高性能混凝土及耐久性施工Word格式文档下载.docx
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孔隙结构合理而有低渗透性和高抗化学侵蚀。
随着工程建设的需要,高性能混凝土的使频率
越来越高,对其进行严格质量控制的重要性也越来越强。
二、高性能混凝土的研究设计内容
高性能混凝土配合比设计,高性能混凝土及耐久性,高性能外加剂(聚羧酸系减水剂)
在客运专线工程中的应用,高性能混凝土施工温度控制,高性能混凝土外观质量缺陷原因分
析及预防措施,客运专线用高性能混凝土搅拌站,高性能混凝土的应用及生产质量控制等。
第二节高性能混凝土配合比设计
高性能混凝土配合比是保证高性能混凝土质量的关键,所有高性能混凝土的配制全部运
用正交试验法进行配合比的优化设计试验。
依据原材料性质配制多个配合比,对每个配合比
坍落度、含气量、泌水率、强度、弹性模量等进行试验。
从中选出能满足设计要求的最佳配
合比,进行抗渗性、抗氯离子渗透性能、抗碱-骨料反应、抗冻性、抗裂性、抗钢筋锈蚀等
检验,确定最终的混凝土配合比。
一、高性能混凝土配合比设计步骤
京广高铁(武广段)工程总结
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1.确定初步理论配合比设计参数
(1)配制强度
配制强度fcu,0,应根据混凝土设计强度等级fcu,0和施工单位的混凝土强度标准差
σ,按国家现行《普通混凝土配合比设计规程》(JGJ55)中有关混凝土的施工配制强度计算
公式确定:
1.645σ,0,≥+cucukff
当施工单位无近期同一品种混凝土的资料时,混凝土强度标准差σ值可按表1取用。
表1混凝土强度标准差σ值
生产单位混凝土等级
C20C20~C40>
C40
预制混凝土构件厂3.0MPa4.0MPa5.0MPa
现场混凝土集中搅拌站3.5MPa4.5MPa5.5MPa
但应注意,在进行水下混凝土配合比设计时,其配制强度应较普通混凝土的配制强度
提高10%~20%。
水泥用量不宜小于350kg/m3;
当掺用外加剂,掺合料时,水泥用量可减少,
但不得小于350kg/m3。
(2)水胶比W0/J
按国家现行《普通混凝土配合比设计规程》(JGJ55)中有关混凝土的水胶比计算公式
计算,按耐久性设计要求确定。
当按计算所得水胶比例大于按耐久性设计要求确定的水胶比
值时,取耐久性设计要求确定的水胶比值。
(3)用水量W0
可参考行业标准《普通混凝土配合比设计规程》(JGJ55)选取,通过试验据混凝土拌合
物流动性、黏聚性和泌水性确定。
(4)砂率SP
可参考行业标准《普通混凝土配合比设计规程》(JGJ55)选用。
二、配合比设计计算
进行高性能混凝土配合设计计算时,所用骨料均以干燥状态骨料为基准(所谓干燥状态
骨料系指含水率小于0.5%的细骨料或含水率小于0.2%的粗骨料),所用细骨料均以过10mm
圆孔筛的细骨料为基准.混凝土配合比设计计算步骤和方法可参照行业标准《普通混凝土配
合比设计规程》(JGJ55)执行。
高性能混凝土配合比由于设计影响因数众多、试验周期长、试验任务繁重,早期配合比
设计宜采用正交试验设计,合理安排配合比组数,达到事半功倍。
三、高性能混凝土配合比设计参数
高性能混凝土配合比设计参数主要包括混凝土的强度等级、耐久性设计参数、最大水胶
比和最小胶凝材料用量、混凝土含气量、混凝土电通量q混凝土的抗冻性、混凝土中的碱含
量等。
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采用设计规定混凝土的强度等级和耐久性设计参数,最大水胶比和最小胶凝材料用量应
符合铁道部140号文变更规定,混凝土含气量、混凝土电通量q应符合相关规定,混凝土的
抗冻性冻融破坏环境下的混凝土结构,混凝土的抗冻性应符合相关规定。
混凝土中的碱含量
应符合设计要求。
四、高性能混凝土配合比选定试验的检测项目
《铁路混凝土工程施工质量验收补充标准》规定混凝土配合比选定试验的检测项目应符合下
表的规定。
表15混凝土配合比选定试验的检测项目
序号检测项目试验方法
1坍落度
2泌水率
3含气量
《普通混凝土拌和物性能试验方法标准》(GB/T50080)
4抗裂性《铁路混凝土工程施工质量验收补充标准》附录C
5抗压强度《普通混凝土力学性能试验方法标准》(GB/T50081)
6电通量《铁路混凝土工程施工质量验收补充标准》附录H
必检
7弹性模量《普通混凝土力学性能试验方法标准(GB/T50081)
8抗冻性《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法》(GBJ82)
9耐磨性《水泥胶砂耐磨性试验方法》(JC/T421)
10抗渗性《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法》(GBJ82)
根据结构所处环境类
别、设计要求等进行试
验。
第三节高性能混凝土及耐久性设计
混凝土受到来自土壤、水和空气中有害介质的侵蚀或混凝土本身组成材料有害成分的化
学及物理作用,往往会产生开裂、溶蚀、剥落、膨胀、松软及强度等级下降等现象,严重的
还会出现结构破坏或倒塌。
由于多种错综复杂的原因导致工程质量耐久性差给国家造成的损
失难以估量,因此混凝土结构的耐久性和安全性已受到越来越受到广泛关注。
提高混凝土
结构耐久性对于当前实现可持续发展战略,更好地利用资源、节约能源和保护环境,都具有
十分重要的意义。
目前,我国铁路部门已经在大量推广应用以高抗氯离子渗透性能、高工作
性和高体积稳定性为标志的耐久性混凝土,并于2005年度先后出台了三部行业标准,即《铁
路混凝土工程施工技术指南》(TZ210-2005)、《客运专线铁路桥涵工程施工技术指南》(TZ
213-2005)以及《铁路混凝土结构耐久性设计暂行规定》(铁建设[2005]157号)。
一、耐久性混凝土设计的主要内容
《铁路混凝土结构耐久性设计暂行规定》明确规定了其主要的内容有以下8个方面:
1.结构及主要可更换部件的设计使用年限;
2.结构所处的环境类别及其作用等级;
3.结构耐久性要求的混凝土原材料品质、配合比参数限值以及耐久性指标要求;
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4.结构耐久性要求的构造措施(包括钢筋的混凝土保护层厚度);
5.与结构耐久性有关的主要施工控制要求;
6.严重腐蚀环境条件下采取的附加防腐蚀措施;
7.与结构耐久性有关的跟踪检测要求;
8.与结构耐久性有关的养护维修要求。
二、耐久性混凝土的原材料选择
1.原材料品质控制
基于抗裂、低水化热、高体积稳定性、低渗透性,并适应混凝土施工要求,通常实现耐
久性混凝土的关键技术措施主要有:
选用高性能优质水泥﹑优质骨料﹑优质掺合料和高性能
减水剂,并利用高性能减水剂的大减水率大幅度降低混凝土的水胶比。
为节约篇幅,本文只
介绍原材料选择上与普通混凝土选材不一样的指标,具体而言:
(1)基于控制水化热和收缩的抗裂性要求以及强度、耐久性要求,选择胶凝材料
时应注意:
水泥:
不宜使用早强型水泥;
C3A含量≤8%(氯盐环境≤10%);
比表面积≤350m2/kg
(对硅酸盐水泥、抗硫酸盐水泥);
碱含量≤0.8%,C40级以上混凝土碱含量≤0.6%;
氯离
子含量≤0.06%。
粉煤灰:
铁路行业将其划分为C50以下混凝土用灰和C50以上混凝土用灰两个等级。
铁
路行业C50以上混凝土用灰某些技术要求要高于国家标准规定的Ⅰ级灰。
具体而言,烧失量:
C50以下混凝土≤5.0%,C50以上混凝土≤3.0%;
细度:
C50以下混凝土≤25.0%,C50以上
混凝土≤12.0%;
需水量比:
C50以下混凝土≤105%,C50以上混凝土≤100%;
对硫酸盐环境
氧化钙含量≤10%;
并增加了游离氧化钙含量和安定性两项指标。
2009年8月26日,铁建
设[2009]152号文对粉煤灰的质量要求又进行了局部修订,适当放松了烧失量指标要求,但
对于C50以上混凝土用灰的需水量比应≤95%。
矿渣粉:
其主要技术指标有烧失量≤4.0%;
比表面积350~500m2/kg;
需水量比≤100%,
活性指数(28d)≥95%;
铁建设[2009]152号文对烧失量规定修改为≤3.0%。
硅灰:
由于硅灰比表面积特别大,导致用水量增加,且掺加硅灰混凝土早期自收缩大,
因此对于硅灰应该谨慎使用。
其主要技术指标有烧失量≤6.0%;
比表面积≥18000m2/kg;
需水量比≤125%,活性指数(28d)≥85%。
(2)基于强度和耐久性要求并考虑施工性能,选择骨料应注意:
粗骨料:
上述三本行业标准,以《客运专线铁路桥涵工程施工技术指南》(TZ213-2005)
规定最为严格。
以使用于C50级及以上混凝土用粗集料为例,母岩强度应为混凝土设计强度
的2倍;
压碎指标值≤10%;
针片状颗粒含量≤5%;
宜为5~20mm连续级配碎石,使用5~
10mm和10~20mm两级配配料,其质量之比为(40±
5)%:
(60±
5)%;
含泥量≤0.5%;
吸
水率≤2.0%;
并要求为非活性骨料;
其他指标参见《铁路混凝土结构耐久性设计暂行规定》
(铁建设[2005]157号)。
大量工程实践表明粗集料应积极选择石灰岩、玄武岩和细粒花岗
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岩等岩种,以满足线膨胀系数(温控)和混凝土弹性模量的要求。
细集料:
C50级以上混凝土用细集料优先采用优质天然河砂,细度模数在2.6~3.0之
间;
含泥量≤1.5%;
其他指标参见《铁路混凝土结构耐久性设计暂行
规定》(铁建设[2005]157号)。
(3)基于收缩、抗裂性、强度、耐久性要求以及施工性能,选择减水剂时应注意:
减水剂质量的好坏是实现耐久性混凝土的最关键材料,为此铁道部科情司与铁道科学研
究院就我国当前能满足铁路客运专线工程的减水剂进行了系统的抽样检验,并公布了合格名
录。
因此在合格名录范围内应选择优先选择减水率大于25%的聚羧酸系,其他类减水剂的减
水率也应大于20%,适应性良好,硫酸钠含量、碱含量、氯离子含量合格的产品,其他指标
均满足《铁路混凝土结构耐久性设计暂行规定》(铁建设[2005]157号)的优质减水剂。
三、耐久性混凝土的施工性能控制
掺加聚羧酸减水剂、大量使用矿粉的低水胶比耐久性混凝土拌合物往往比普通C50级纯
水泥混凝土黏聚性更大,这主要是因为矿粉的颗粒形状引起的,而原材料品质的波动、计量
误差、搅拌时间、骨料含水率的变化更容易引起混凝土拌合物工作性不良。
结合武广铁路客
运专线工程实践建议注意以下环节和参数控制:
(1)施工中合理控制混凝土拌合物性能,优化可泵性并注意合理选择泵机和布管工艺
混凝土的可泵性能与混凝土黏着管道产生的阻力及其在管道内流动的速度快慢产生的
阻力有关,混凝土流动性过小、黏度过大会引起摩擦阻力增大并导致泵送压力增大,甚至堵
管。
正因为铁路耐久性混凝土黏度较普通混凝土大,因此应改变传统以单一坍落度指标控制
变成以坍落度、扩展度、倒坍落度流下时间等多指标控制方法。
必要时可以适量掺加助泵剂
或者润滑剂以改善新拌拌合物的工作性能。
混凝土输送泵的电机功率是决定出口压力和输送方量的前提条件,如果既要达到出口压
力高,又想得到输送量大的目的,尤其在布管长度(高度)较大时,选择电机功率高的输送
泵目前来看是最便捷的途径,同时还应保证液压泵,液压阀,电气元件的可靠性。
根据武广
工程实践:
应选择拖式S形摆管阀高压泵,最大出口泵压应在16MPa以上,电机功率在132kW
以上。
还应根据输送泵的设备能力和混凝土工作性能确定合理的泵管布置方案。
在必要的情
况下可以通过工程试泵试验来确定。
(2)配合比设计时应保证混凝土最适宜的浆体含量
最适宜的浆体含量与骨料品质特别是粗骨料的品质密切相关,应确保骨料质量的稳定,
且经常对其浆体体积进行微调,通常浆体体积变动1.5%左右即可以实现。
(3)制定特殊条件下的施工措施
混凝土冬期、雨期、高温季节应该有不同的有效的施工保证措施,才能持续实现混凝土
耐久性。
一般而言,混凝土浇筑前温度宜控制在5℃~28℃,入模温度不宜高于气温并不应
大于30℃,新浇混凝土与老混凝土温差不大于15℃,混凝土入模后30min,内部最高温度
不高于65℃,混凝土表面养护水与混凝土表面温差不应大于15℃;
冬季搅拌混凝土,混凝
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土出机温度不宜低于10℃,入模温度不宜低于5℃等等
(4)加强混凝土收浆并注意及时养护
客运专线铁路用耐久性混凝土水胶比低的特点导致其早期期收缩裂缝和沉缩裂缝概率
增大,而进行二次甚至多次收浆是解决此类问题最有效的方法之一;
注意及时养护(特别是
高温季节的及时覆盖塑料膜)也是保证实现耐久性混凝土的非常重要的一个环节。
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- 性能 混凝土 耐久性 施工