C50自密实微膨胀混凝土配合比设计及应用-弗克顾政川.doc

C50自密实微膨胀混凝土配合比设计及应用顾政川混凝土技术服务组摘要：通过对青海尖扎苏龙珠黄河大桥自密实微膨胀混凝土配合比的设计与施工，结合该地区材料特点，为本地区自密实微膨胀混凝土配合比的设计积累经验。关键词：耐久性；自密实微膨胀；高性能减水剂；配合比设计0 前言随着科学技术的发展和人类文明的高度发达，人们对建筑材料混凝土提出了越来越高的要求，不仅需要其具有更高的强度，更需要其有更长的寿命，更坚固和耐久。以耐久性为基本要求，能够满足工业化预拌生产，机械化泵送施工，大流动性，自密实不振捣的混凝土即高性能混凝土正在越来越受到重视，并大量应用与工程实例当中。本文结合工程实例，对C50自密实微膨胀混凝土配合比设计及应用加以阐述。1 工程概况及特点苏龙珠黄河特大桥,全长327米,属于国道310线循化至隆务峡公路工程,单幅桥宽度12米,采用自密实微膨胀钢管混凝土隆务峡黄河大桥位于青海省黄南尖扎县城郊，属G310高速公路循隆高速二分部项目段，设计为钢管混凝土拱桥，是将钢管内填充混凝土，由于钢管的径向约束而限制受压混凝土的膨胀，使混凝土处于三向受压状态，从而显著提高混凝土的抗压强度，混凝土设计为自密实微膨胀C50混凝土。2自密实微膨胀混凝土配合比设计2.1 原材料的选择与检验2.2.1 水泥 自密实微膨胀混凝土多选用高等级硅酸盐水泥来配置。经考察及试验，选用祁连山P.52.5水泥，具体检测结果如表1。表1 水泥性能检测结果需水量比（%）凝结时间（min）比表面积（m2/Kg）体 积安定性抗折强度（MPa）抗压强度（MPa）初 凝终 凝26121160360合 格3d28d3d28d5.99.230.858.62.1.2高性能减水剂 高性能混凝土所要求的外加剂必须具备：减水剂对水泥颗粒的分散性要好，对混凝土减水率要高，至少在25%以上；混凝土坍落度和扩展度的经时变化都应相当小；有一定的引气性但不超过3%；碱含量及氯离子含量低；可控制混凝土凝结时间。这里选用了苏州弗克技术股份有限公司生产的RX-1-320聚羧酸高性能减水剂，具体检测结果如表2。表2 苏州弗克高性能减水剂性能检测结果检测项目减 水 率（%）含 气 量（%）泌 水 率 比（%）凝结时间差（min）坍 落 度 保 留 值（mm）标准指标252.53.560-90+12020实测值30.52.94310302.1.3矿物外加剂 矿物外加剂是高性能混凝土的必要组分之一，又称为辅助胶凝材料。大量的掺加这种水泥活性材料能降低新拌混凝土硬化过程中的温升、改善施工性能、增加抗腐蚀能力和提高强度，从而提高混凝土耐久性。依据上述特点，结合本地材料的特性，选用了甘肃某公司生产的S95级矿粉，其主要性能指标如表3。表3 矿粉性能指标级别 比表面积（m2/kg） 烧失量（%） 28d活性指数（%） 需水量比（%） S95 550 2.6 105 96 2.1.4 膨胀剂 混凝土中掺入一定量的膨胀剂，在有钢管限制的条件下，产生膨胀应力，从而起到补偿收缩，防止混凝土产生裂缝，提高混凝土的抗渗能力。本次使用的为河北同邦公司生产的膨胀剂，其性能指标符合GBJ50119-2003标准要求。2.1.5 细骨料 自密实微膨胀混凝土细骨料宜采用颗粒较圆滑、坚硬的河砂或碎石制机制砂，细度模数宜在2.6-3.2之间，含泥量低，密度2.15g/cm3以上，吸水率低的为好。因本地河砂丰富，故选取尖扎黄河段河砂。其技术指标检测结果见表4。表4 细骨料性能指标检测结果类别 细度模数 含泥量（%） 泥块含量（%） 吸水率（%） 表观密度（kg/m3） 2.81 0.9 0 0.3 2580 2.1.6 粗骨料 高流态自密实混凝土粗骨料宜采用压碎值在15%以下，密度大于2.65 g/cm3，吸水率低，表面粗糙有棱角的硬质砂岩、石灰岩、玄武岩的碎石，最大粒径在20mm为好。本工程采用本地碎石厂生产的公称粒径在4.75-19.5mm连续粒级的石灰岩碎石。其主要性能检测结果见表5。表5 粗骨料性能检测结果 颗粒级配范围 针片状含量（%） 含泥量（%） 泥含量（%） 压碎值（%） 符合连续级配 3.2 0.2 0 13.8 2.1.7 水 高流态自密实混凝土用拌合水与普通混凝土一样应采用符合现行行业标准的各项指标的水，本工程采用自来水。2.2 C50高流态自密实混凝土配合比设计及校验高流态自密实混凝土的配合比参数选择主要保证满足其耐久性和强度要求，因而采用不同的矿物掺合料和化学外加剂，其组分较普通混凝土多，配合比设计也比普通混凝土复杂。结合JGJ/T283-2012自密实混凝土应用技术规程、JTG/T F50-2011公路桥涵施工技术规范中对高性能混凝土、自密实混凝土配合比的设计要求，本工程配合比设计方法在此设计要求的基础上，采用假定表观密度法，设计比较符合实际。设定表观密度为2380kg/m3。2.2.1 配制强度 自密实微膨胀混凝土变异系数较大，故配置强度fc28应适当增大。采用如下公式求出fc28fcu，k1.645，对C50混凝土值取6 MPa，本次试配的强度标准值为50 MPa，通过计算得出混凝土配制强度为59.87MPa。2.2.2 确定水胶比 根据我国现行行业标准JGJ/T283-2012自密实混凝土应用技术规程中确定的水灰比公式求的水胶比W/B=0.31。2.2.3 确定用水量及水泥、矿粉、膨胀剂、减水剂用量自密实微膨胀混凝土因水胶比小，故最大用水量不超过175 kg/m3，因此根据经验确定绝对用水量。此配合比考虑到混凝土早期水化热及经济效益，共设计三个配合比，取用水量为165 kg/m3，由水胶比公式求的总胶凝材料为532kg/m3，矿粉取代量为25-40%，即133213kg/m3。膨胀剂取代量10%，即53kg/m3，由此算出水泥用量为269-349kg/m3。2.2.4 确定砂率 虽然自密实微膨胀混凝土中胶凝材料浆体体积相对较大，但为获得更高的流动性、填充性、抗离析性，故砂率通常取得不宜过低。根据经验及实际材料情况，取砂率为44%。根据公式求出砂用量为739kg/m3，碎石用量为944kg/m3。2.2.5 综上可得，C50自密实微膨胀混凝土三个基准配合比见表6。表6 C50自密实微膨胀混凝土配合比设计（kg/m3）序号水泥用量水砂石膨胀剂矿粉S95减水剂水胶比胶材总量1349165739944531336.40.315322304165739944531786.40.315323269165739944532136.40.315322.2.6 自密实微膨胀混凝土配合比性能试拌检测结果见表7表7 混凝土拌合物检测结果序号坍落度（mm）扩展度（mm）1h坍落度（mm）1h扩展度（mm）V型漏斗试验（s）1h-5hV型漏斗试验（s）目测和易性12206102206101011良好223063022062099良好323565023564589良好通过混凝土试配，并做V型漏斗试验，检测混凝土的填充性、抗离析性，1小时混凝土坍落度损失，因添加了弗克公司生产的高性能减水剂，各项指标均满足性能要求。2.2.7 自密实微膨胀混凝土的物理力学性能检测结果见表8表8 混凝土物理力学性能检测结果序号抗压强度值（MPa）7天28天158.970.4254.668.5353.167.2观察破裂试件，密实性良好，由此可看出，本次试配的混凝土从工作性、力学性能、经济效益来讲，此次三个C50自密实微膨胀混凝土都满足各项技术要求，为施工方选择更加经济的配合比，提供了最佳方案。达到最佳效果。3工程应用该工程每次浇筑需要混凝土120m3，使用我公司生产RX-1-320高性能减水剂的混凝土，一台37m汽车泵，一台60拖泵布料。连续浇筑。从现场取样试验混凝土坍落度、扩展度情况及泵送到施工面取样试验情况看，和试验室试配情况相当吻合，凝结时间也符合要求，7d、28d抗压强度同条件养护及标准养护试件均满足要求，施工质量优良，此自密实混凝土配合比得到了业主、监理方、施工单位的一致好评。4结论自密实微膨胀