C60高强混凝土配合比.doc

C60高强混凝土配合比设计一、试验原材料及试验方法1、试验原材料在对已有工程经验的系统研究基础上，并根据山东滨州周边地区的材料的调查，提出了对滨州黄河公铁路桥40米预制箱梁C60高强混凝土原材料的技术要求，并据此进行了材料筛选。1.1水泥：根据高强混凝土工程应用的工程实践，配置高强混凝土的水泥，宜选用强度等级为52.5 Mpa或更高强度等级的硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥，无论何地产的水泥，必须达到强度满足、质量稳定、需水量低、流动性好、活性较高的要求。依据以上各项技术要求，结合当地的水泥厂家，经过对淄博山铝水泥、山东济南山水、中联鲁宏各水泥的各项技术指标的试验比选，确定为中联鲁宏水泥有限责任公司的中联鲁宏P.O52.5，其各项技术指标：细度0.7%，初凝时间2 h 07 min，终凝时间3 h 01 min，3d抗压强度33.8Mpa，3d抗折强度5.8Mpa ，28d抗压强度57.5Mpa，28d抗折强度7.9 Mpa； 1.2细骨料：临沂河砂，细度模数2.8，含泥量1.2%，表观密度2610kg/m3，空隙率44%；1.3粗骨料： 青州产5-10mm、10-20mm石灰岩碎石，合成5-20mm连续级配碎石，其中5-10mm占20%，10-20mm占80%，表观密度2700kg/m3，吸水率0.46%，压碎值9.6%；1.4外加剂：配置强度等级较高的高强混凝土时，应首先选用非引气型高效减水剂。目前高效减水剂可分为萘系、多羧酸系、氨基磺酸盐系和三聚氰胺系。通过对比试验得出：纯萘系外加剂配置C60混凝土粘聚性大，且强度富裕较小；氨基磺酸盐系外加剂由于其减水率高，混凝土易泌水、分层离析，水胶比越小越好，掺合料越多越好，混凝土的匀质性越好；多羧酸系外加剂，粘聚性小，浆体与石子的包裹性好，石子在浆体中分布均匀，不分层、不离析，为液体状；氨基+萘系复合的外加剂的粘聚性良好。根据我项目部的搅拌站的现状，综合分析各类外加剂的特性和成本后，选择了适合生产控制和生产成本较低的UNF-3C氨基磺酸+萘系复合高效减水剂（粉状）；1.5掺加料：山东邹县I级粉煤灰，细度9.4%，需水量比93%； 山东莱钢S95矿渣粉。2、试验项目及方法 混凝土拌合物性能、力学性能试验依据普通混凝土拌合物性能试验方法标准GB/T50080-2002、普通混凝土力学性能试验方法标准GB/T50081-2002中有关规定进行。二、C60高强混凝土配合比 为了保证高性能混凝土的高强及高耐久性，在配置高性能混凝土时，应掺加一种或多种活性矿物掺合料，如粉煤灰、矿渣、硅灰等活性掺合料。活性矿物掺合料在混凝土中的主要作用有：填充效应、活性效应。高性能混凝土一方面通过降低水灰比提高混凝土密实度和抗渗性，以达到高耐久性；另一方面由于矿物掺合料的微填充效应，使混凝土中的颗粒分布更趋合理，混凝土更加致密，矿物掺合料的活性效应又使混凝土的强度得以保证。大量的研究资料以及工程实践表明，在混凝土中大量掺入适量的粉煤灰、矿渣、硅灰等活性矿物掺合料，能大大改善混凝土的抗渗性、抗冻性、抗碱集料反应能力及抗有害离子渗透等性能。滨州黄河公铁路桥40米铁路预制箱梁混凝土强度为C60，施工工艺要求坍落度为200+20mm，粘聚性良好，坍落度经时损失小，初凝时间在13小时左右。为保证工期要求，混凝土7d抗压强度要达到设计强度的100%，以满足预应力束的张拉需要。依据普通混凝土配合比设计规程JGJ55-2000中的有关规定，混凝土强度标准差取6.0，因而C60混凝土的配置强度为69.9Mpa。参考国内外其他工程经验及有关高性能混凝土的研究成果，采取掺用活性矿物掺合料的技术方案对混凝土配合比进行优化。主要开展了单掺矿渣粉混凝土、单掺粉煤灰、双掺粉煤灰和矿渣粉等三类方案的C60高性能混凝土配合比试验，在掺加活性矿物掺合料时，采用等量取代水泥法，各方案的C60混凝土配合比见表1。表1 滨州黄河公铁路桥预制箱梁C60混凝土试验配合比编 号方 案各 材 料 用 量（Kg/m3）水泥粉煤灰矿渣粉砂大石小石水外加剂C60-HP-01普通混凝土550/5909162291658.25C60-HP-02掺15%粉煤灰48085/5779152291648.475C60-HP-03掺20%粉煤灰440110/5909162291658.25C60-HP-04掺25%粉煤灰412138/5909162291608.25C60-HP-05掺30%矿渣粉385/1656258882221708.25C60-HP-0610%矿渣+20%粉煤灰385110555909162291638.25三、C60高性能混凝土性能3.1预制箱梁C60混凝土拌合物性能见表2表2 预制箱梁C60混凝土拌合物性能方 案坍落度(mm)密度(Kg/m3)泌水率(%)凝 结 时 间（h,min）坍 落 度 经 时 损 失(mm)初凝终凝0.5h1.0h1.5普通混凝土19024255.47,147,57190180160掺15%粉煤灰19524451.29,3610,28195190180掺20%粉煤灰2252450013,2514,03225220220掺25%粉煤灰2152460013,5514,36215215210掺30%矿渣粉20024550.89,3510,2019018016010%矿渣+20%粉煤灰2302460011,2912,12230220220 由表2可知，在混凝土中掺加活性矿物掺合料后，混凝土的泌水率明显减少，混凝土泌水率的大幅度减少对提高混凝土外观质量有利。单掺15%粉煤灰混凝土和单掺30%矿渣混凝土有轻微的泌水，单掺20%、25%粉煤灰混凝土双掺矿渣和粉煤灰混凝土均没有泌水现象。单掺粉煤灰、单掺矿渣粉及双掺粉煤灰和矿渣粉混凝土凝结时间较普通混凝土相应延缓2-6h不等。单掺粉煤灰混凝土在1.5h内坍落度基本不损失，普通混凝土和单掺矿渣混凝土的坍落度损失相对较大。3.2预制箱梁C60混凝土力学性能见表3表3 预制箱梁C60混凝土力学性能方 案抗压强度（Mpa）轴心抗压强度（Mpa）弹性模量（Gpa）3d7d28d3d7d28d3d7d28d普通混凝土56.861.469.9-41.150.0-38.441.5掺15%粉煤灰55.864.373.2-40.749.5-42.744.2掺20%粉煤灰52.461.274.3-39.350.438.542.243.4掺25%粉煤灰53.455.172.8-38.148.1-39.542.8掺30%矿渣粉54.661.471.3-42.650.9-43.544.610%矿渣+20%粉煤灰48.662.970.6-39.449.2-38.943.6由表3中的试验结果可以看出，各方案的28d抗压强度均在70Mpa以上，均满足配制强度要求；7d抗压强度均在60Mpa以上，7d弹性模量均大于36 Gpa， 混凝土7d抗压强度达到设计强度的100%，可以满足7d预应力束张拉的要求。与普通混凝土相比，掺加矿物掺合料的混凝土3d抗压强度咯有降低，但7d抗压强度相近，28d抗压强度高于普通混凝土；7d、28d轴心抗压强度和弹性模量与普通混凝土均相近。四、C60高性能混凝土配合比的选定综合表2、表3 C60高性能混凝土试验结果得出： 普通混凝土、单掺30%矿渣粉混凝土的坍落度经时损失较大；单掺25%粉煤灰混凝土的7d抗压强度较低，满足不了7d张拉预应力束的要求；双掺矿渣和粉煤灰的混凝土坍落度和28d抗压强度两项技术指标较好，但根据现场拌合站的实际现状，无法准确对外掺料进行计量，因而不是理想的方案。综合以上因素，根据混凝土的工作性能、物理力学性能、施工性等技术指标综合分析，从而提出滨州黄河公铁路桥40米铁路预制箱梁的 C60高性能混凝土配合比，见表4。表4 C60预制箱梁C60混凝土配合比编 号方 案各 材 料 用 量（Kg/m3）水泥粉煤灰矿渣粉砂大石小石水外加剂C60-HP-03掺20%粉煤灰440110/5909162291658.25五、工程应用1、混凝土强度质量控制滨州黄河公铁路桥40米铁路预制箱梁C60混凝土浇注从2006年5月6日起至11月13日完成。同条件养护的用于控制张拉预应力束的混凝土试件7d抗压强度均达到设计强度、弹性模量均超过36.0Gpa，满足设计对预应力张拉的要求。在预制箱梁的施工中制作4组抗压试件进行标准养护，其中3组用于28d抗压强度测定， 1组用于56d抗压强度测定。用于标准养护的66组试件的28d抗压强度，根据混凝土强度检验评定标准GBJ107-87采用数理统计法进行评定，评定结果为mfcu=66.6Mpa，fcu.max=73.0Mpa，fcu.min=60.4Mpa，fcu =3.03 Mpa，评定结果满足该标准中混凝土强度的合格性判定，该批量C60混凝土强度合格。用于标准养护的22组试件的56d抗压强度，抗压强度fcu.max=81.5Mpa，fcu.min=71.8Mpa，强度增长约为8-12Mpa，平均增长率约15%左右。2、混凝土搅拌质量控制 在每次进行混凝土拌合前均对搅拌站的砂石、水泥、水的称重称进行计量误差的校定，确保各种原材料的计量误差在允许的范围内，称量误差控制：水泥、粉煤灰、减水剂和水1%，粗细骨料2%； 每次搅拌混凝土前，准确测定含水率，进行混凝土配合比的换算，并由试验人员控制各称重称的计量情况，全过程的监控；混凝土的搅拌过程中，试验人员专人监督，每车均检测坍落度情况，实测坍落度均在195-210mm之间，根据现场的