自密實(shí)微膨脹混凝土配合比設(shè)計及應(yīng)用弗克顧政川

1、C50自密實(shí)微膨脹混凝土配合比設(shè)計及應(yīng)用顧政川混凝土技術(shù)服務(wù)組摘要：通過對青海尖扎蘇龍珠黃河大橋自密實(shí)微膨脹混凝土配合比的設(shè)計與施工，結(jié)合該地區(qū)材料特點(diǎn)，為本地區(qū)自密實(shí)微膨脹混凝土配合比的設(shè)計積累經(jīng)驗(yàn)。關(guān)鍵詞：耐久性；自密實(shí)微膨脹；高性能減水劑；配合比設(shè)計0 前言隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和人類文明的高度發(fā)達(dá)，人們對建筑材料混凝土提出了越來越高的要求，不僅需要其具有更高的強(qiáng)度，更需要其有更長的壽命，更堅固和耐久。以耐久性為基本要求，能夠滿足工業(yè)化預(yù)拌生產(chǎn)，機(jī)械化泵送施工，大流動性，自密實(shí)不振搗的混凝土即高性能混凝土正在越來越受到重視，并大量應(yīng)用與工程實(shí)例當(dāng)中。本文結(jié)合工程實(shí)例，對C50自密實(shí)微膨脹混凝

2、土配合比設(shè)計及應(yīng)用加以闡述。1 工程概況及特點(diǎn)蘇龍珠黃河特大橋,全長327米,屬于國道310線循化至隆務(wù)峽公路工程,單幅橋?qū)挾?2米,采用自密實(shí)微膨脹鋼管混凝土隆務(wù)峽黃河大橋位于青海省黃南尖扎縣城郊，屬G310高速公路循隆高速二分部項目段，設(shè)計為鋼管混凝土拱橋，是將鋼管內(nèi)填充混凝土，由于鋼管的徑向約束而限制受壓混凝土的膨脹，使混凝土處于三向受壓狀態(tài)，從而顯著提高混凝土的抗壓強(qiáng)度，混凝土設(shè)計為自密實(shí)微膨脹C50混凝土。2自密實(shí)微膨脹混凝土配合比設(shè)計2.1 原材料的選擇與檢驗(yàn) 水泥 自密實(shí)微膨脹混凝土多選用高等級硅酸鹽水泥來配置。經(jīng)考察及試驗(yàn)，選用祁連山P.52.5水泥，具體檢測結(jié)果如表1。表1

3、水泥性能檢測結(jié)果需水量比（%）凝結(jié)時間（min）比表面積（m2/Kg）體 積安定性抗折強(qiáng)度（MPa）抗壓強(qiáng)度（MPa）初 凝終 凝26121160360合 格3d28d3d28d5.99.230.858.6高性能減水劑 高性能混凝土所要求的外加劑必須具備：減水劑對水泥顆粒的分散性要好，對混凝土減水率要高，至少在25%以上；混凝土坍落度和擴(kuò)展度的經(jīng)時變化都應(yīng)相當(dāng)小；有一定的引氣性但不超過3%；堿含量及氯離子含量低；可控制混凝土凝結(jié)時間。這里選用了蘇州弗克技術(shù)股份有限公司生產(chǎn)的RX-1-320聚羧酸高性能減水劑，具體檢測結(jié)果如表2。表2 蘇州弗克高性能減水劑性能檢測結(jié)果檢測項目減 水 率（%）含

4、氣 量（%）泌 水 率 比（%）凝結(jié)時間差（min）坍 落 度 保 留 值（mm）標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)252.53.560-90+12020實(shí)測值30.52.9431030礦物外加劑 礦物外加劑是高性能混凝土的必要組分之一，又稱為輔助膠凝材料。大量的摻加這種水泥活性材料能降低新拌混凝土硬化過程中的溫升、改善施工性能、增加抗腐蝕能力和提高強(qiáng)度，從而提高混凝土耐久性。依據(jù)上述特點(diǎn)，結(jié)合本地材料的特性，選用了甘肅某公司生產(chǎn)的S95級礦粉，其主要性能指標(biāo)如表3。表3 礦粉性能指標(biāo)級別 比表面積（m2/kg） 燒失量（%） 28d活性指數(shù)（%） 需水量比（%） S95 550 2.6 105 96 膨脹劑 混凝土中

5、摻入一定量的膨脹劑，在有鋼管限制的條件下，產(chǎn)生膨脹應(yīng)力，從而起到補(bǔ)償收縮，防止混凝土產(chǎn)生裂縫，提高混凝土的抗?jié)B能力。本次使用的為河北同邦公司生產(chǎn)的膨脹劑，其性能指標(biāo)符合GBJ50119-2003標(biāo)準(zhǔn)要求。2.1.5 細(xì)骨料 自密實(shí)微膨脹混凝土細(xì)骨料宜采用顆粒較圓滑、堅硬的河砂或碎石制機(jī)制砂，細(xì)度模數(shù)宜在2.6-3.2之間，含泥量低，密度2.15g/cm3以上，吸水率低的為好。因本地河砂豐富，故選取尖扎黃河段河砂。其技術(shù)指標(biāo)檢測結(jié)果見表4。表4 細(xì)骨料性能指標(biāo)檢測結(jié)果類別 細(xì)度模數(shù) 含泥量（%） 泥塊含量（%） 吸水率（%） 表觀密度（kg/m3） 2.81 0.9 0 0.3 2580 2.1

6、.6 粗骨料 高流態(tài)自密實(shí)混凝土粗骨料宜采用壓碎值在15%以下，密度大于2.65 g/cm3，吸水率低，表面粗糙有棱角的硬質(zhì)砂巖、石灰?guī)r、玄武巖的碎石，最大粒徑在20mm為好。本工程采用本地碎石廠生產(chǎn)的公稱粒徑在4.75-19.5mm連續(xù)粒級的石灰?guī)r碎石。其主要性能檢測結(jié)果見表5。表5 粗骨料性能檢測結(jié)果 顆粒級配范圍 針片狀含量（%） 含泥量（%） 泥含量（%） 壓碎值（%） 符合連續(xù)級配 3.2 0.2 0 13.8 水 高流態(tài)自密實(shí)混凝土用拌合水與普通混凝土一樣應(yīng)采用符合現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的各項指標(biāo)的水，本工程采用自來水。2.2 C50高流態(tài)自密實(shí)混凝土配合比設(shè)計及校驗(yàn)高流態(tài)自密實(shí)混凝土的配合

7、比參數(shù)選擇主要保證滿足其耐久性和強(qiáng)度要求，因而采用不同的礦物摻合料和化學(xué)外加劑，其組分較普通混凝土多，配合比設(shè)計也比普通混凝土復(fù)雜。結(jié)合JGJ/T283-2012自密實(shí)混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)程、JTG/T F50-2011公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范中對高性能混凝土、自密實(shí)混凝土配合比的設(shè)計要求，本工程配合比設(shè)計方法在此設(shè)計要求的基礎(chǔ)上，采用假定表觀密度法，設(shè)計比較符合實(shí)際。設(shè)定表觀密度為2380kg/m3。 配制強(qiáng)度 自密實(shí)微膨脹混凝土變異系數(shù)較大，故配置強(qiáng)度fc28應(yīng)適當(dāng)增大。采用如下公式求出fc28fcu，k1.645ð，對C50混凝土ð值取6 MPa，本次試配的強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值為50

8、MPa，通過計算得出混凝土配制強(qiáng)度為59.87MPa。2.2.2 確定水膠比 根據(jù)我國現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JGJ/T283-2012自密實(shí)混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)程中確定的水灰比公式求的水膠比W/B=0.31。 確定用水量及水泥、礦粉、膨脹劑、減水劑用量自密實(shí)微膨脹混凝土因水膠比小，故最大用水量不超過175 kg/m3，因此根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定絕對用水量。此配合比考慮到混凝土早期水化熱及經(jīng)濟(jì)效益，共設(shè)計三個配合比，取用水量為165 kg/m3，由水膠比公式求的總膠凝材料為532kg/m3，礦粉取代量為25-40%，即133213kg/m3。膨脹劑取代量10%，即53kg/m3，由此算出水泥用量為269-349kg/m

9、3。 確定砂率 雖然自密實(shí)微膨脹混凝土中膠凝材料漿體體積相對較大，但為獲得更高的流動性、填充性、抗離析性，故砂率通常取得不宜過低。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)及實(shí)際材料情況，取砂率為44%。根據(jù)公式求出砂用量為739kg/m3，碎石用量為944kg/m3。 綜上可得，C50自密實(shí)微膨脹混凝土三個基準(zhǔn)配合比見表6。表6 C50自密實(shí)微膨脹混凝土配合比設(shè)計（kg/m3）序號水泥用量水砂石膨脹劑礦粉S95減水劑水膠比膠材總量1349165739944531336.40.315322304165739944531786.40.315323269165739944532136.40.31532 自密實(shí)微膨脹混凝土配合比性能

10、試拌檢測結(jié)果見表7表7 混凝土拌合物檢測結(jié)果序號坍落度（mm）擴(kuò)展度（mm）1h坍落度（mm）1h擴(kuò)展度（mm）V型漏斗試驗(yàn)（s）1h-5hV型漏斗試驗(yàn)（s）目測和易性12206102206101011良好223063022062099良好323565023564589良好通過混凝土試配，并做V型漏斗試驗(yàn)，檢測混凝土的填充性、抗離析性，1小時混凝土坍落度損失，因添加了弗克公司生產(chǎn)的高性能減水劑，各項指標(biāo)均滿足性能要求。2.2.7 自密實(shí)微膨脹混凝土的物理力學(xué)性能檢測結(jié)果見表8表8 混凝土物理力學(xué)性能檢測結(jié)果序號抗壓強(qiáng)度值（MPa）7天28天158.970.4254.668.5353.167.2

11、觀察破裂試件，密實(shí)性良好，由此可看出，本次試配的混凝土從工作性、力學(xué)性能、經(jīng)濟(jì)效益來講，此次三個C50自密實(shí)微膨脹混凝土都滿足各項技術(shù)要求，為施工方選擇更加經(jīng)濟(jì)的配合比，提供了最佳方案。達(dá)到最佳效果。3工程應(yīng)用該工程每次澆筑需要混凝土120m3，使用我公司生產(chǎn)RX-1-320高性能減水劑的混凝土，一臺37m汽車泵，一臺60拖泵布料。連續(xù)澆筑。從現(xiàn)場取樣試驗(yàn)混凝土坍落度、擴(kuò)展度情況及泵送到施工面取樣試驗(yàn)情況看，和試驗(yàn)室試配情況相當(dāng)吻合，凝結(jié)時間也符合要求，7d、28d抗壓強(qiáng)度同條件養(yǎng)護(hù)及標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)試件均滿足要求，施工質(zhì)量優(yōu)良，此自密實(shí)混凝土配合比得到了業(yè)主、監(jiān)理方、施工單位的一致好評。4結(jié)論自密實(shí)微膨脹混凝