增加不大 因此 随砂率提高 水泥浆膜层增厚 新拌混凝土流动度会增高 当砂率超过一定值
11、时 砂的填充作用散失 集料间的空隙反而随砂率的增加而增加 然而会导致新拌混凝土流动度性降低 高性能混凝土由于用水量很低 砂浆量主要由增加砂率来填充 砂率宜较大 据相关资料表明 平均坍落度每增加20mm 砂率应增加1 而强度并无明显变化 根据相关试验表明 从工作性来看 水灰比不同时 最优砂率有所不同 但都在38 46 之间 超过此范围后 坍落度减少 在一定范围内 随砂率的增加 强度呈增长趋势 而弹性模量则程下降趋势 八 混凝土施工过程中应注意以下几点 1 进场原材料必须检验合格后方可用于现场施工 特别是水泥 采用相同的外加剂 采用相同配合比 同批号的水泥 但在不同存放期进场的水泥也可能导致混凝土
12、工作性不同 因此必须提前进场以保证其具有足够的稳定时间 2 砂 石料进场时必须经过试验室检测合格并与前期供应砂 石料色差进行对比后方能用于现场施工 因同一料源地 同一厂家生产出来的砂 石料可能会因为一些不可预见的因素而发生色差和级配与之前生产出来的料发生一些质变化 导致施工当中混凝土外观存在颜色不均和混凝土和易性差等现象 3 外加剂 水泥进场必须先按配合比试拌 对于出现的问题应仔细考虑 妥善解决 4 混凝土施工应连续不间断 混凝土到达现场后无等待 这对于坍落度损失快的混凝土尤为重要 5 每次开盘前 应做好原材料含水率检验并换算施工配合比 夏季施工时还应做好原材料温度的检验 通过公式验算混凝土温
13、度 当检测混凝土温度超过30 时 还应采取在水中加粉碎冰降温 混凝土罐车表面淋水降温 砂 石料集中存放在遮阳棚内 确保混凝土入模温度控制5 30 冬季施工时应做好冬季保温措施 拌合用水采取加热措施 但水的温度不能高于80 外加剂桶用电热毯包裹好 根据热工计算 保证混凝土出仓温度不低于10 入模温度不低于5 砼内部温度与表面温度之差 表面温度与环境温度之差不易大于20 梁体混凝土不宜大于15 6 钻孔桩施工混凝土设计要求坍落度控制在180 220mm 含气量大于2 但根据钻孔桩混凝土施工特点 在实际施工中只要混凝土不泌水 不离析 和易性好 宜控制在220mm左右 扩展度不宜过大及过小 宜为坍落度
14、的2 5倍左右 以满足混凝土自密实性 确保桩质量 九 设计配合比时原材料各项指标对高性能混凝土的影响1 砂率的影响 在普通砼中 砂率对强度影响很少 对粘聚性影响十分显著 随着砂率增大 粘聚性变好 因此 在确定砼配合比时 没有考虑对强度的影响 只是按施工才做要求的粘聚性确定砂率 2 骨料含量的影响 骨料含量对普通混凝土强度影响很小 而对高性能混凝土影响较为显著 试验说明每减少0 01 强度增加3 5 5 骨料含量愈小强度增长率越大 而对强度的影响程度为每减少0 02 强度增加6 5 9 3 单位用水量的影响 普通混凝土中 当流动性一定时 用水量基本恒定 因此 需水量主要按施工要求流动度确定 而在
15、高强混凝土中 用水量的大小对强度影响较为显著 当一定时 用水量越小 强度越高 试验表明 其影响程度与骨料含量对强度影响一致 当每方砼减少5kg水时 强度增加3 5 5 但是 单位用水量受到外加剂的种类及掺量 混合料的种类及掺量 坍落度损失要求等来制约 4 外加剂的种类及用量的影响 在高性能混凝土中 一般都加有外加剂 常用的有聚羧酸系高性能减水剂 减水剂主要是用来提高砼流动性 其掺量的大小与减水剂的种类 投放时间 水胶比 水泥与骨料种类 数量及环境温度等因素有关 很难确定准确的掺量 掺量太小 减水效果不显著 掺量太多 超过减水剂饱和点 不但流动性不在增加 砼还会产生离析 影响砼质量 同时还增加了
16、成本 十 原材料对高性能混凝土的综合影响1 水泥品种 掺和料的种类及掺量 骨料品种等对强度及工作性都有一定的影响 2 在各种原材料及参数对砼性能的影响还不太清楚的情况下 能很好的处理各材料 各参数之间的相互关系 通过科学安排试验 利用其 整齐可比性 及均衡搭配性 通过分析试验结果 可得到优化的配合比 3 能把砼强度 耐久性 工作性及经济性统一 适应多目标要求的砼 所得的配比技术先进 经济合理 4 通过试验数据的分析 可弄清各材料 各参数对砼强度 耐久性 工作性及经济性的影响趋势及其影响的主次关系 为施工管理 质量控制 成本管理提供数据 十一 结束语作为成兰铁路CLZQ 3标中交第三航务工程局指挥部中心试验室一名试验人员 在以后的工作当中定当根据成兰铁路施工环境和施工任务尽职尽责 做好原材料及混凝土试验检测这一工作 做到公正 科学 各种检测结果以数据为主导 以影像资料为支撑 以设计文件及验收规范为标准 参考文献 1 铁路混凝土工程施工质量验收标准 TB10424 20102 普通混凝土配合比设计规程 JGJ55 20113 普通混凝土力学性能试验方法标准 GB T50081 20024
