C50箱梁混凝土配合比试验计划及优化方案[宝典]

mudpot 2018-07-08

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C50箱梁混凝土配合比试验计划及优化方案

合武高速铁路箱梁使用高新能混凝土，对混凝土要求很高。除满足施工强度要求外，还必须满足高新能混凝土耐久性能要求，包括抗裂，抗冻融，抗渗，抗氯离子，电通量，其核心就是要具备高度的密实性和引入一定的含气量;其二，必须满足泵送要求，特别强调混凝土的塌落度一小时经时损失,和泵送过程损失;其三,对和易性能的要求,因高性能混凝土的大塌落度,大流动度, 和易性能不好,容易造成混凝土离稀,泌水，不能满足桥梁的内实外美的要求。

原材料的选择:

混凝土的高要求，对原材料的要求更高，我们首先对原材料进行送检(满足业主要求资质的试验室，如铁四院检测中心，华中科技大学试验室，武汉理工大学试验室以及铁科院检测中心)。

配合比试验需要使用的方法和具备的条件

1 原材料性能及力学性能测试

水泥、磨细矿渣等的性能检测均参照GB1345-91，GB8074-87，GB/T208-94，GB1596-91，GB1346-89等标准进行。

各种水泥胶砂流动度，胶砂强度的测试分别按GB/T2419-94，GB177-85进行。

混凝土力学性能测试参照GBJ82等，本研究报告中除特殊说明，所测试的强度均为15×15×15cm试件测试的强度。

2 混凝土的搅拌制度

称量所需的砂、石、水泥和掺和料，干搅半分钟后，边搅边加入一半用水量，搅拌1分钟，再加入配制好的的减水剂与另一半用水量，搅拌3分钟出料。 3 混凝土拌和物流动性能的测定

混凝土拌和物的坍落度测试参照标准GBJ80-85，坍落扩展度值的测试是在坍落度试验的基础上，同时测定拌和物在水平方向上的扩展值，测量两垂直方向上的扩展值，取平均值，即为坍落扩展度值。另外，需要观察混凝土的粘度时，使用坍落度桶倒流的方法测量混凝土从筒倒流出来的时间。

4 试件养护条件

砂浆试件送至标准养护室，拆模后进行水养护，水温为20 2 C。混凝土试件送至养护室进行标准养护。养护温度为20 2 C，湿度不小于90%。

拌和前试验

1(细集料

配制混凝土用砂为滠口河砂，细度模数为Mx=2.64，堆积密度为1.51g/cm3，表观密度为2.60g/cm3。

2(粗集料

粗集料主要选用了两种不同品种的石子。南山碎石为主要供应石材，阳新碎石作为备用石材。

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目前大多数采石场使用产石率高的颚式破碎机，使粗骨料的针片状颗粒高，空隙率大，质量波动显著，导致混凝土拌合物的胶凝材料用量明显偏大，影响体积稳定性。所以，箱梁混凝土标准要求使用反击破破碎机破碎的粒形饱满碎石，两级碎石(5,10mm，10,20mm)，最大公称粒径为25mm。

南山三友碎石有限公司生产的碎石，采用反击破破碎机，粒形饱满圆润，针片状颗粒少，二级级配，表观密度为2.82g/cm3，细档(5,16mm)，粗档(16,25mm)。经过试验搭配分析研究(结果见下表)，可以看出细档与粗档的比例为7:3时，粗骨料的堆积密度最大，空隙率最小。因此，试验中主要采用此搭配的粗骨料。(南山三友碎石同意改筛网,施工时可采用5,10mm,10,20mm二级的碎石)

备用石材采用阳新采石场现生产的5-25mm，连续级配的人工碎石, 也同意改筛网,施工时可采用5,10mm,10,20mm二级的碎石。

3(掺合料

试验中采用的掺合料主要有粉煤灰与磨细矿渣。磨细矿渣粉由武钢华新集团生产的S95矿渣粉，比表面积为448m2/kg。武汉阳逻电厂生产的一级粉煤灰，细度4.5%。满足箱梁对混合材的要求。

4. 减水剂

考虑到高性能高耐久混凝土拌和物的大流动度、坍落度损失小等特点，选择了三种不同的高效减水剂进行比对。主要进行不同水泥的净浆流动度试验，不同减水剂的净浆流动度试验，保持流动度相同时砂浆力学性能试验。

箱梁混凝土的要求:

1)掺加矿灰和一级粉煤灰25%~45%左右，水胶比<0.35，胶凝材料总量<500Kg，含气量3~5%;

2) 坍落度要求出机时?160mm，60min坍落度损失<30mm，初凝时间6~8h，和易性能好， 500mm?扩散度?350mm，倒流15-30秒为宜;

3)强度要求:蒸养2d(40 5?恒温36h)，R2d?45Mpa，自养10d，R10d?58Mpa，弹模E10d?35.5GPa;

4) 耐久性试件四种(抗渗，抗裂，电通量，冻融)，各一组，其中抗裂可做参考用。

配合比方案的选择和优化:

1) 粉煤灰和矿粉双掺方案的选择。

粉煤灰和矿粉由于活性微集料的几大效应(火山灰效应，填充效应，界面效应，减水效应)，对混凝土耐久性提供了保证，但充分发挥效应还应具备几个条件，其一，珠形玻璃体含量，其二，混合材颗粒粒径与水泥颗粒在微观上形成级配体系。粉煤灰，矿粉和水泥正好形成一个微观级配体系，混凝土密实性将显著提高，而密实性正是耐久指标中抗渗，电通量，抗冻融的关键因素。另外，粉煤灰和矿粉在施工中各有优缺点。粉煤灰和矿粉都具有火山灰效应，但一般在后期才体现强度的增长，所以对混凝土塌落度的经时损失很小。粉煤灰由于珠形玻璃体的作用，流动性稍好于矿粉，矿粉减水效果强于粉煤灰，对强度的增长作用优于粉煤灰，且矿粉具有良好的粘聚性，泌水性小，保水性好。所以粉煤灰和矿粉双掺方案正是考虑以上的叠加效应。

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2) 混合材掺量的选择。

目前高性能混凝土为延缓水化热高峰，防止裂纹，大体积混凝土都提倡大剂量掺加混合材料，经试配感觉粘度过大，流动性不好，须加大减水剂用量，调整砂率,以降低粘度过大问题。考虑生产进度(要求两天脱模，张拉)，需要满足施工的早期强度，所以需要考虑冬季和夏季不同施工条件下的配合比情况,一般经验,水泥用量多混合材用量少些,早期强度高些。通过试验，夏天选择40%左右混合材掺量，冬天选择30%左右混合材掺量,我认为是合理的。

3)胶凝材料用量的选择:

标准要求，胶凝材料用量不超过500kg，根据有关资料，C50混凝土胶凝材料用量450kg-490kg能够满足强度要求，我们选择480kg进行试验，给予前期配合比以较大强度保证率，实际施工中根据强度评定情况给予适当调整。 3) 混凝土含气量的选择

提高混凝土含气量对提高桥梁耐久性(特别是抗冻融)很有好处，但对桥梁外观质量影响却很大，怎样控制含气量，出机含气量和入模含气量的关系，震捣对混凝土含气量的影响，这些都需要实际生产中摸索，我根据铁科提供数据出机控制在3~4%左右。 3) 外加剂的选择

聚羧酸高效减水剂是一种新型高性能减水剂，基本不含有害成分，减水率高，且不受环境温度影响，受水泥的适应性也较萘系减水剂影响小，对混凝土的塌落度保持，凝结时间的控制很有效果，且因掺量小，价格相差不太大(35元/m3和25元/m3)，故考虑选聚羧酸高效减水剂。

4) 石子级配的选择

箱梁制造工艺要求石子按两级级配分掺，有效的保证了石子在混凝土中的最小空隙率，保证了混凝土的密实性，耐久性。寻找石子的最佳分掺比例，达到最小的空隙率。经试验最后确定30%小石子掺量，才正式进行配合比试验。

6) 砂率的选择

砂率是高性能混凝土的一个很重要的指标,直接影响着混凝土的和易性,密实性能。根据实际经验及参考资料泵送混凝土最佳砂率宜为38%-42%。为保证一定的可比性，试拌混凝土时一律按40%砂率，确定其他材料掺量后，再细调最佳砂率。(因石子粒形圆润,针片状几乎没有,故空隙小,比表面积小,估计砂率为38-40%合适,根据情况节约浆体)