泥溪岷江特大桥_岷江特大桥中C60矿渣硅粉高性能混凝土的配制与应用
时间：2019-01-21 03:35:23 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
摘要:通过掺加硅粉和矿渣的混凝土在本项目施工过程中的应用,既保证了工程的进度又保证了工程的质量。 关键词:矿渣;硅粉;混凝土;配置 中图分类号:TU375 文献标识码:B 文章编号:1009―9166(2010)017(C)―0146―02
一、概述
岷江特大桥是一座三向预应力结构,采用单箱单室箱型截面箱梁。大桥主跨170m,全桥工艺复杂,施工难度大,混凝土强度等级为C60高强度混凝土,从混凝土泵送地点到浇筑地点,最大水平泵送距离约为350m,垂直泵送距离约为3Om,施工要求混凝土流动度大,工作性能好,混凝土配制强度:R4≥51MPa,R28≥70Mpa。
二、原材料选择
(一)水泥
选用“峨胜”牌P.042.5R水泥。
(二)集料
粗集料春达石场的5―25mm碎石。由于当地只有卵石,并且当地山上的石料都被风化强度达不到要求,因而我们自己对卵石进行破碎生产碎石,经试验符合规范要求。
细集料:峨眉山五渡粗砂与水银坝细砂合成中砂。细度模数Mx=2.8。
(三)掺和料
1、掺和料1为成都卓越四方生产的SF―92增密微硅粉,是硅铁或金属硅生产过程中的副产品,比重为2.2g/cm3,为了提高早期强度和混凝土的配置强度采用微硅粉,其技术指标符合规范和设计要求。
2、掺和料2为四川宁辉建材有限公司生产的矿渣,为了减少混凝土中的水化热,我们通过用矿渣取代水泥的方式减少水化热,从而减少混凝土的收缩裂缝。
(四)外加剂
外加剂选用四川巴斯夫化学建材有限公司的SP―600型高效缓凝减水泵送剂。
(五)拌和水
拌和水为饮用水,符合《混凝土拌和用水》JGJ63―89标准要求。
三、混凝土配制
1、计算砼配制强度(fcu,o)
设计要求砼强度为fcu,k=60Mpa,无历史统计资料,查表标准差
δ=6Mpa。
砼配制强度为:
fcu,o=fcu,k+1.645*δ=60+1.645*6=69.87Mpa
规范JTJ040―2000规范规定配制强度不得底于设计强度的1.15倍,即不小于69Mpa。
故我们选定混凝土的配制强度为69.9Mpa。
2、计算水灰比(W/C)
A、按强度要求计算水灰比:
计算水泥实际强度:
42.5级普通硅酸盐水泥fce,g=42.5Mpa,水泥富余系数γ=1.10。
水泥实际强度:fce=γ*fce,g=1.10*42.5=46.75Mpa。
B、计算水灰比:
采用碎石aa=0.46,ab=0.07,
计算水灰比:
W/C=aa*fce/(fcu,o+aa*ab*fce)
=0.46*46.75/(69.87+0.46*0.07*46.75)
=0.30
C、按耐久性校核水灰比:
查规范JGJ55―2000表4.0.4中允许最大水灰比为0.6,符合耐久性要求。故采用0.30水灰比作为基准水灰比。
3、选定单位用水量(mwo)及单位水泥用量(mco)
(1)选定单位用水量(mwo)
由于混凝土中掺入硅粉对混凝土的坍落度要求比较高,同时要采用泵送施工工艺故拌和物的坍落度选择180―220mm,由于掺入硅粉对外加剂的需求比较大,碎石最大粒径为25mm,选用单位用水mwo=214Kg/m3外加剂掺量为3.0%,减水率为25%,所以用水量为:214*(1―25%)=160Kg/m3
减水剂用量:533*0.03=15.99Kg/m3
(2)计算单位水泥用量(mco)
A、按强度计算单位用灰量:mco=mwo/(W/C)=160/0.30=533Kg/m3。
B、按耐久性校核单位用水量
根据砼所处环境使用部位,查规范JGJ55―2000表4.0.4最小水泥用量不得低于300Kg/m3。按强度计算单位水泥用量533Kg/m3。
4、选定砂率(βS)
依据砼坍落度180―220mm,碎石最大粒径为25mm,混凝土施工采用泵送施工工艺,根据经验以及当地实际情况选定砂率βS=40%。
5、砂、石用量的计算确定
采用体积法
已知:水泥密度ρC=3.1g/cm3,砂表观密度ρS=2.672g/cm3,碎石表观密度ρg=2.781/cm3。
mso/ρs+mgo/ρg+mco/ρc+mwo/ρw+10a=1000
mso/(mso+mgo)=βS
非引气砼a=1
mso/2.672+mgo/2.781+533/3.1+160/1.0+10=1000
mso/(mso+mgo)=40%
解得:
砂用量mso=720Kg/m3。
碎石用量mgo=1080Kg/m3。
6、用硅粉代替水泥掺量为6%:
硅粉用量不宜过高,多了能提高混凝土强度但它能使混凝土容易产生裂缝,过少对强度提高不大,我们综合考虑取6%。
硅粉用量为:533*0.06=32Kg/m3
7、为了提高混凝土的后期强度同时减少砼的水化热减少混凝土出现裂纹用矿渣取代水泥取代量为10%。
矿渣用量:533*10%=53Kg/m3
8、水泥实际用量
水泥取代后用量为:533―32―53=448Kg/m3
9、故每立方米混凝土材料用量
mco:mk:mgui mso:mgo:mwo=448:53:32:720:1080:160:15.99。
四、混凝土的生产、浇筑与养护
掺入硅粉与矿渣的高性能混凝土的生产质量控制与普通混凝土的质量控制的要求相同,即要求原材料质量稳定、乘量准确与搅拌均匀。由于水胶比较小,含水量的变化会引起较大的强度波动,严格控制水胶比就更加重要,特别注意骨料含湿量的变化。
1、生产
掺加硅粉混凝土的拌和顺序如下:简单的程序是:投入骨料,随后投入微硅粉搅拌片刻,然后加入水泥并干拌一会,再加入水,外加剂等。复杂的程序则为:首先投入粗骨料+75%水+微硅粉+50%细骨料,搅拌15―30秒;然后投入水泥+外加剂+50%细骨料+25%水,搅拌至均匀或用减水剂调整工作性。切忌将微硅粉加入已拌和的湿混凝土中,微硅粉混凝土的搅拌时间一般要比普通混凝土延长20%―25%。
2、运输
普通混凝土的运输与浇筑设备都适用于微硅粉混凝土,无须改变运输与浇筑程序或改造设备。
3、浇筑
要体现微硅粉混凝土的优点,如高强度,良好地保护钢筋,高耐磨能力,高耐化学腐蚀能力等,施工中良好地组织与实施浇筑,振动密实,抹面和养护工序是非常重要的。每道工序应连续地进行,不能中断。
4、抹面
混凝土中掺加微硅粉会提高混凝土的粘滞性和大幅度减小泌水。混凝土粘滞和表面却少水分会使抹面变的困难,特别是微硅粉掺量较高(10%―20%)同时混凝土表面积较大,则抹面就可能成为施工中的难点,需要采用具有振动功能的机械抹面设备,以保证抹面能在微硅粉混凝土浇筑密实后快速完成。
5、养护
一般微硅粉混凝土的用水量和水胶比较低,因此需要比普通混凝土更加重视养护。养护从防止发生塑性收缩裂缝开始,是保证微硅粉混凝土达到预期高强度,高耐久性的非常重要的工序。
五、混凝土的使用效果
通过掺加硅粉和矿渣的混凝土在本项目施工过程中的应用,既保证了工程的进度又保证了工程的质量,又解决了工程材料缺乏的难题,最后在竣工验收过程中通过西南交通大学结构检测中心对主桥的动载静载试验的检测,并达到了设计要求,检测结果比预期的还要理想,受到监理和业主的好评。同时通过本次试验,我们对掺加硅粉和矿渣掺和料的高性能混凝土有了初略的认识,准备在此基础上。对高性能混凝土在工程上的应用、监控作进一步的试验、分析和研究.以期对高性能混凝土能有新的、更完备的认识。
作者单位:山东高速路桥集团有限公司
