C50箱梁混凝土配合比選定報(bào)告

C50箱梁混凝土配合比選定報(bào)告1概述吉圖琿鐵路客運(yùn)專線箱梁預(yù)制采用高性能混凝土技術(shù)，高性能混凝土的配合比試驗(yàn)研究是客運(yùn)專線箱梁生產(chǎn)質(zhì)量的關(guān)鍵，是實(shí)現(xiàn)我梁場(chǎng)創(chuàng)優(yōu)目標(biāo)的重要組成部分。箱梁使用的高性能混凝土，除滿足施工強(qiáng)度要求外，還必須滿足高性能混凝土耐久性能要求，包括抗裂，抗凍融，抗?jié)B，抗氯離子電通量，其核心就是要具備高度的密實(shí)性和引入一定的含氣量;其二，必須滿足泵送要求，特別強(qiáng)調(diào)混凝土的坍落度一小時(shí)經(jīng)時(shí)損失,和泵送過(guò)程損失;其三,對(duì)和易性能的要求，因高性能混凝土的大坍落度，大流動(dòng)度，若和易性能不好，容易造成混凝土離析，泌水，不能滿足橋梁的內(nèi)實(shí)外美的要求。我中鐵十一局集團(tuán)橋梁有限公司安圖制梁場(chǎng)試驗(yàn)室于2011年6月開始進(jìn)行配合比試驗(yàn)工作，包括原材料的試驗(yàn)，配合比的設(shè)計(jì)和試驗(yàn)等工作。現(xiàn)已經(jīng)完成C50預(yù)應(yīng)力混凝土的配合比的試驗(yàn)工作，并選定了基本配合比。2配合比試驗(yàn)配制原則我試驗(yàn)室按照《客運(yùn)專線預(yù)應(yīng)力混凝土預(yù)制梁暫行技術(shù)條件》鐵科技[2004]120號(hào)、《客運(yùn)專線高性能混凝土?xí)盒屑夹g(shù)條件》科技基[2005]101號(hào)、《鐵路混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)規(guī)范》TB10005-2010、《鐵路混凝土工程施工質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)》TB10424-2010、《普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》JGJ55-2000、《普通混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》GB/T50081-2002、《普通混凝土拌合物性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》GB/T50080-2002等依據(jù)選定配合比：進(jìn)行原材料的比選試驗(yàn)，確定品質(zhì)性能符合《客運(yùn)專線高性能混凝土?xí)盒屑夹g(shù)條件》要求的水泥，粉煤灰、砂石、外加劑和水用于混凝土試配?；炷恋呐浜媳戎匾獏?shù)：標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定C50箱梁混凝土膠凝材料用量不超過(guò)490kg，其最低量按最不利環(huán)境作用等級(jí)（H4或L3或D4）設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該不低于360kg/m3；水膠比按最不利環(huán)境作用等級(jí)（H4或L3或D4）設(shè)計(jì)考慮時(shí)，不大于0.35；礦物摻合料摻量:采用單摻或者雙摻技術(shù)時(shí),粉煤灰的摻量都不宜大于30%；堿含量，當(dāng)采用砂漿棒法膨脹率在0.10-0.19%之間的堿-硅酸反應(yīng)活性骨料時(shí),各種材料帶入的堿含量總和不大于3.0kg/m3；氯離子含量，各種材料帶入的氯離子總量不大于膠凝材料總量的0.06%。不同環(huán)境下，混凝土的三氧化硫含量不應(yīng)超過(guò)膠凝材料總量的4.0%混凝土拌和物性能：混凝土坍落度:為滿足箱梁灌注，混凝土入模時(shí)坍落度要求不小于120mm,考慮泵送管道（管道按50m長(zhǎng)度算）和經(jīng)時(shí)坍落度損失，混凝土出機(jī)坍落度應(yīng)該控制在200±20mm，半小時(shí)經(jīng)時(shí)坍落度損失一般不大于30mm，最大不超過(guò)50mm?；炷梁瑲饬浚禾岣呋炷梁瑲饬繉?duì)提高橋梁耐久性（特別是抗凍融）很有好處，但對(duì)橋梁外觀質(zhì)量影響卻很大，怎樣控制含氣量，出機(jī)含氣量和入模含氣量的關(guān)系，震搗對(duì)混凝土含氣量的影響，根據(jù)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)預(yù)制梁混凝土出機(jī)含氣量控制在2.0~4.0%?；炷恋牧W(xué)性能：根據(jù)我箱梁生產(chǎn)的最快進(jìn)度要求（月生產(chǎn)能力45根），配合比設(shè)計(jì)考慮強(qiáng)度增長(zhǎng)必須滿足：蒸養(yǎng)36小時(shí)（靜停4卜，升溫6h,至405℃,恒溫18八，降溫12h至環(huán)境溫度），R5d三43.5MPa,自養(yǎng)10d,R10d三53.5MPa,彈模E10d三35.5GPa,R28d三58.5MPa,彈模E28d三35.5GPa.混凝土耐久性能：檢驗(yàn)項(xiàng)目標(biāo)準(zhǔn)要求備注電通量<1000724抗凍性F200>200次抗?jié)B性NP20>P20抗堿骨料反應(yīng)膨脹率0.1%以下砂漿棒法3我試驗(yàn)室配合比設(shè)計(jì)重要參數(shù)和方案的初步選擇膠凝材料用量的選擇：根據(jù)規(guī)范要求，C50混凝土配合比最大膠凝材料用量不應(yīng)超過(guò)490kg/m3,我們選擇490kg進(jìn)行試驗(yàn)，給予前期配合比以較大強(qiáng)度保證率，實(shí)際施工中根據(jù)強(qiáng)度評(píng)定情況給予適當(dāng)調(diào)整。粉煤灰單摻方案的選擇：粉煤灰由于活性微集料的幾大效應(yīng)（火山灰效應(yīng)，填充效應(yīng)，界面效應(yīng)，減水效應(yīng)）,對(duì)混凝土耐久性提供了保證，但充分發(fā)揮效應(yīng)還應(yīng)具備幾個(gè)條件，其一，珠形玻璃體含量,其二，混合材顆粒粒徑與水泥顆粒在微觀上形成級(jí)配體系。粉煤灰和水泥正好形成一個(gè)微觀級(jí)配體系，混凝土密實(shí)性將顯著提高，而密實(shí)性正是耐久指標(biāo)中抗?jié)B，電通量，抗凍融的關(guān)鍵因素。另外，粉煤灰在施工中各有優(yōu)缺點(diǎn)。粉煤灰具有火山灰效應(yīng)，但一般在后期才體現(xiàn)強(qiáng)度的增長(zhǎng)，所以對(duì)混凝土塌落度的經(jīng)時(shí)損失很小。粉煤灰由于珠形玻璃體的作用，流動(dòng)性較好，對(duì)強(qiáng)度的增長(zhǎng)作用優(yōu)于粉煤灰，且礦粉具有良好的粘聚性，泌水性小，保水性好?；旌喜膿搅康倪x擇目前高性能混凝土為延緩水化熱高峰，防止裂紋，大體積混凝土都提倡大劑量摻加混合材料，經(jīng)試配感覺(jué)粘度過(guò)大，流動(dòng)性不好，須加大減水劑用量，調(diào)整砂率，以降低粘度過(guò)大問(wèn)題。考慮生產(chǎn)進(jìn)度，需要滿足施工的早期強(qiáng)度，所以需要考慮冬季和夏季不同施工條件下的配合比情況，一般經(jīng)驗(yàn),水泥用量多而混合材用量少些，早期強(qiáng)度高些。根據(jù)高性能混凝土?xí)盒屑夹g(shù)條件規(guī)定：“預(yù)應(yīng)力混凝土及處于凍融環(huán)境的混凝土中粉煤灰的摻量不宜大于30%”。因此本配合比選擇混合材摻量為22%。外加劑的選擇聚較酸高效減水劑是一種新型高性能減水劑，基本不含有害成分，減水率高，且不受環(huán)境溫度影響，受水泥的適應(yīng)性也較萘系減水劑影響小，對(duì)混凝土的坍落度保持，凝結(jié)時(shí)間的控制很有效果，且因摻量小，價(jià)格相差不太大，故考慮選聚較酸高效減水劑。二級(jí)碎石摻量比例的選擇箱梁制造工藝要求碎石按兩級(jí)級(jí)配分摻，有效的保證了碎石在混凝土中的最小空隙率，保證了混凝土的密實(shí)性，耐久性。尋找碎石的最佳分摻比例，達(dá)到最小的空隙率。必須經(jīng)試驗(yàn)確定粗細(xì)檔碎石摻量，才正式進(jìn)行配合比試驗(yàn)。砂率的選擇砂率是高性能混凝土的一個(gè)很重要的指標(biāo),直接影響著混凝土的和易性,密實(shí)性能。根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)及參考資料泵送混凝土最佳砂率宜為38%-42%。石子粒徑越小，砂子越粗，砂率應(yīng)該取上限。4原材料試驗(yàn)4.1原材料的選擇：選用減水劑時(shí)必須與廠家確定減水劑的含固量和減水率，含固量指標(biāo)要求為S>25%時(shí)，0.95?1.05S；SW25%時(shí)，0.90?1.10S（S為試拌配合比時(shí)所用減水劑的含固量），減水率指標(biāo)為27.34%（為試配時(shí)減水劑樣品的減水率）。同時(shí)還需進(jìn)行減水劑與水泥適應(yīng)性試驗(yàn)。5拌和前試驗(yàn)細(xì)骨料配制混凝土用砂為石門鎮(zhèn)大成砂場(chǎng)河砂，細(xì)度模數(shù)為Mx=2.8，堆積密度為1.54g/cm3,表觀密度為2.61g/cm3。

粗骨料粗骨料主要采用敦化市沙河沿養(yǎng)老院采石場(chǎng)的碎石，最大公稱粒徑為20mm,二級(jí)級(jí)配，表觀密度為2.76g/cm3,細(xì)檔（5?10mm）,粗檔（10?20mm）。試驗(yàn)搭配分析研究，具體結(jié)果見(jiàn)下表。從中可以看出細(xì)檔與粗檔的比例為3：7時(shí)，粗骨料的堆積密度最大。因此，試驗(yàn)中主要采用此搭配的粗骨料。表2粗骨料摻配比例計(jì)算表篩孔直徑19mm9.5mm4.75mm2.36mm與標(biāo)準(zhǔn)值中值之和試驗(yàn)結(jié)果小石累計(jì)篩余％059099.1大石累計(jì)篩余％6869699.2累計(jì)篩余中值％5609597.51小石30%01.527.029.7大石70%4.260.267.269.4與標(biāo)準(zhǔn)值中值差-0.81.7-0.81.71.82小石35%01.831.534.7大石65%3.955.962.464.5與標(biāo)準(zhǔn)值中值差-1.1-2.4-1.11.7-2.93小石40%02.036.039.6大石60%3.651.657.659.5與標(biāo)準(zhǔn)值中值差-1.4-6.4-1.41.7-7.54小石45%02.340.544.6大石55%3.347.352.854.6與標(biāo)準(zhǔn)值中值差-1.7-10.5-1.71.7-12.25小石50%02.545.049.6大石50%3.043.048.049.6與標(biāo)準(zhǔn)值中值差-2.0-14.5-2.01.7-16.9由以上結(jié)果可以看出，當(dāng)細(xì)檔與粗檔碎石以3：7搭配時(shí)偏差值之和最小所以此時(shí)堆積密度也最好。減水劑和水泥的適應(yīng)性考慮到高性能高耐久混凝土拌和物的大流動(dòng)度、坍落度損失小等特點(diǎn)，并且根據(jù)甲控材料名錄選擇了北京恒峰永信科技發(fā)展有限公司聚竣酸類高效減水劑。并摻入礦物摻合料進(jìn)行減水劑適應(yīng)性試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果良好。表4水泥和減水劑適應(yīng)性試驗(yàn)水泥粉煤灰減水劑凈漿流動(dòng)度漿體情況備注吉林亞泰龍?zhí)端嘤邢薰緡?guó)華龍電延吉電熱有限公司北京恒豐永信科技發(fā)展有限公司101.0%265良好122%1.0%275良好6試拌配合比的初步選擇:根據(jù)以上方案原則，初步確定了用吉林亞泰龍?zhí)端嗪捅本┖阖S減水劑采用1.0%摻量進(jìn)行配合比試配。具體配合比計(jì)算見(jiàn)附表：混凝土配合比計(jì)算書。7混凝土有害物質(zhì)含量的計(jì)算經(jīng)過(guò)混凝土配合比設(shè)計(jì)參數(shù)的初步選定，根據(jù)配合比設(shè)計(jì)原則，在混凝土總堿含量、氯離子含量和三氧化硫含量達(dá)到要求基礎(chǔ)上才能開展拌合試驗(yàn)。故在進(jìn)行拌合試驗(yàn)前，還應(yīng)該進(jìn)行混凝土總堿含量和氯離子含量的計(jì)算。粉煤灰的可溶性堿含量按總堿含量的1/6進(jìn)行折算。計(jì)算結(jié)果見(jiàn)附表：混凝土有害物質(zhì)計(jì)算書。根據(jù)計(jì)算結(jié)果可以看出,配合比中混凝土的總堿含量、氯離子含量和三氧化硫含量均未超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，即混凝土總堿含量小于3.0kg/m3、氯離子含量不超過(guò)膠凝材料比例的0.06%、三氧化硫含量不超過(guò)膠凝材料總量的4.0%，故可進(jìn)行下步混凝土拌合試驗(yàn)。8混凝土拌合性能試驗(yàn)試驗(yàn)采用60L的強(qiáng)制式攪拌機(jī)。投料順序?yàn)椋汗橇?粉料-預(yù)拌305-投入液態(tài)材料-繼續(xù)攪拌150S，從投入水開始計(jì)算時(shí)間，出機(jī)后立即進(jìn)行初始坍落度試驗(yàn)，擴(kuò)展度試驗(yàn)和含氣量試驗(yàn)，靜置30min和60min后，再做坍落度試驗(yàn)，擴(kuò)展度試驗(yàn)和泌水率、含氣量試驗(yàn)。編號(hào)坍落度試驗(yàn)mm30min損失含氣量%泌水率％壓力泌水率容重kg/m3坍落度擴(kuò)展度30min后坍落度30min后擴(kuò)展度60min后坍落度60min后擴(kuò)展度SP120545020042019040053.5002420以上試驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出，該配合比坍落度滿足施工要求，坍落度損失也不大。含氣量基本在控制范圍內(nèi)，無(wú)泌水現(xiàn)象，因此，以上配合比試驗(yàn)達(dá)到預(yù)期效果。9混凝土抗裂試驗(yàn)隨后進(jìn)行了抗裂試驗(yàn)，24小時(shí)拆模后，移入20度溫度，60%濕度室內(nèi)，經(jīng)過(guò)56天觀測(cè)，均未發(fā)現(xiàn)裂紋?？膳卸沽言囼?yàn)合格。10混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)編號(hào)抗壓強(qiáng)度MPa彈性模量GPaR3R5R10R28E10E28SP137.746.255.564.138.742.0以上試驗(yàn)可以看出，試驗(yàn)混凝土強(qiáng)度和彈模均滿足C50混凝土的配制要求，高于配制強(qiáng)度58.5MPa,富裕系數(shù)合理，且強(qiáng)度發(fā)展情況良好，能夠滿足施工進(jìn)度要求。彈摸強(qiáng)度值也滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。11配合比不利環(huán)境下的驗(yàn)證試驗(yàn)考慮到我梁場(chǎng)需要進(jìn)行冬季施工，為驗(yàn)證該配合比在冬季不利條件下的強(qiáng)度和彈性模量是否滿足梁場(chǎng)生產(chǎn)要求，進(jìn)行了模擬冬季環(huán)境時(shí)配合比強(qiáng)度和彈性模量的試驗(yàn)。利用試驗(yàn)室的養(yǎng)護(hù)箱進(jìn)行制冷，將溫度控制在10℃以下，對(duì)室內(nèi)溫度和濕度進(jìn)行跟蹤記錄，將預(yù)制好的試件在該環(huán)境下養(yǎng)護(hù)十天后進(jìn)行試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果為：不利條件養(yǎng)護(hù)齡期抗壓強(qiáng)度MPa彈性模量GPa10d54.837.5根據(jù)模擬冬季較低氣溫環(huán)境下的不利條件，所得混凝土10天齡期的強(qiáng)度和彈性模量能滿足預(yù)制箱梁終張拉強(qiáng)度大于53.5MPa和彈性模量大于35.5GPa的要求。12配合比的選定根據(jù)以上試驗(yàn)情況，結(jié)合實(shí)際施工中坍落度200±20mm的要求，對(duì)該組配合比進(jìn)行耐久性試驗(yàn)。配合比的調(diào)整和優(yōu)化根據(jù)實(shí)際容重調(diào)整配合比（誤差在2%以內(nèi)可不做調(diào)整）。繼續(xù)進(jìn)行混凝土拌合試驗(yàn)，改善和易性能，調(diào)整最佳砂率。生產(chǎn)前期根據(jù)施工情況對(duì)配合比進(jìn)行必要的微調(diào)整。在一個(gè)強(qiáng)度評(píng)定期后根據(jù)強(qiáng)度評(píng)定情況對(duì)配合比做強(qiáng)度保證率的評(píng)價(jià)，并對(duì)配合比做適當(dāng)?shù)慕?jīng)濟(jì)分析,適當(dāng)調(diào)整配合比。確定配合比：混