橋面高性能混凝土配制的附演示文稿

橋面高性能混凝土配制的研究**【摘要】:根據(jù)高等級(jí)道路橋梁水泥混凝土路面施工實(shí)際情況及要求,文章綜合闡述了，通過(guò)混凝土原材料的選擇及配合比的確定，解決了威海**大橋的施工難題,為高等級(jí)公路橋面混凝土的施工提供了參考。【關(guān)鍵詞】:道路橋梁混凝土;配合比;原材料;控制前言近年來(lái)在水泥路面中使用高強(qiáng)混凝土的現(xiàn)象十分普遍,隨著混凝土市場(chǎng)的不斷發(fā)展，高強(qiáng)度、高性能的混凝土在威海地區(qū)不斷得到應(yīng)用。高性能路面混凝土必須具備優(yōu)良的工作性、高耐久性、經(jīng)濟(jì)性等,在滿(mǎn)足所有路面混凝土工程性能條件下，盡可能就地取材、經(jīng)濟(jì)實(shí)用,特別要考慮外加劑的最優(yōu)摻量。在施工規(guī)范中，高性能路面混凝土必須確保有足夠的耐久性,由于影響耐久性因素較多,很難用一個(gè)統(tǒng)一的指標(biāo)來(lái)反映。因此,本論文通過(guò)原材料的擇優(yōu)選擇以及混凝土配合比設(shè)計(jì),解決施工中各項(xiàng)具體的技術(shù)要求。2、工程應(yīng)用簡(jiǎn)介威海市**公路大橋是連接煙威高速公路和威海市區(qū)的重要通道，該橋始建于1995年，因受海潮及周邊環(huán)境的影響，經(jīng)省市公路部門(mén)的有關(guān)專(zhuān)家進(jìn)行鑒定，需對(duì)該橋進(jìn)行維修加固工程施工。我公司于2009年8月13日承接了本次工程的橋面及護(hù)欄加固的混凝土供應(yīng)。該項(xiàng)目采用混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C50，要求所供應(yīng)的混凝土，必須有良好的和易性，同時(shí)具有抗?jié)B、防凍、耐磨等耐久性能，為防止表層耐磨性能偏低影響使用年限，配合比中不允許摻加粉煤灰。3原材料的擇優(yōu)選擇我們對(duì)本次所供的各種原材料進(jìn)行了綜合分析及考察，確定對(duì)可選資源水泥、石子、砂、外加劑進(jìn)行了對(duì)比試驗(yàn)擇優(yōu)選擇。3.1水泥的選擇水泥是混凝土的膠結(jié)材料,混凝土性能的好壞取決于水泥質(zhì)量的高低。我們對(duì)2008年和2009年第一季度所使用的水泥進(jìn)行了擇優(yōu)篩選，初步確定選用煙臺(tái)三菱水泥和煙臺(tái)山水水泥，兩種水泥性能對(duì)比分析如下表。表一水泥品種統(tǒng)計(jì)周期28d抗壓強(qiáng)度平平均值（Mpa）變異系數(shù)Cv（%）保證系數(shù)（%）需水量對(duì)比2008年50.23.34.1三菱水泥需水量比比山水水泥需需水量少10～20kg//m309年1～3月份48.13.54.02008年45.34.93.509年1～3月份45.83.93.7通過(guò)對(duì)比分析，三菱水泥較山水水泥性能均勻穩(wěn)定，質(zhì)量控制較好，最終確定煙臺(tái)三菱水泥廠(chǎng)家為被選對(duì)象。粗骨料石子的選擇石子是混凝土骨架的主要組成，其質(zhì)量對(duì)混凝土強(qiáng)度及耐久性等有直接影響。粗骨料對(duì)混凝土的影響主要取決于它顆粒形狀、針片狀含量、壓碎指標(biāo)值等,粗骨料對(duì)混凝土耐久性的影響主要取決于它的堅(jiān)固性。我們對(duì)考察了威海地區(qū)八家石子廠(chǎng)家的石子，性能如下表：威海各廠(chǎng)家石子性能試驗(yàn)情況統(tǒng)計(jì)表表二序號(hào)廠(chǎng)家檢測(cè)單位壓碎指標(biāo)值（%）針片狀含量（%）最大粒徑（mm）1順達(dá)采石場(chǎng)建新實(shí)驗(yàn)室15.320302世邦采石場(chǎng)建新實(shí)驗(yàn)室11.316273永光建材采石場(chǎng)建新實(shí)驗(yàn)室12.215204文登汪疃采石場(chǎng)建新實(shí)驗(yàn)室10.410255文登孫家西山采石石場(chǎng)建新實(shí)驗(yàn)室13.111256安金采石場(chǎng)建新實(shí)驗(yàn)室11.49307宏利采石場(chǎng)建新實(shí)驗(yàn)室85208福鑫采石場(chǎng)建新實(shí)驗(yàn)室10.71020根據(jù)上表石子的性能對(duì)比分析，最終確定宏利采石場(chǎng)為被選廠(chǎng)家。細(xì)骨料砂的選擇砂的選擇，應(yīng)在滿(mǎn)足施工和易性、硬化后混凝土有足夠的強(qiáng)度和耐久性的前提下,能最大限度的節(jié)約水泥為原則。優(yōu)質(zhì)的路面混凝土用砂應(yīng)具有小的比面和小的空隙率。砂的比面取決于砂的粗細(xì)程度（用細(xì)度模數(shù)μf表示）,其空隙率則與級(jí)配有關(guān)。μf愈大,砂子愈粗,砂的比面愈小,使混凝土中的水泥漿用量就相應(yīng)減少?gòu)亩够炷恋膹?qiáng)度提高,因此路面混凝土應(yīng)選用μf大于2.5(即相當(dāng)于粗砂和較粗的中砂)的砂子。砂在混凝土中不僅填充粗骨料的空隙,而且對(duì)混凝土的耐磨性起著非常重要的作用,若砂的耐磨性差,路面的抗滑性也就相應(yīng)的降低。因此路面混凝土應(yīng)選用耐磨性較好的質(zhì)地堅(jiān)硬的硅質(zhì)砂。我們考察了文登和乳山砂性能指標(biāo)情況。對(duì)比如下表：表三序號(hào)產(chǎn)地檢測(cè)單位含泥量（%）級(jí)配細(xì)度模數(shù)（μf）1乳山建新實(shí)驗(yàn)室2.0Ⅱ區(qū)2.92文登建新實(shí)驗(yàn)室2.2Ⅱ區(qū)2.7通過(guò)對(duì)比分析，我們確定選用乳山的中粗砂。外加劑的選擇在路面混凝土中摻入適量的外加劑,對(duì)改善混凝土的密實(shí)性、抗凍性和抗?jié)B性,減小混凝土的收縮等具有很好的作用。目前我公司配制高性能混凝土外加劑主要為萘系超早強(qiáng)外加劑NC-4，為了確?；炷恋男阅芤?，我們引入了省建科院聚羧酸型外加劑NC-J作為參比對(duì)象，二者性能對(duì)比如下表：表四外加劑品種減水率（%）摻量（%）增強(qiáng)效果NC-418～202.5～3較好NC-J〉301～1.5很好通過(guò)表三分析，NC-J的減水率、技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果、增強(qiáng)效果都較NC-4好，最終確定使用羧酸型外加劑。配合比分析4.1配合比的主要基本參數(shù)要求試配強(qiáng)度的確定C50混凝土配制強(qiáng)度要求≥59.87MPa,計(jì)算如下:fcu,0=fcu,k+1.645δ其中，fcu,0----混凝土的配制強(qiáng)度，MPafcu,k----混凝土的設(shè)計(jì)強(qiáng)度，MPaδ----混凝土強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差，取6MPa水灰比的范圍確定為了保證混凝土強(qiáng)度、耐久性、和易性要求，在總結(jié)了大量的研究成果基礎(chǔ)上，滿(mǎn)足路面高性能混凝土耐久性的最大水灰比要求如表四滿(mǎn)足耐久性要求的最大水灰比表五公路技術(shù)等級(jí)高速公路、一級(jí)公公路二級(jí)公路最大水灰比0.440.46抗凍要求最大水灰灰比0.420.44抗鹽凍要求最大水水灰比0.400.42結(jié)合上表，依據(jù)以往的高性能混凝土試驗(yàn)數(shù)據(jù)，以及原材料的實(shí)際情況，我們初步確定0.29≤W/C≤0.31。砂率的選擇砂率直接影響混凝土的工作性，對(duì)混凝土的強(qiáng)度也有較大的影響，同時(shí)也影響混凝土的泌水性能。砂率過(guò)大，集料的總表面積和空隙率都會(huì)增大，在水泥漿含量不變的情況下，混凝土的流動(dòng)性能將減??；同樣，若砂率過(guò)小，由于不能保證粗集料之間有足夠的砂漿層，也會(huì)降低混凝土的流動(dòng)性能。工作性能的惡化，對(duì)硬化混凝土的密度、強(qiáng)度、耐久性產(chǎn)生不利影響，依據(jù)以往的經(jīng)驗(yàn)以及規(guī)范要求，我們初步確定砂率在38%～40%之間，通過(guò)實(shí)驗(yàn)確定最佳值。外加劑摻量的選擇外加劑的使用，主要是減少用水量、改善混凝土的工作性能、提高早期強(qiáng)度以及節(jié)約膠凝材料的用量，達(dá)到質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)的雙豐收。根據(jù)廠(chǎng)家的使用說(shuō)明，我們選擇了1%、1.2%、1.4%三種摻量，擇優(yōu)確定外加劑的摻加值。水泥用量的選擇水泥用量的大小直接決定混凝土的強(qiáng)度、工作性、耐久性及工程成本。根據(jù)以往的配比研究發(fā)現(xiàn)，水灰比不變，水泥的用量達(dá)到一定數(shù)量時(shí)，強(qiáng)度并未隨水泥用量的增加而增大，只是工作性能有了明顯的改善。主要原因有兩點(diǎn)：一是，水泥量增加，用水量也會(huì)提高，硬化后內(nèi)部細(xì)微裂紋增多；二是水泥量增加，富裕的水泥漿增多，在表面形成一條水泥漿帶，由于沒(méi)有與粗集料的機(jī)械咬合作用，降低了整體的抗破壞能力。綜合各方面因素考慮，我們初步確定水泥用量范圍為450～500kg/m3。正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)通過(guò)原材料的優(yōu)化選擇，以及配合比各個(gè)參數(shù)的初步確定，對(duì)水灰比（W/C）、砂率、外加劑摻量、水泥用量進(jìn)行三水平因素分析，采用正交方法進(jìn)行配比設(shè)計(jì)。水灰比、砂率、外加劑摻量、水泥用量如下表五所示：表六配合比參數(shù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)編號(hào)水泥用量（kg//m3）450A1475A2500A3NC-J摻量（%%）1.0B11.2B21.4B3水灰比0.29C10.30C20.31C3砂率（%）38D139D240D3采用L9（34），正交設(shè)計(jì)試驗(yàn)如下表七所示：列號(hào)試驗(yàn)組別1234組合水平ABCD11111A1B1C1D1121222A1B2C2D2231333A1B3C3D3342123A2B1C2D3352231A2B2C3D1162312A2B3C1D2273132A3B1C3D2283213A3B2C1D3393321A3B3C2D114.3配合比試驗(yàn)具體材料參數(shù)表1水泥參數(shù)表4骨料參數(shù)規(guī)格產(chǎn)地3天強(qiáng)度28天強(qiáng)度三菱水泥廠(chǎng)27.7MPaa62.2MPa名稱(chēng)產(chǎn)地規(guī)格含泥量壓碎指標(biāo)石子威海宏利10～20mm0.3%5%河砂乳山M=2.92.0%-----規(guī)格產(chǎn)地?fù)搅肯盗蠳C-J山東省建科院1.0～1.5%%羧酸表2外加劑指標(biāo)表3膨脹劑參數(shù)規(guī)格產(chǎn)地?fù)搅縐EA-D壽光利飛10%試驗(yàn)試配在試配試驗(yàn)中,依據(jù)正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)，我們進(jìn)行了九組試驗(yàn)，具體結(jié)果如表七所示。表八試配結(jié)果序號(hào)水泥外加劑膨脹劑水膠比/%砂率/%初始狀態(tài)1小時(shí)狀態(tài)工作性3天7天28天品種數(shù)量坍落度擴(kuò)展度坍落度擴(kuò)展度1450NC-J5.0452938175375165355差49.855.358.32450NC-J5.9453039195455185435中48.855.359.73450NC-J6.9453140200495190480優(yōu)47.355.760.34475NC-J5.247.53040180380175345中54.560.165.25475NC-J6.347.53138200450200445優(yōu)52.558.066.16475NC-J7.347.52939205460200450優(yōu)57.562.570.47500NC-J5.5503139190450185450優(yōu)55.659.465.58500NC-J6.6502940210480205470優(yōu)58.365.969.29500NC-J7.7503038210490205485優(yōu)57.968.073.2坍落度、擴(kuò)展度、各齡期強(qiáng)度的對(duì)比圖如下：坍落度曲線(xiàn)對(duì)比圖圖一擴(kuò)展度對(duì)比圖圖二各齡期強(qiáng)度變化對(duì)比圖圖三對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的對(duì)比分析，我們發(fā)現(xiàn)第五組試驗(yàn)的工作性能、抗壓強(qiáng)度值均能滿(mǎn)足施工要求，因此確定施工配合比為第五組。即水泥NC-J膨脹劑水膠比/%砂率/%3天7天28天4756.347.5313852.558.066.1工程應(yīng)用效果檢查5.12009年9月9日至2009年9月30日，我們對(duì)**大橋橋面高性能混凝土進(jìn)行供應(yīng)，混凝土方量共計(jì)1000立方米，攪拌站留置試塊通養(yǎng)條件下抗壓強(qiáng)度值如下圖所示：5.2澆注完的混凝土我們現(xiàn)場(chǎng)檢查表面無(wú)裂紋、蜂窩、麻面。5.3在威海市