桥面高性能混凝土配制的附演示文稿

桥面高性能混凝土配制的研究**【摘要】:根据高等级道路桥梁水泥混凝土路面施工实际情况及要求,文章综合阐述了，通过混凝土原材料的选择及配合比的确定，解决了威海**大桥的施工难题,为高等级公路桥面混凝土的施工提供了参考。【关键词】:道路桥梁混凝土;配合比;原材料;控制前言近年来在水泥路面中使用高强混凝土的现象十分普遍,随着混凝土市场的不断发展，高强度、高性能的混凝土在威海地区不断得到应用。高性能路面混凝土必须具备优良的工作性、高耐久性、经济性等,在满足所有路面混凝土工程性能条件下，尽可能就地取材、经济实用,特别要考虑外加剂的最优掺量。在施工规范中，高性能路面混凝土必须确保有足够的耐久性,由于影响耐久性因素较多,很难用一个统一的指标来反映。因此,本论文通过原材料的择优选择以及混凝土配合比设计,解决施工中各项具体的技术要求。2、工程应用简介威海市**公路大桥是连接烟威高速公路和威海市区的重要通道，该桥始建于1995年，因受海潮及周边环境的影响，经省市公路部门的有关专家进行鉴定，需对该桥进行维修加固工程施工。我公司于2009年8月13日承接了本次工程的桥面及护栏加固的混凝土供应。该项目采用混凝土强度等级为C50，要求所供应的混凝土，必须有良好的和易性，同时具有抗渗、防冻、耐磨等耐久性能，为防止表层耐磨性能偏低影响使用年限，配合比中不允许掺加粉煤灰。3原材料的择优选择我们对本次所供的各种原材料进行了综合分析及考察，确定对可选资源水泥、石子、砂、外加剂进行了对比试验择优选择。3.1水泥的选择水泥是混凝土的胶结材料,混凝土性能的好坏取决于水泥质量的高低。我们对2008年和2009年第一季度所使用的水泥进行了择优筛选，初步确定选用烟台三菱水泥和烟台山水水泥，两种水泥性能对比分析如下表。表一水泥品种统计周期28d抗压强度平平均值（Mpa）变异系数Cv（%）保证系数（%）需水量对比2008年50.23.34.1三菱水泥需水量比比山水水泥需需水量少10～20kg//m309年1～3月份48.13.54.02008年45.34.93.509年1～3月份45.83.93.7通过对比分析，三菱水泥较山水水泥性能均匀稳定，质量控制较好，最终确定烟台三菱水泥厂家为被选对象。粗骨料石子的选择石子是混凝土骨架的主要组成，其质量对混凝土强度及耐久性等有直接影响。粗骨料对混凝土的影响主要取决于它颗粒形状、针片状含量、压碎指标值等,粗骨料对混凝土耐久性的影响主要取决于它的坚固性。我们对考察了威海地区八家石子厂家的石子，性能如下表：威海各厂家石子性能试验情况统计表表二序号厂家检测单位压碎指标值（%）针片状含量（%）最大粒径（mm）1顺达采石场建新实验室15.320302世邦采石场建新实验室11.316273永光建材采石场建新实验室12.215204文登汪疃采石场建新实验室10.410255文登孙家西山采石石场建新实验室13.111256安金采石场建新实验室11.49307宏利采石场建新实验室85208福鑫采石场建新实验室10.71020根据上表石子的性能对比分析，最终确定宏利采石场为被选厂家。细骨料砂的选择砂的选择，应在满足施工和易性、硬化后混凝土有足够的强度和耐久性的前提下,能最大限度的节约水泥为原则。优质的路面混凝土用砂应具有小的比面和小的空隙率。砂的比面取决于砂的粗细程度（用细度模数μf表示）,其空隙率则与级配有关。μf愈大,砂子愈粗,砂的比面愈小,使混凝土中的水泥浆用量就相应减少从而使混凝土的强度提高,因此路面混凝土应选用μf大于2.5(即相当于粗砂和较粗的中砂)的砂子。砂在混凝土中不仅填充粗骨料的空隙,而且对混凝土的耐磨性起着非常重要的作用,若砂的耐磨性差,路面的抗滑性也就相应的降低。因此路面混凝土应选用耐磨性较好的质地坚硬的硅质砂。我们考察了文登和乳山砂性能指标情况。对比如下表：表三序号产地检测单位含泥量（%）级配细度模数（μf）1乳山建新实验室2.0Ⅱ区2.92文登建新实验室2.2Ⅱ区2.7通过对比分析，我们确定选用乳山的中粗砂。外加剂的选择在路面混凝土中掺入适量的外加剂,对改善混凝土的密实性、抗冻性和抗渗性,减小混凝土的收缩等具有很好的作用。目前我公司配制高性能混凝土外加剂主要为萘系超早强外加剂NC-4，为了确保混凝土的性能要求，我们引入了省建科院聚羧酸型外加剂NC-J作为参比对象，二者性能对比如下表：表四外加剂品种减水率（%）掺量（%）增强效果NC-418～202.5～3较好NC-J〉301～1.5很好通过表三分析，NC-J的减水率、技术经济效果、增强效果都较NC-4好，最终确定使用羧酸型外加剂。配合比分析4.1配合比的主要基本参数要求试配强度的确定C50混凝土配制强度要求≥59.87MPa,计算如下:fcu,0=fcu,k+1.645δ其中，fcu,0----混凝土的配制强度，MPafcu,k----混凝土的设计强度，MPaδ----混凝土强度标准差，取6MPa水灰比的范围确定为了保证混凝土强度、耐久性、和易性要求，在总结了大量的研究成果基础上，满足路面高性能混凝土耐久性的最大水灰比要求如表四满足耐久性要求的最大水灰比表五公路技术等级高速公路、一级公公路二级公路最大水灰比0.440.46抗冻要求最大水灰灰比0.420.44抗盐冻要求最大水水灰比0.400.42结合上表，依据以往的高性能混凝土试验数据，以及原材料的实际情况，我们初步确定0.29≤W/C≤0.31。砂率的选择砂率直接影响混凝土的工作性，对混凝土的强度也有较大的影响，同时也影响混凝土的泌水性能。砂率过大，集料的总表面积和空隙率都会增大，在水泥浆含量不变的情况下，混凝土的流动性能将减小；同样，若砂率过小，由于不能保证粗集料之间有足够的砂浆层，也会降低混凝土的流动性能。工作性能的恶化，对硬化混凝土的密度、强度、耐久性产生不利影响，依据以往的经验以及规范要求，我们初步确定砂率在38%～40%之间，通过实验确定最佳值。外加剂掺量的选择外加剂的使用，主要是减少用水量、改善混凝土的工作性能、提高早期强度以及节约胶凝材料的用量，达到质量和经济的双丰收。根据厂家的使用说明，我们选择了1%、1.2%、1.4%三种掺量，择优确定外加剂的掺加值。水泥用量的选择水泥用量的大小直接决定混凝土的强度、工作性、耐久性及工程成本。根据以往的配比研究发现，水灰比不变，水泥的用量达到一定数量时，强度并未随水泥用量的增加而增大，只是工作性能有了明显的改善。主要原因有两点：一是，水泥量增加，用水量也会提高，硬化后内部细微裂纹增多；二是水泥量增加，富裕的水泥浆增多，在表面形成一条水泥浆带，由于没有与粗集料的机械咬合作用，降低了整体的抗破坏能力。综合各方面因素考虑，我们初步确定水泥用量范围为450～500kg/m3。正交试验设计通过原材料的优化选择，以及配合比各个参数的初步确定，对水灰比（W/C）、砂率、外加剂掺量、水泥用量进行三水平因素分析，采用正交方法进行配比设计。水灰比、砂率、外加剂掺量、水泥用量如下表五所示：表六配合比参数试验数据编号水泥用量（kg//m3）450A1475A2500A3NC-J掺量（%%）1.0B11.2B21.4B3水灰比0.29C10.30C20.31C3砂率（%）38D139D240D3采用L9（34），正交设计试验如下表七所示：列号试验组别1234组合水平ABCD11111A1B1C1D1121222A1B2C2D2231333A1B3C3D3342123A2B1C2D3352231A2B2C3D1162312A2B3C1D2273132A3B1C3D2283213A3B2C1D3393321A3B3C2D114.3配合比试验具体材料参数表1水泥参数表4骨料参数规格产地3天强度28天强度三菱水泥厂27.7MPaa62.2MPa名称产地规格含泥量压碎指标石子威海宏利10～20mm0.3%5%河砂乳山M=2.92.0%-----规格产地掺量系列NC-J山东省建科院1.0～1.5%%羧酸表2外加剂指标表3膨胀剂参数规格产地掺量UEA-D寿光利飞10%试验试配在试配试验中,依据正交试验设计，我们进行了九组试验，具体结果如表七所示。表八试配结果序号水泥外加剂膨胀剂水胶比/%砂率/%初始状态1小时状态工作性3天7天28天品种数量坍落度扩展度坍落度扩展度1450NC-J5.0452938175375165355差49.855.358.32450NC-J5.9453039195455185435中48.855.359.73450NC-J6.9453140200495190480优47.355.760.34475NC-J5.247.53040180380175345中54.560.165.25475NC-J6.347.53138200450200445优52.558.066.16475NC-J7.347.52939205460200450优57.562.570.47500NC-J5.5503139190450185450优55.659.465.58500NC-J6.6502940210480205470优58.365.969.29500NC-J7.7503038210490205485优57.968.073.2坍落度、扩展度、各龄期强度的对比图如下：坍落度曲线对比图图一扩展度对比图图二各龄期强度变化对比图图三对实验数据的对比分析，我们发现第五组试验的工作性能、抗压强度值均能满足施工要求，因此确定施工配合比为第五组。即水泥NC-J膨胀剂水胶比/%砂率/%3天7天28天4756.347.5313852.558.066.1工程应用效果检查5.12009年9月9日至2009年9月30日，我们对**大桥桥面高性能混凝土进行供应，混凝土方量共计1000立方米，搅拌站留置试块通养条件下抗压强度值如下图所示：5.2浇注完的混凝土我们现场检查表面无裂纹、蜂窝、麻面。5.3在威海市