高性能混凝土早期强度和裂缝预防.doc

高性能混凝土早期强度和裂缝预防张根华中铁十一局集团桥梁有限公司 湖北武汉黄陂 430300 摘要本文阐述了高性能混凝土在预制梁场中的早强与水化热问题，对高性能混凝土在预制梁场混凝土配合比的主要参数进行了探讨。且在配制梁场混凝土的配合比时采用双掺方案在满足早强的情况下有效的控制了水化热。关键词：箱梁 裂缝 原因分析 控制措施 早期强度1 前言目前我国在建客运专线铁路桥梁大量采用24M,32M整孔简支箱梁，体积大，工期紧，施工进度要求快，一般梁场从建场到生产结束的工期在两年内，对箱梁生产台座的运转周期控制在4天内，三天脱模，四天初张后移梁，配合比设计考虑强度增长必须满足：蒸养36小时（静停4h，升温4h，至405，恒温16h，降温12h至环境温度），R3d43.5Mpa，自养10d，R10d58.5Mpa，弹模E10d35.5GPa, R28d59.9Mpa，弹模E28d35.5GPa.同时在满足早期强度要求的基础上要充分考虑夏季的箱梁大体积混凝土的心部温度能够符合箱梁产品的技术要求，由于早期强度要求高且要求强度增长快，由水化热所引起的温度裂纹成为预制梁场的技术难题。裂纹是混凝土病害中最常见也是最重要的，对混凝土的安全性产生最直接的影响，本人根据我单位在石武客专线箱梁配合比的设计、优化和施工结果，现就混凝土各个参数进行分析，对早强与裂缝的矛盾问题进行分析，并提出改进办法。2箱梁原材料的选择2.1 水泥选择选用低C3A和C4AF、高C2S的水泥，可以降低干缩和降低水化热。每100g水泥减缩总量为：79mL，每方混凝土中水泥用量越多，体积收缩越大，如水泥用量达到400kg时，每方混凝土的减缩量为30L左右1，同时根据我梁场的经验对普通硅酸盐水泥每增加10kg水泥则混凝土心部温度增加1。即当水泥用量达到400kg时，当夏季施工温度达到30时，混凝土心部温度可能达到70，为此造成箱梁心部和表面温差将达到30左右，超过箱梁允许的15。为防止温度应力裂纹的产生，各个梁场的单方实际水泥用量一般不超过360kg。我梁场选择了315（夏季）和345（冬季）的单方水泥用量。2.2采用低水胶比水胶比不应过大，标准规定水胶比不大于0.35，为了低水泥用量的情况下满足混凝土的早期强度，经过试验验证水胶比选择0.300-0.320之间可以满足强度要求。另外含水量、水胶比对水泥石的毛细孔量和孔径分布有重要影响，降低有助于减低混凝土的干缩性。2.3 采用双掺方案2.3.1 粉煤灰选择 由于燃煤品质和燃烧条件不同，粉煤灰中含碳量差距很大，颜色以乳白色和深褐色为主，含碳量越高其颜色越深，实际应浅色含碳量的粉煤灰。粉煤灰颗粒的活性主要来自玻璃体，而玻璃体的粒径主要在1030um，所以必须控制粉煤灰的细度，一般细度控制在8%内（标准规定小于等于12%），使其具有较好的活性2。2.3.2 矿粉选择矿粉，即可作为水泥的混合材，又可作为混凝土的掺合料。掺入混凝土中由于矿渣硅酸盐水泥中的矿渣颗粒较粗，早期活性低，单采用经过专门粉磨的矿粉，当其比表面积达到450/时，其早期强度有所下降，单28d强度相对要比不掺的硅酸盐水泥强度要高，且其水化热相对较低。当矿粉比表面积超过600时，其水化速度大大加快水化放热比普硅水泥还要高，客专预制梁用矿粉标准规定其矿粉的比表面积为400500/，所以矿粉的比表面积控制在450/时比较理想3。 2.3.3 双掺早强和抗裂的影响 双掺对混凝土工作性的影响粉煤灰是由大小不等的球状颗粒的玻璃体组成，表面光滑致密，在混凝土拌合物中，具有增大混凝土的流动性、减少泌水、改善和易性，提高可泵性的作用，得到大家的一致认可。矿粉掺入混凝土中具有“微集料效验”和“火山灰效应”。采用双掺技术等量取代部分水泥配制混凝土，充分发挥了粉煤灰和矿粉各自的优越性，实现优势互补。另外粉煤灰和矿粉的颗粒比水泥细，能很好的填充水泥颗粒间的空隙，达到进一步的密实，使其水泥颗粒间的自由水得到释放，提高了混凝土的流动性，降低单方混凝土的用水量。矿粉和粉煤灰双掺比单掺粉煤灰或矿粉，混凝土的坍落度明显增大，这是发挥了粉煤灰的玻璃体效应，消减了单掺矿粉后拌合物的粘性，增大了拌合物的流动度，减少了泵送阻力，实现了双掺的“工作性互补效应”4。 双掺对混凝土强度和抗裂性的影响不论是单掺粉煤灰还是矿粉，混凝土的早期强度都较低，粉煤灰更甚，采用双掺在掺量相同的条件下，无论是早期强度还是后期强度都比单掺要高，可以充分发挥两者的”强度互补效应”5，矿粉发挥了早期火山灰效应，改善了混凝土中浆体与骨料的界面结构，弥补了粉煤灰火山灰效应滞后而导致的火山灰颗粒之间界面粘结不牢引起的早期强度降低。双掺的粉煤灰掺量与矿粉比值为2：1时流动性比较理想，其拌合物性能比较理想。其结果见下表： 矿物掺和料掺量与水泥和外加剂的适配性试验(g)名称水泥粉煤灰矿粉砂水外加剂流动度（mm）厂家亚东阳逻武钢华新标准砂梁场井水格瑞林方案五35025（5%）125（25%案六35050（10%）100（20%案七35075（15%）75（15%案八350100（20%）50（10%过试验室的大量混凝土试验当强度和水化热比较理想时的掺量为粉煤灰掺量与矿粉比值为1：2.其试验结果见下表。不同混合材掺量的试验混凝土配合比，kg/m3编号水泥粉煤灰矿渣粉砂石格瑞林水坍落度扩散度含气量（%）PB1350508070511104.81441854303.1PB2345459070511104.81442154803.1PB3345904570511104.81442004753.2PB4340905070511104.81441954503.2PB534567.567.570511104.81442154853.2PB63305010070511104.81442004603.2PB73206010070511104.81441954503.2PB83201006070511104.81441954203.3PB93156510070511104.81442004703.0PB103155511070511104.81441904952.9PB113157010070511104.81442204903.2其抗压强度最理想的能够满足生产进度和早期水化温度要求的主要有PB2和PB10两个配合比，其结果见下表：混凝土强度编号抗压强度MPa弹性模量GPaR2R3R7R28E10E28PB238.648.856.667.636.139.0PB1032.543.156.769.936.439.4当环境温度达到15摄氏度时，我们梁场用PB2生产箱梁温度曲线见下图。系列1到系列14分别采集了箱梁的不同部位混凝土的温度值，其中系列10代表的心部温度最高峰出现在灌注后的第70h左右，最高温度也不大于45，温差也比较理想。脱模后梁体表面没有出现裂纹。3结论为满足梁场的施工进度的要求，同时为了减少早期混凝土温差裂纹的发生，我梁场试验室做了大量的配合比试验，其配合比的设计过程中首先应该选好原材料，主要有原材料的品种、规格、型号等。同时箱梁高性能混凝土使用的聚羧酸外加剂比较敏感，外加剂与水泥和粉煤灰和矿粉的适应性对高性能混凝土力学和泵送性能影响显著。 采用双掺方案，当比例和掺量适当时，有效的减少了水泥的水化热，降低了混凝土内的温度峰值，延缓了温度峰值出现的时间，即错开了水泥水化高峰的时间，在夏季施工对混凝土的早期裂纹的防止起到了非常大作用。同时采用双掺后，提高了混凝土的密实度，改善了混凝土的微观结构，也大大的提高了混凝土的耐久性。产考文献【1】 王桂玲.混凝土裂纹成因及控制措施.山西建筑，2004，(3):33【2】 吴磊.提高粉煤灰混凝土早期强度及抗裂性的控制工艺.建筑设备及建筑材料，2008，（8）：791【3】 刘瑀.微矿粉高性能混凝土的性能及其应用.建筑工程，2007，（4）：167【4】 刘辉.矿渣粉微在水泥中的效应分析【J】.混凝土，2007，（4）：52-54【5】 周美如.矿渣粉对混凝土耐久性的影响【J】.混凝土，2007，（3）：58-62作者简介：张根华（1980），男，工学学士，2004年毕业于南昌大学材料科学与工程专业，现任中铁十一局集团桥梁有限公司石武项目部副总工。 联系电话 As of Microsoft Internet Explorer 4.0, you can applmultimedia-style effects to your Web pages using visual filters and transitions. You can apply visual filters and transitions to standard HTML controls, such as text containers, images, and other windowless objects. Transitions are time-varying filters that create a transition from one visual state to another. By combining filters and transitions with basic scripting, you can create visually engaging and interactive documents.Internet Explorer 5.5 and later supports a rich variety of optimized filters. Click the following button to see a demonstration of many of these filters and how to usetheProcedural surfaces are colored surfaces that display between the content of an object and the objects background. Procedural surfaces define each pixels RGB color and alpha values dynamically. Only the procedure used to compute the surface is stored in memory. The content of an object with a procedural surface applied is not affected by the procedural surface.警告：此类已序列化的对象将不再与以后的 Swing 版本兼容。当前的序列化支持适合在运行相同 Swing 版本的应用程序之间短期存储或 RMI。从 1.4 版开始，已在 java.beans 包中加入对所有 JavaBeansTM 的长期存储支持。请参见 XMLEncoder。引用类型和原始类型的行为完全不同，并且它们具有不同的语义。引用类型和原始类型具有不同的特征和用法，它们包括：大小和速度问题，这种类型以哪种类型的数据结构存储，当引用类型和原始类型用作某个类的实例数据时所指定的缺省值。对象引用实例变量的缺省