細(xì)石混凝土配合比的設(shè)計(jì)及施工中注意事項(xiàng)

1、細(xì)石混凝土配合比的設(shè)計(jì)及在施工中注意事項(xiàng)【摘要】在制作橋面防水保護(hù)層的過程中，因混凝土使用集料較細(xì)，鋪設(shè)厚度較薄，在施工中如處理不當(dāng)容易形成空鼓及后期保護(hù)層開裂等現(xiàn)象。針對這一情況，本文以南京地鐵工程為依托著重介紹了制作橋面防水保護(hù)層所使用細(xì)石混凝土配合比的設(shè)計(jì)以及杜絕或降低空鼓、保護(hù)層開裂等所注意的施工事項(xiàng)?！娟P(guān)鍵詞】配合比設(shè)計(jì)空鼓保護(hù)層開裂一、工程概況本部所承建的起點(diǎn)樁號K28+205,終點(diǎn)樁號K30+735.207主要分為兩個(gè)區(qū)間段及兩個(gè)車站。區(qū)間段包括：金山站-仙門站高架區(qū)間，樁號為K28+205K29+408.014（此區(qū)間為現(xiàn)澆區(qū)間和一個(gè)斜拉橋）；仙門站-仙中站高架區(qū)間，樁號為K2

2、9+550.207K30+735.207（此區(qū)間為U型梁預(yù)制區(qū)間）。車站地下一層為電纜夾層，地上一層為站廳層，地上二層為設(shè)備管道層，地上三層為站臺層，屋頂為鋼結(jié)構(gòu)且兩個(gè)車站均為魚腹式高架車站。為避免自然降水引起滲漏而對高架橋的梁內(nèi)鋼筋造成損害，需用聚氨酯防水涂料為高架橋面做防水處理，并在防水層表面制作30m葉50mm呆護(hù)層，保護(hù)層選用細(xì)石混凝土鋪設(shè)，強(qiáng)度等級為C40。二、形成空鼓及后期保護(hù)層開裂現(xiàn)象的原因1、空鼓形成的原因：施工中如基層（防水層）表面清理不凈存在施工垃圾，造成混凝土保護(hù)層與防水層的粘結(jié)不牢固；基層表面存在積水，在鋪設(shè)混凝土保護(hù)層后，積水部分水灰比突然增大，降低混凝土保護(hù)層與基層

3、的粘結(jié)力，致使形成空鼓；放料前，混凝土攪拌不均勻，導(dǎo)致攤鋪時(shí)混凝土密度不一致，初凝期完成后出現(xiàn)沉降，形成空鼓。2、保護(hù)層開裂的原因：混凝土在硬化過程中約有20%勺水分是水泥水化所必須的，還有80%勺水分要不斷蒸發(fā)，隨著水分的變化減少，引起混凝中硅酸鈣膠體體積減小而不斷干燥收縮，混凝土中就會產(chǎn)生收縮應(yīng)力，如在混凝土硬化過程中養(yǎng)護(hù)不及時(shí)，水分蒸發(fā)過多，混凝土收縮應(yīng)力過大加上防水層攤鋪厚度?。?0mm-50mm將導(dǎo)致混凝土保護(hù)層開裂；混凝土攤鋪厚度薄，其尺寸遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于其他兩個(gè)方向的尺寸，混凝土內(nèi)部水化熱較大，碎表面熱量散失較快，由溫差引起溫度脹縮應(yīng)變產(chǎn)生裂縫。三、細(xì)石混凝土配合比的設(shè)計(jì)因防水保護(hù)層使

4、用的混凝土為細(xì)石混凝土，骨料較細(xì)，坍落度較大，流動性較好，故在細(xì)石混凝土配合比的設(shè)計(jì)時(shí)，不予考慮骨料對泵送因素的影響。1、原材料的選用1.1、 粗集料：細(xì)石混凝土使用的集料為湯山采石廠的粒徑5.016.0mm的連續(xù)級配碎石。其含泥量0.6%,泥塊含量0.3%,針片顆粒9%松散體積密度1460kg/m3。其篩分結(jié)果如下表所示：篩孔孔徑(mm31.525.020.016.010.05.002.50累計(jì)篩余重(%)/855941001.2、 水泥：防水保護(hù)層使用的水泥為水化熱較低的42.5的普通硅酸鹽水泥，生產(chǎn)廠家為三龍集團(tuán)的“天寶山”牌水泥。1.3、 砂：細(xì)集料為級配良好的天然中砂，其含泥量0.6

5、%,泥塊含量0.2%,細(xì)度模數(shù)2.4,表觀密度2550(kg/m3)，堆積密度為1660(kg/m3)，篩分結(jié)果如下表所示：篩孔孔徑(mm4.752.361.180.60.30.150.075累計(jì)篩余(%)4.418.033.251.277.694.098.01.4、 粉煤灰：為了降低混凝土硬化時(shí)水泥所產(chǎn)生的水化熱，用一部分粉煤灰替代水泥,粉煤灰使用的是南京金陵熱電廠I級粉煤灰。1.5、 外加齊J:博特公司研制生產(chǎn)的JM-VIII高效減水緩凝劑。1.6、 纖維：為抑制細(xì)石混凝土在硬化過程中及水化熱的影響所產(chǎn)生的裂縫，在細(xì)石混凝土中摻入了聚丙烯纖維，纖維采用的是博特公司研制生產(chǎn)的潤強(qiáng)絲牌聚丙烯纖

6、維。1.7、 水：飲用水。2、配合比的計(jì)算：2.1根據(jù)規(guī)范(JGJ55-2000、JGJ/T10-95)并結(jié)合本工程的實(shí)際情況計(jì)算試配強(qiáng)度：fcu.k+1.654d=40+1.654X6=48.2Mpa并根據(jù)規(guī)范把試配強(qiáng)度fcu0定為48.2Mpa進(jìn)行水灰比的計(jì)算。確定水灰比、按照規(guī)范回歸系數(shù)aa取0.46、ab取0.07,考慮到水泥28天強(qiáng)度的不穩(wěn)定性，為了提高混凝土強(qiáng)度的保證系數(shù)，水泥的富裕系數(shù)丫c為1.13水泥28天強(qiáng)度取值為：fce=丫cx42.5=1.13X42.5=48.0Mpa水灰比W/C=aaXfce/(fce0+aaxabxfce尸(0.46X48.0)+(48.2+0.46

7、x0.07X48.0)=0.44確定水的用量根據(jù)工程實(shí)際情況所要求的混凝土的坍落度和碎石的最大粒徑情況，查(JGJ55-2000)表4.0.1-2得到初始設(shè)定用水量mw0=240kg/m3本工程使用的外加劑為JM-VIII高效減水劑，其減水率為3=20.7%,所以慘外加劑的混土的用水量mw=mw0(1-3)=240x(1-20.7%)=190kg確定水泥總量水泥總用量mc=190+0.44=431kg計(jì)算水泥的實(shí)際用量考慮到本工程是在地面以上的機(jī)構(gòu)，其實(shí)體機(jī)構(gòu)的強(qiáng)度增長情況受環(huán)境的影響很大，應(yīng)相增加粉煤灰取代水泥率。選取粉煤灰取代水泥率3c=12%超量取代系數(shù)均為1.0(等量取代)按取代水泥率

8、算出每立方米混凝土的水泥用量(m。mc=338x(1-12%)=379kg計(jì)算粉煤灰實(shí)際用量(mf)采用等量法計(jì)算。I級粉煤灰等量系數(shù)Sc=1.0則每立方米混凝土的I級粉煤灰實(shí)際用量mf=(431X12%X1.0=52kg確定砂率為了滿足泵送需要查(JGJ55-2000)表4.0.2同時(shí)根據(jù)試驗(yàn)確定砂率為SP=40%.計(jì)算碎石、砂的總量假設(shè)每立方米混凝土的容重為2400kg根據(jù)混凝土組成mc+m+ms+mw=2400將已知數(shù)據(jù)代入公式得到混凝土中的碎石和砂的總量為mg+ms=2400-37952-190=1779kg確定砂的用量ms單方量砂的用量為ms=1779X40%=712kg確定碎石的用

9、量單方量碎石的用量為mg=1779-712=1067kg確定外加劑JM-VIII的摻量經(jīng)過試驗(yàn)外加劑的摻量為1.4%。每立方米混凝土的外加劑用量：(水泥+粉煤灰)X1.40%=(379+52)X1.40%=6.0kg確定聚丙烯纖維的摻量。參照潤強(qiáng)絲牌聚丙烯纖維的推薦摻量，每立方混凝土的潤強(qiáng)絲牌聚丙烯的摻用量0.8Kg/m3配合比的計(jì)算(水泥+粉煤灰)：碎石：砂：水：外加劑(JM-VIII);纖維(379)1067:712:190:6.0;0.8:2.48:1.65:0.44:0.0139試配后，在確定好用水量和水灰比時(shí)，進(jìn)行其他兩個(gè)配合比的試配，按確定好的用水量和以土0.05調(diào)整水灰比進(jìn)行試配

10、，試配后在確定生產(chǎn)配合比。具體調(diào)整水灰比的數(shù)值見下表所示：W/C試驗(yàn)配合比（kg/m3）Sp%容重kg/m3坍落度（mmCFWSGJM-VIII纖維0.443795219071210676.00.84023901700.394295819067210526.80.83924101800.493414719074710755.40.84123901702.14、混凝土試塊抗壓強(qiáng)度匯總表根據(jù)配合比進(jìn)行混凝土試配且裝入150X150X150的試模中，標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)，分別測出其七天強(qiáng)度和二十八天強(qiáng)度。其具體結(jié)果如下表所示：試模的尺寸（mm設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級水灰比七天抗壓強(qiáng)度（Mp3二十八天抗壓強(qiáng)度（Mpa）代表值

11、代表值150X150X150C400.4438.246.20.3941.049.70.4935.043.82.15、根據(jù)試配的強(qiáng)度結(jié)果，選定0.39水膠比為施工配合比。設(shè)計(jì)坍落（mm）W/CCFWSGJM-VIII纖維140±200.394295819067910526.8396.83、聚丙烯纖維的作用機(jī)理分析由纖維間距理論并根據(jù)彈性斷裂力學(xué)說明纖維對裂縫發(fā)生和發(fā)展的約束作用，此理論認(rèn)由于聚丙烯纖維與水為聚丙烯纖維摻入混凝土中可降低混凝土內(nèi)裂縫尖端的應(yīng)力集中系數(shù)。泥基集料有極強(qiáng)的結(jié)合力，可以迅速而輕易地與混凝土材料混合，分布均勻；同時(shí)由于細(xì)微，比表面積大，能在混凝土內(nèi)部構(gòu)成一種均勻的

12、亂向支撐體系。在混凝土凝結(jié)的過程中，當(dāng)水泥基體收縮時(shí)，由于纖維這些微細(xì)配筋的作用而消耗了能量，可以抑制混凝土開裂的過程，有效地減少混凝土干縮時(shí)所引起的微小裂縫，提高混凝土的韌性。我部委托江蘇省質(zhì)檢中心對聚丙烯纖維混凝土及普通混凝土進(jìn)行常規(guī)力學(xué)測試，并作了劈裂抗拉測試的試件破壞比較：在相同條件下，聚丙烯纖維混凝土強(qiáng)度提高并不大，但試件的破壞形式卻不相同，普通混凝土為脆性破壞，完全斷裂；而聚丙烯纖維混凝土僅有幾條不同方向的可見短裂縫，試件仍保持完整。從以上比較可以反映出聚丙烯纖維能大大提高混凝土的抗裂能力和韌性，對混凝土的脆性有較理想的效果。聚丙烯微纖維是由丙烯聚合物或共聚物制成的烯燒類纖維，其類

13、型分別為：聚丙烯單絲纖維和聚丙烯網(wǎng)狀纖維等兩種。我工程細(xì)石混凝土中摻入的是聚丙烯網(wǎng)狀纖維。聚丙烯的摻入減少了后期產(chǎn)生的裂縫。四、施工中注意事項(xiàng)1、在制作防水保護(hù)層前，要對基層（防水層）表面清理干凈，不得有過多的施工垃圾甚至油膩，最好在防水涂料涂刷24h后進(jìn)行保護(hù)層的制作，且在攤鋪細(xì)石混凝土之前，混凝士要充分?jǐn)嚢?，確保在放料時(shí)混凝土的密度基本一致，避免空鼓的產(chǎn)生。2、主控項(xiàng)目（抹面層、壓光）：為使防水保護(hù)層自身達(dá)到結(jié)合緊密，在制作防水保護(hù)層后要對其進(jìn)行三遍抹壓，第一遍抹壓：用鐵抹子輕輕抹壓一遍直到出漿為止；第二遍抹壓：當(dāng)面層砂漿初凝后，地面面層上有腳印但走上去不下陷時(shí)，用鐵抹子進(jìn)行第二遍抹壓，把凹坑、砂眼填實(shí)抹平，注意不得漏壓；第三遍抹壓：當(dāng)面層砂漿終凝前，即人踩上去稍有腳印，用鐵抹子壓光無抹痕時(shí)，可用鐵抹子進(jìn)行第三遍壓光，此遍要用力抹壓，把所有抹紋壓平壓光，達(dá)到面層表面密實(shí)光潔。