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預(yù)制盾構(gòu)高性能混凝土的研究和應(yīng)用
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摘 要 結(jié)合南水北調(diào)中線穿黃Ⅱ—A、Ⅱ—B標(biāo)工程預(yù)制盾構(gòu)管片的施工,對(duì)配制管片高性能混凝土的原材料和配合比進(jìn)行了優(yōu)選。該配合比通過(guò)正交試驗(yàn),對(duì)內(nèi)摻摻合料的高性能混凝土配合比的多項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行了考查,確定出經(jīng)濟(jì)合理的配合比。依據(jù)該配合比配制的混凝土試驗(yàn)結(jié)果表明:混凝土強(qiáng)度達(dá)到了C50、拌和物易于澆搗、抗?jié)B等級(jí)滿足W12、抗凍等級(jí)滿足F200,堿含量?jī)H2.18Kg/m3;通過(guò)蒸養(yǎng)工藝的優(yōu)化,有效提高了混凝土的早期強(qiáng)度,使8h蒸養(yǎng)強(qiáng)度達(dá)到20MPa以上,達(dá)到每天可以生產(chǎn)兩批產(chǎn)品的效率。關(guān)鍵詞 盾構(gòu)管片 高性能混凝土 配合比 蒸養(yǎng)工藝
南水北調(diào)工程中線穿越黃河為兩條平行大直徑地下圓型輸水管道,采用預(yù)制盾構(gòu)管片作為襯砌,盾構(gòu)管片混凝土設(shè)計(jì)要求為C50W12F200。
盾構(gòu)管片混凝土基本要求如下:抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)等級(jí)為C50,要求早強(qiáng),即在蒸汽養(yǎng)護(hù)條件下滿足12h一次模具周轉(zhuǎn),且蒸養(yǎng)時(shí)間不得超過(guò)8h,吊運(yùn)強(qiáng)度要達(dá)到20MPa左右,不得低于15MPa。水膠比不大于0.35,混凝土坍落度小于70mm,易于澆筑和振搗。由于采用振搗工藝,混凝土必須有良好的觸變性,分層、離析和泌水小。體積穩(wěn)定性好,裂縫少。耐久性要求高,混凝土抗?jié)B性等級(jí)為W12,抗凍F200。低堿集料反應(yīng)性,混凝土總堿含量不大于2.5kg/m3。本文就該配合比選擇的整個(gè)過(guò)程進(jìn)行總結(jié)。
在國(guó)內(nèi)已完成的同類工程中,預(yù)制盾構(gòu)高強(qiáng)蒸養(yǎng)混凝土以至少一天為一個(gè)生產(chǎn)周期,蒸養(yǎng)時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng),蒸養(yǎng)時(shí)間≥10h。膠材總量≥400Kg/m3,堿含量≥3.0 kg/m3。本試驗(yàn)混凝土配合比突出的重點(diǎn)是膠凝材料總用量369kg/m3,該混凝土蒸養(yǎng)時(shí)間僅8h,蒸養(yǎng)強(qiáng)度大于20MPa,總堿含量只有2.18 kg/m3。
1 原材料的初選
1.1 水泥
混凝土裂縫是影響結(jié)構(gòu)耐久性的重要因素。配制高性能蒸養(yǎng)混凝土必須對(duì)水泥進(jìn)行選擇,應(yīng)考察以下幾方面:水泥早期強(qiáng)度好,并適合蒸氣養(yǎng)護(hù),要求在低溫蒸養(yǎng)條件下(60℃以下)盾構(gòu)管片8h,脫模強(qiáng)度≥20MPa。因此要求水泥強(qiáng)度不低于42.5MPa的普通硅酸鹽水泥。為了避免發(fā)生堿集料反應(yīng),水泥的堿含量控制在0.6%以下。
本試驗(yàn)選擇了兩個(gè)廠家P.O42.5水泥進(jìn)行了對(duì)比試驗(yàn),采用同水膠比,同粉煤灰摻量,相同的起始混凝土拌和物溫度和蒸養(yǎng)工藝進(jìn)行試驗(yàn),其檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表1。
通過(guò)表1的試驗(yàn)結(jié)果表明:A和B 的堿含量均滿足要求,且A<B;脫模強(qiáng)度可表明B 不滿足要求,因此選擇A進(jìn)行配合比試驗(yàn)。
表1 混凝土脫模強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果表
項(xiàng)目 廠家 |
堿含量 |
抗壓強(qiáng)度 |
脫模強(qiáng)度(MPa) |
|
3d |
28d |
|||
A |
0.53 |
26.4 |
54.2 |
21.5 |
B |
0.56 |
24.9 |
53.0 |
17.3 |
標(biāo)準(zhǔn)要求 |
≤0.6 |
≥16.0 |
≥42.5 |
≥20.0 |
1.2 粉煤灰
一般認(rèn)為摻用粉煤灰不利于提高蒸養(yǎng)混凝土的強(qiáng)度,但摻優(yōu)質(zhì)I級(jí)粉煤灰后蒸養(yǎng)混凝土具有更優(yōu)良的力學(xué)性能、更好的耐久性、更好的經(jīng)濟(jì)性。同時(shí),摻用優(yōu)質(zhì)粉煤灰將提高混凝土的體積安定性,有利于防裂,還能抑制堿集料反應(yīng),改善混凝土拌和物的施工性能。本試驗(yàn)采用優(yōu)質(zhì)的I級(jí)粉煤灰進(jìn)入配合比試驗(yàn)。
1.3 集料
細(xì)骨料為人工砂,細(xì)度模數(shù)在2.6以上,石粉含量控制在6~18%,顆粒級(jí)配符合中砂的標(biāo)準(zhǔn)要求。
粗骨料為石料廠生產(chǎn)的5~20mm(D20)和20~40mm(D40)人工破碎石,其各項(xiàng)指標(biāo)滿足規(guī)范要求。
1.4 外加劑
使用優(yōu)質(zhì)高效減水劑。聚羧酸高效減水劑是第三代高效減水劑,不僅減水率較高,含堿量低,而且適于蒸養(yǎng)。選擇三個(gè)廠家的聚羧酸高效減水劑與水泥的適應(yīng)性進(jìn)行檢測(cè),全部符合標(biāo)準(zhǔn)要求,且減水率均在20%以上,考慮三種外加劑作為正交試驗(yàn)的一個(gè)因素進(jìn)行配合比。
引氣劑將降低混凝土的強(qiáng)度,但管片混凝土有W12F200的抗?jié)B和抗凍要求,因此須摻引氣劑使拌和物的含氣量不宜低于4.0%。
2 蒸養(yǎng)工藝
選擇合適的蒸養(yǎng)工藝??刂普麴B(yǎng)溫度,在不影響混凝土質(zhì)量的情況下盡可能縮短升降溫時(shí)間,延長(zhǎng)恒溫時(shí)間,從而可以提高混凝土早期強(qiáng)度。本文選擇不同的蒸養(yǎng)時(shí)間來(lái)進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn),確定出配合比設(shè)計(jì)中蒸養(yǎng)的過(guò)程。采用同水膠比,同粉煤灰摻量,相同的起始混凝土拌和物溫度,不同的蒸養(yǎng)時(shí)間進(jìn)行試驗(yàn),檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表2。
起始混凝土拌和物溫度18.5~20℃,拆模溫度30±1℃。
考慮調(diào)整配合比參數(shù)對(duì)混凝土強(qiáng)度的影響,確定使用4號(hào)方案的養(yǎng)護(hù)方式。
表2 蒸養(yǎng)時(shí)間對(duì)拆模強(qiáng)度的影響
序號(hào) |
蒸養(yǎng)時(shí)間(h) |
拆模強(qiáng)度(MPa) |
目標(biāo)強(qiáng)度(MPa) |
|||
升溫 |
恒溫 |
降溫 |
總用時(shí) |
|||
1 |
3 |
2 |
2 |
7 |
7.0 |
15~20 |
2 |
2.5 |
3 |
2 |
7.5 |
11.1 |
|
3 |
2 |
3.5 |
2 |
7.5 |
12.1 |
|
4 |
2 |
4 |
2 |
8 |
15.3 |
|
5 |
2 |
4.5 |
2 |
8.5 |
16.3 |
本新聞共2頁(yè),當(dāng)前在第1頁(yè)12
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