CF55自密實鋼纖維混凝土配合比設(shè)計試驗研究

CF55自密實鋼纖維混凝土配合比設(shè)計試驗研究

Summary：隨著結(jié)構(gòu)工程的多樣性及大跨化發(fā)展，以及各地域嚴酷使用環(huán)境對混凝土的要求越來越高，建設(shè)工程對各種特殊性能混凝土的使用要求日益提高。鋼纖維混凝土、自密實混凝土及高強混凝土已經(jīng)有成熟的施工工藝及相關(guān)規(guī)范標準，但是結(jié)合三種混凝土優(yōu)點的自密實鋼纖維高強度混凝土的研究尚未完善，目前應(yīng)用較少，缺乏相關(guān)規(guī)范及標準。本工程結(jié)合工程實際，通過質(zhì)量法設(shè)計高強自密實鋼纖維混凝土基準配合比，通過調(diào)節(jié)水膠比、砂率及鋼纖維摻量等材料參數(shù)，制備出兼具微膨脹低收縮性能的CF55自密實鋼纖維混凝土，具有良好的施工性能及力學性能。Keys：鋼隔室自密實鋼纖維混凝土微膨脹配合比設(shè)計1工程概況延崇高速公路上跨大秦鐵路及京新高速采用（52+140+49）m鋼－混混合連續(xù)梁，梁體采用支架現(xiàn)澆，雙側(cè)主墩整幅轉(zhuǎn)體施工。本橋結(jié)合段實際長度為5.75m，結(jié)合面往鋼梁側(cè)采用變剛度鋼箱結(jié)構(gòu)，長度為3.75m，結(jié)合面往混凝土側(cè)采用鋼隔室鋼混組合結(jié)構(gòu)，長為2.0m。頂板底板鋼隔室厚均為0.8m，腹板采用開孔板，邊腹板厚為0.8m，中腹板厚1.2m，鋼隔室腹板上和腹板剪力板上開有60mm圓孔并穿過直徑20mm的HRB400鋼筋，與進入該圓孔的混凝土包裹在一起形成PBL剪力鍵。由于鋼格室空間狹小，鋼筋密度大，混凝土澆筑施工困難，難以振搗等因素，設(shè)計要求采用自密實鋼纖維混凝土進行施工澆筑。2基準配合比設(shè)計2.1配合比設(shè)計計算配合比設(shè)計計算書(依據(jù)JGJ55-2011《普通混凝土配合比設(shè)計規(guī)程》)：試配強度：fcu.o=fcu.k+1.645δ=55+1.645×6.0=64.9MPa確定水膠比：（1）γf取值：粉煤灰摻量：10%取值為：0.85（2）γs取值：礦粉摻量：18%取值為：1.00（3）水泥28天實測膠砂強度fce=52.6MPa（4）本配合比粗骨料選用碎石（10-20mm）、細石（5-10mm）（5）W/B=αa×fb/(fcu,0+αa×αb×fb)=0.320依據(jù)經(jīng)驗水膠比為：0.30混凝土減水劑經(jīng)試驗減水率為：28%混凝土單方基準用水量：mwo=m′wo×(1-β)=[215+（160-90）/20*5）]/（1-28%）=167kg/m3依據(jù)經(jīng)驗mwo取值為：165kg/m3混凝土單方膠材總用量：mbo=mwo/W/B=165/0.3=550kg/m3減水劑摻量βa：單方減水劑用量：mao=mbo×βa=16.5kg/m3膨脹劑摻量為：8%meo=mbo×βe=44kg/m38、粉煤灰用量mfo：=mbo×βf×（1-βe）=51kg/m39、礦粉用量mko：=mbo×βk×（1-βe）=91kg/m310、單方水泥用量mco：=mbo-mfo-mko-meo=550-51-91-44=364kg/m311、鋼纖維推薦用量：30kg/m312、本配合比采用質(zhì)量法計算，每立方混凝土拌合物假定質(zhì)量mcp：2400kg/m313、根據(jù)砂石料級配及細度模數(shù)確定砂率為：βs=46%14、單方砂用量為：mso=(mcp-mwo-mco-mko-mfo）×βs=（2400-165-364-91-51）×46%=795kg/m315、單方石用量為：mgo=(mcp-mwo-mco-mko-mfo）×（1-βs）=（2400-165-364-91-51）×（1-46%）=934kg/m316、本碎石采用單粒級10-20mm和5-10mm二級配，比例為80%：20%則10-20mm碎石為747kg/m35-10mm細石為187kg/m3水膠比砂率水水泥砂碎石細石粉煤灰礦粉減水劑膨脹劑鋼纖維0.3046%165364795747187519116.544302.2基準配合比為：單位kg/m32.3基準配合調(diào)整：依據(jù)基準配合比水膠比上下調(diào)整：0.05，砂率加減：1%，上調(diào)水膠比及砂率為：0.35/47%，下調(diào)水膠比及砂率為：0.25/46%。經(jīng)過重復(fù)2.1-2.15步，計算得出試配配合比。2.4試配混凝土強度對比：依據(jù)(GB/T50107-2010)《混凝土強度評定標準》中之規(guī)定，在鋼纖維混凝配合比設(shè)計中，每個配比取樣3組，共制作混凝土試件9組,在溫度20+2℃

,濕度大于95%的條件下標準養(yǎng)生3天、7天、28天，混凝土強度數(shù)據(jù)滿足要求。2.5根據(jù)試配結(jié)果，依據(jù)水膠比與強度關(guān)系配合比確定施工配合比如下：配合比編號水膠比砂率水水泥砂碎石細石粉煤灰礦粉減水劑膨脹劑鋼纖維2018-02760.3046%165364795747187519116.544303施工質(zhì)量控制：3.1混凝土由拌合站集中拌制，鋼纖維混凝土拌合時間不少120s，為減少混凝土坍損，盡量減少混凝土運輸及澆筑等待時間。3.2混凝土通過汽車泵泵送澆筑，軟管分層布料。鋼隔室內(nèi)混凝土通過澆筑孔下料，混凝土高差控制在30cm左右，使剪力鍵內(nèi)混凝土氣泡順利排出。3.3為使鋼隔室混凝土密實，在相鄰箱梁頂板混凝土上設(shè)置10cm×10cm方木作擋板，超出部分混凝土，對鋼隔室內(nèi)混凝土形成反壓直到混凝土從排氣孔、壓漿空溢出，初凝之前將多余混凝土清除。3.4混凝土澆筑完畢后，表面覆蓋塑料薄膜，混凝土硬化后，覆蓋土工布灑水養(yǎng)護，養(yǎng)護時間不少于14d。4結(jié)束語：剛混結(jié)合段受力復(fù)雜，混凝土澆筑空間狹小，鋼隔室結(jié)構(gòu)復(fù)雜，內(nèi)含加勁板、PBL剪力鍵、剪力釘、鋼筋及預(yù)應(yīng)力管道，該配比通過施工驗證，具有良好施工性能，表明該混凝土具有優(yōu)異的自密實及微膨脹性能，對PBL鍵的包裹性良好，滿足施工要求。減少了人工振搗和機械設(shè)備的投入，并且縮短了鋼混結(jié)合的過渡長度節(jié)約了材料，提高了經(jīng)濟效益。自密實鋼纖維混凝土國家目前還沒有出臺相關(guān)標準及規(guī)范，通過此次施工經(jīng)驗，為以后同類工程施工提供了借鑒。Reference：JCJ/T283-2012《自密實混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》JGJT221-2010《纖維混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》JGT472-2015《鋼纖維混凝土》GB/T501