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C55高距离泵送混凝土配合比设计摘要:高强度、高泵送距离混凝土的主要控制指标是强度和可泵性。文中通过粉煤灰-硅灰掺和料替代粉煤灰-矿粉掺和料来配置混凝土,有效改善了混凝土的可泵性,并保证了混凝土的强度,特别是早期强度,使得工程施工顺利进行。关键词:强度;可泵性;硅灰随着建筑行业的发展,混凝土泵送高度越来越大,强度提高,黏度增大,造成泵送施工困难,给整个施工浇筑过程带来一系列技术难题。1工程概况牛栏江特大桥是国家高速公路G85昭通至会泽段的控制性工程之一。主桥上部构造为102m+190m+102m三跨预应力混凝土连续刚构箱梁。设计混凝土强度等级为C55,主箱梁0~2号段内掺聚丙烯纤维,泵送最大高度超过130m。2配合比设计2.1原材料P·O52.5水泥、F类Ⅰ级粉煤灰、S95级矿粉、5mm~25mm连续级配碎石、细度模数2.9河砂、饮用水、高性能聚羧酸减水剂。2.2配合比初步设计(1)水胶比W/B:混凝土配置强度为64.9MPa,该混凝土用挂篮悬臂浇筑。根据施工工艺和施工工期安排,要求混凝土7d强度要达到设计强度的100%,结合以往工程实践经验,选择水胶比0.27~0.29。(2)用水量和胶材用量:根据《公路桥涵施工技术规范》,参照C60高性能泵送混凝土胶材总量不宜大于530kg/m3,矿物掺和料不宜小于胶材总量的20%。选取用水量140kg/m3,胶材总量在(483~518)kg/m3之间,粉煤灰、矿粉占胶材总量的20%,掺配比例为4:6。(3)砂率:根据《公路桥涵施工技术规范》,泵送混凝土砂率宜控制在35%~45%范围内,选取砂率为40%。(4)外加剂掺量:由于泵送高度超过100m,设计坍落度为200mm±20mm,外加剂掺量依据混凝土试拌确定为胶凝材料总量的1.45%。(5)根据以上配合比设计参数值,按照水胶比0.27、0.28、0.29,混凝土原材用量(kg/m3)水泥:粉煤灰:矿粉:砂子:碎石:水:外加剂依次为(a)415:41:62:769:1153:140:7.51;(b)400:40:60:776:1164:140:7.25;(c)386:39:58:783:1174:140:7.00。所测得坍落度190mm~200mm,扩展度550mm~560mm,1h坍落度经时损失5mm~10mm,3次混凝土拌合物性能基本一致;7d和28d抗压强度(MPa)依次为(a)60.3、71.0;(b)56.4、68.6;(c)53.3、64.8。根据以上试验结果,选取(b)水胶比为0.28的配合比作为理论配合比。2.3配合比验证根据《公路桥涵施工技术规范》及施工设计说明,对选定配合比进行强度验证和试泵。6次强度试验验证7d和28d抗压强度均满足施工及配置强度要求,但在试泵过程中发现泵压上升较快,泵送出口泌水较多,特别是在添加聚丙烯纤维后泌水情况进一步加大。对泵送出口混凝土进行取样,7d抗压强度仅为49.3MPa,经分析原因为混凝土在高压泵送过程中泌水较多,带走部分水泥浆液,造成实际水泥用量减少,强度下降。3配合比优化3.1原材料更换经过更换原材料生产厂家及配合比微调,均未有效改善其可泵性能。经查阅相关高泵送混凝土资料,决定采用硅灰替代矿粉进行配合比设计。3.2新配合比设计根据《公路工程混凝土结构防腐蚀技术规范》,耐久性混凝土硅灰掺量一般不超过胶材总量的8%,而硅灰推荐用量一般为5%~10%,故硅灰掺量取5%。同时为了降低因此带来的早期水化热增大和混凝土开裂风险,将粉煤灰掺量提高到15%,新配合比中粉煤灰、硅灰掺量为(d)78:26;(e)75:25;(f)72:24,其余材料比例不变。所测得坍落度210mm~220mm,扩展度600mm~610mm,1h坍落度经时损失0~5mm,3次混凝土拌合物性能也基本一致;7d和28d抗压强度(MPa)依次为(d)61.4、69.6;(e)58.6、66.0;(f)54.8、63.4。根据以上试验结果,选取(e)水胶比为0.28的配合比作为新理论配合比。3.3新配合比验证同样对选定配合比进行强度验证和试泵。6次强度试验验证7d和28d抗压强度均满足施工及配置强度要求,试泵过程中泵压保持稳定,泵送连续流畅,添加聚丙烯纤维后也泵送顺利。对泵送出口混凝土进行取样,抗压结果也满足要求。确认配合比为水泥:粉煤灰:硅灰:砂子:碎石:水:外加剂=400:75:25:776:1164:140:7.25。4原因分析在泵送混凝土施工中,硅灰由于比表面积较大,是矿粉和粉煤灰的40倍之多,可吸附混凝土中大量自由水而减少泌水,减少自由水在集料界面上的聚集,从而提高混凝土的强度和改善混凝土的可泵性。矿粉颗粒表面呈多棱面状,改善和易性方面不如粉煤灰的微珠效应,使得混凝土粘聚性增大,保水性差,容易泌水。从而在高距离泵送混凝土时泵压增大,泌水量较多,造成施工浇筑困难。5结语在本工程实例中,在矿粉-粉煤灰双掺混凝土不能满足施工需要时,采用硅灰-粉煤灰双掺达到了预期目的。粉煤灰、矿粉、硅灰作为混凝土掺和料,在工程应用中各有其优缺点,应根据实际施工环境、工艺及耐久性要求等,选择合适的矿物掺和料和掺配比例,进行优势互补。参考文献:[1]公路桥涵施工技术规范[S].人民交通出版社,2011.[2
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