HPC技术在C50混凝土配合比设计中的应用.doc

HPC技术在C50混凝土配合比设计中的应用第35卷第22期?170?2009年8月山西建筑SHANXIARCHITECrUREV01.35No.22Aug.2009文章编号:10096825(2009)22017002HPC技术在C50混凝土配合比设计中的应用刘荣杰贺海宁何海余摘要:从HPC的概念入手,列举了其特点,并着重论述了I-IPC的材料选择原则.结合工作实践,给出了HPC配合比设计的一般方法,并对实践所得的试验汇总数据,从强度和耐久性方面进行了初步的探讨,以进一步推广该技术的应用.关键词:HPC技术,应用,高性能混凝土,配合比设计中图分类号:TU528文献标识码:A1工程概况自1850年出现钢筋混凝土以来,它已作为一种特别重要的建筑材料,在实际生产中发挥着极大的作用,近10多年来,随着社会经济的飞速发展,50MPa60SPa的高强混凝土在高层建筑及桥梁等工程中的应用也越来越广泛.但是有不少因混凝土建筑材质劣化引起开裂甚至崩塌的现象出现,水工,海港工程与桥梁尤为多见.其破坏原因往往不是因为强度不足,而是耐久性不够.因此,混凝土配合比按照同时满足强度和耐久性要求的原则进行设计已越来越迫切.故而,除强度及工作性之外,影响耐久性的体积稳定性(高弹性模量,干缩小,徐变及热应变小等),抗冻,抗渗,抗冲耐磨,疲劳,耐化学腐蚀等性能已备受工作技术人员的重视.2HPC的概念HPC(HighPerformanceConcrete)是一种新型高性能混凝土,是在大幅度提高普通混凝土性能的基础上采用现代混凝土技术,选用优质原材料,在严格的质量管理条件下制成的,除水泥,水,骨料外,必须掺加足够数量的细掺料与高效减水剂.I-IPC具有如下特点:1)拌合物能获得较大的流动性;2)拌合物有较好的粘聚性,不离析及泌水量低;3)成品结构具有较高的5评判指标的处理采用模糊分布法,将上述评判指标归一化,即用各评判指标之和遍除每一指标,得归一化后的模糊综合评判集为:0.32,0.27,0.27,0.14.6结语这一评判结果表明,在砂砾石基层材料弹性模量非线性的诸多影响因素中,最大粒径对其影响最为明显,其次是砂砾石黏土配合比和压实度,最后是含水量.因此,当考虑砂砾石材料做基层时,应对其最大粒径,砂砾石黏土配合比,压实度及含水量给予不同的侧重考虑.抗压强度及弹性模量;4)成品结构具有较强的耐久性;5)能大幅度降低水泥用量,具有较好的经济性.3l玎PC的材料组成及技术要求3.1水泥1)水泥应符合现行国家标准,并附有出厂试验报告等合格证明文件.2)应根据混凝土强度,耐久性等要求选用收缩小,和易性好,且A含量低的水泥(因A含量大,对减水剂的吸附量大,坍落损失也大).3)配制C50及C50以上的高强混凝土必须优先选择强度等级不低于42.5级或高等级的硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥,也可选用具有一定实践基础的特种水泥(国外已有生产和使用调粒(级配)水泥及球状水泥等).4)水泥出厂时间超过1月或受潮时一般不宜使用.3.2骨料1)粗骨料.粗骨料应选用质地坚硬,级配良好的石灰岩,花岗岩等碎石或卵石.骨料母岩的抗压强度应比所配制的混凝土强度高50%以上,含泥量应小于1%,针片状颗粒含量应小于5%,骨料的最大粒径宜小于31.5nlnl.2)细骨料.细骨料应选用洁净,质地坚硬,级配良好的河砂,其细度模数不宜小于2.5,含泥量不应超过2%,且不允许有泥块存参考文献:1肖盛燮,王平义,吕恩琳.模糊数学在土木和水利工程中的应用M.北京:人民交通出版社,2004:10.2梅迎军,梁乃兴.砂砾石基层混合料的非线性分析J.重庆交通学院,2004,23(3):5760.3张世钰,赵鹏.天然砂砾石在湿软路基处理中的应用J.山西建筑,2008,34(7):300301.4陈文杰,梁乃兴.砂砾石材料回弹模量试验方法的研究J.重庆交通学院,2007(22):12.5陈文杰.砂砾基层材料的非线性承载力特性研究J.重庆交通大学,2006(27):12.ThecomprehensiveevaluationofreboundmodulusnonlinearofsandstonebasematerialL1Wan-huaLIANGNai-xingAbstract:AgainsttOsandstonematerialreboundmodulusbehavednonlinearcharacteristics,inordertodesignpavementstmcturemorerational,theinfluencedfactorsofsandstonematerialnonlinearwereevaluatedcomprehensivelywithfuzzymathematics,themostinfluencedfactorsineveryfactorswereobtained,SOastoconsiderfocallyinsandstonenonlinearmaterialresearch.Keywords:sandstone,reboundmodulus,nonlinear,comprehensiveevaluation收稿日期:200903.24作者简介:刘荣杰(1969一),男,工程师,陕西省丹凤县农村公路管理局,陕西丹凤726200贺海宁(1972一),男,工程师,陕西省商洛市建筑勘察设计院,陕西商洛726000何海余(1970一),男,工程师,洛南县路桥公司,陕西洛南726100专年Jg282背刘荣杰等:I)C技术在C50混凝土配合比设计中的应用?171?在,并且坚固性等其他技术指标符合JrrJ5292的规定.3.3高效减水剂为了使混凝土达到高强度,高耐久性及高流动性,也就是说达到高性能,在混凝土中必须掺人质量稳定,高减水率,非引气性且对钢筋无腐蚀作用的高效减水剂.HPC使用的高效减水剂应符合GB80761997标准要求.3.4矿物掺合料为解决高强混凝土因收缩开裂并提高其耐久性,可以在混凝土中掺入磨细矿渣,硅粉,粉煤灰等.HPC所使用的矿物掺料应符合相关技术标准要求(粉煤灰质量应符合GB14690之规定,硅料质量应符合Q/MM02.0-1998标准要求).4HPC在C50混凝土配合比设计中应用示例4.1仅掺高效减水剂,不掺矿物掺合料时配合比计算1)确定试配强度:厶.=厶.k+1.645a=50+1.6456.0=60MPa.其中,厶.为混凝土配制强度,MPa;,为混凝土立方体抗压强度,MPa;为混凝土强度标准差,MPa(因无历史资料,根据相关技术标准选取=6.0).2)计算水灰比:W/C=(a.厶)/(厶.+abb)(a.厶,g)/(厶,.+n.bb.yc厶,g)=0.32.其中,为水泥的实际强度,MPa;为水泥强度等级值的富余系数,取1.0;厶,为水泥强度等级值.计算所得水灰比小于按耐久性要求之最大水灰比0.50,符合要求.3)确定用水量:按公式=w(1一)计算.根据要求坍落度为50n瑚70lrgn,碎石最大粒径为31.5rnm,查JGJ/552000PPGE4.0.1-2,选=195kg/m3;由于掺入1.0%UNF-5后,在保持混凝土强度和坍落度不变的情况下,可减水15%,取J=0.15.优=(1一J)=195(10.15)=166kg.4)确定水泥用量:掺入UNF-5后,在保持混凝土强度和坍落度不变的情况下可节约水泥10%左右,取五=0.1(k=1.11,减水剂调整系数).c.=/(w/c)?k?(1一J)=518.减水剂量:m=Co1.0%:5181.0%=5.18lg/m3.5)确定砂率:一方面考虑保证混凝土具有良好的流动性和泵送性能,砂率取值偏高;另一方面,为了获得足够的混凝土强度和弹性模量,砂率值又不能过高.参考相关资料,一般在35%41%之间,且随混凝土强度的提高,砂率成降低趋势.故在此取=36%.6)砂,石用量:m,pcmp,pgm7psm,p0.01a1m/(m+)100=.518/3100+m/2680+m/2630+166/1000+0.03=1.【m/(m.钔+m)100=36.掺UNF-5后,含气量为3%(掺人减水剂所占体积忽略不计).联解此方程级,得:m=610kg/m3,m=1085kg/m3.则得配合比:m:m:mgo:m:mj=518:610:1085:166:掺硅粉配合比计算(采用等量取代法)1)根据JTJ0412000所规定的硅粉取代水泥最大用量不超过8%l0%,选择硅粉取代水泥百分率=8%.2)按下式计算每立方米混凝土中硅粉掺量及水泥用量:,=m=5188%=41l【g.m:m一mf=51841=477.3)选用与仅掺减水剂时混凝土相同(或稍低)的水灰比0.32(水胶比,忽略硅粉取代水泥后水灰比的微小变化).4)计算水泥和硅粉的浆体体积:V:mf/Pc+ms+m=394L.5)计算砂,石总体积:V_A=1000(1一口)一=576L.6)选用与仅掺减水剂时混凝土相同(或稍低)的砂率=36%,则:m=Va=57636%2.63=545kg.mgVA(1一)=576(136%)2.68=988l,g.则要掺减水剂及硅粉时,混凝土配合比:(m+mf):m:m:rni=(477+41):545:988:166:5.18.试配调整略.5个人看法近年来,高强混凝土配合比设计发展趋势向超低水灰(水胶)比(一般要求在0.24-0.38之间)及低砂率的方向发展.从试验数据总体上来看,C50混凝土配合比设计选取水灰(水胶)比时,在使用高效减水剂的同时,要在0.32(含0.32)以下,才能同时满足混凝土抗压强度(强度要求)及抗压弹性模量(耐久性要求之一)的双重控制条件.因)C(高性能混凝土)强度受减水剂影响作用特别大,故实际工作中,可能会有超出此经验水灰比(水胶比)时,混凝土的强度及耐久性指标亦能同时满足要求.此外,砂率并非绝对不可超出28%34%之范围.总之,无论何种情况,作为工程技术工作者,对大跨径预应力桥梁用钢筋混凝土的配合比进行设计时,是否适宜掺入硅粉等矿粉细料应先进行试验并根据各个项目的具体情况综合考虑.参考文献:1周晨,王妍妍,江波.矿物细掺料对HPC性能的影响研究J.山西建筑,2008,34(11):184185.2姚若荣.广州新龙特大桥HPC的配制与应用J.山西建筑,2008.34(33):173174.TheapplicationofHPCtechniqueinmixproportiondesignofC50concreteLIURong-jieHEHai-njngHEHai-yuAbstract:StartingfromtheconceptofHPC(HighPerformanceConcrete),thecharacteristicsaswellastheprinciplesformaterialselectionofHPCismainlydiscussed.Combinedwithpracticalworkgeneralmixproportio