C50箱梁混凝土配合比選定報告.docx

C50箱梁混凝土配合比選定報告1 概述吉圖琿鐵路客運專線箱梁預制采用高性能混凝土技術，高性能混凝土的配合比試驗研究是客運專線箱梁生產質量的關鍵，是實現我梁場創(chuàng)優(yōu)目標的重要組成部分。箱梁使用的高性能混凝土，除滿足施工強度要求外，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性和引入一定的含氣量;其二，必須滿足泵送要求，特別強調混凝土的坍落度一小時經時損失,和泵送過程損失;其三,對和易性能的要求,因高性能混凝土的大坍落度,大流動度, 若和易性能不好,容易造成混凝土離析,泌水，不能滿足橋梁的內實外美的要求。我中鐵十一局集團橋梁有限公司安圖制梁場試驗室于2011年6月開始進行配合比試驗工作，包括原材料的試驗，配合比的設計和試驗等工作?，F已經完成C50預應力混凝土的配合比的試驗工作，并選定了基本配合比。2 配合比試驗配制原則我試驗室按照客運專線預應力混凝土預制梁暫行技術條件鐵科技2004120號、客運專線高性能混凝土暫行技術條件科技基2005101號、鐵路混凝土結構耐久性設計規(guī)范TB10005-2010、鐵路混凝土工程施工質量驗收標準TB10424-2010、普通混凝土配合比設計規(guī)程JGJ55-2000、普通混凝土力學性能試驗方法標準GB/T50081-2002、普通混凝土拌合物性能試驗方法標準GB/T50080-2002等依據選定配合比：2.1 進行原材料的比選試驗，確定品質性能符合客運專線高性能混凝土暫行技術條件要求的水泥，粉煤灰、砂石、外加劑和水用于混凝土試配。2.2 混凝土的配合比重要參數:2.2.1 標準規(guī)定C50箱梁混凝土膠凝材料用量不超過490kg，其最低量按最不利環(huán)境作用等級（H4或L3或D4）設計時應該不低于360kg/m3；2.2.2 水膠比按最不利環(huán)境作用等級（H4或L3或D4）設計考慮時，不大于0.35；2.2.3 礦物摻合料摻量:采用單摻或者雙摻技術時,粉煤灰的摻量都不宜大于30%；2.2.4 堿含量，當采用砂漿棒法膨脹率在0.10-0.19%之間的堿-硅酸反應活性骨料時,各種材料帶入的堿含量總和不大于3.0 kg/m3；2.2.5 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%。2.2.6不同環(huán)境下，混凝土的三氧化硫含量不應超過膠凝材料總量的4.0%2.3 混凝土拌和物性能：2.3.1 混凝土坍落度:為滿足箱梁灌注，混凝土入模時坍落度要求不小于120mm，考慮泵送管道（管道按50m長度算）和經時坍落度損失，混凝土出機坍落度應該控制在20020mm，半小時經時坍落度損失一般不大于30mm，最大不超過50mm。2.3.2 混凝土含氣量：提高混凝土含氣量對提高橋梁耐久性（特別是抗凍融）很有好處，但對橋梁外觀質量影響卻很大，怎樣控制含氣量，出機含氣量和入模含氣量的關系，震搗對混凝土含氣量的影響，根據規(guī)范標準預制梁混凝土出機含氣量控制在2.04.0%。2.4 混凝土的力學性能：根據我箱梁生產的最快進度要求（月生產能力45榀），配合比設計考慮強度增長必須滿足：蒸養(yǎng)36小時（靜停4h，升溫6h，至405，恒溫18h，降溫12h至環(huán)境溫度），R5d43.5MPa，自養(yǎng)10d，R10d53.5MPa，彈模E10d35.5GPa, R28d58.5MPa，彈模E28d35.5GPa.2.5 混凝土耐久性能：檢驗項目標準要求備注電通量1000724抗凍性F200200次抗?jié)B性P20P20抗堿骨料反應膨脹率0.1%以下砂漿棒法3 我試驗室配合比設計重要參數和方案的初步選擇3.1 膠凝材料用量的選擇：根據規(guī)范要求，C50混凝土配合比最大膠凝材料用量不應超過490kg/m3，我們選擇490kg進行試驗，給予前期配合比以較大強度保證率，實際施工中根據強度評定情況給予適當調整。 3.2 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（火山灰效應，填充效應，界面效應，減水效應），對混凝土耐久性提供了保證，但充分發(fā)揮效應還應具備幾個條件，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配體系。粉煤灰和水泥正好形成一個微觀級配體系，混凝土密實性將顯著提高，而密實性正是耐久指標中抗?jié)B，電通量，抗凍融的關鍵因素。另外，粉煤灰在施工中各有優(yōu)缺點。粉煤灰具有火山灰效應，但一般在后期才體現強度的增長，所以對混凝土塌落度的經時損失很小。粉煤灰由于珠形玻璃體的作用，流動性較好，對強度的增長作用優(yōu)于粉煤灰，且礦粉具有良好的粘聚性，泌水性小，保水性好。3.3 混合材摻量的選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，經試配感覺粘度過大，流動性不好，須加大減水劑用量，調整砂率,以降低粘度過大問題。考慮生產進度，需要滿足施工的早期強度，所以需要考慮冬季和夏季不同施工條件下的配合比情況,一般經驗,水泥用量多而混合材用量少些,早期強度高些。根據高性能混凝土暫行技術條件規(guī)定：“預應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%。3.4 外加劑的選擇聚羧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，受水泥的適應性也較萘系減水劑影響小，對混凝土的坍落度保持，凝結時間的控制很有效果，且因摻量小，價格相差不太大，故考慮選聚羧酸高效減水劑。3.5 二級碎石摻量比例的選擇箱梁制造工藝要求碎石按兩級級配分摻，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性，耐久性。尋找碎石的最佳分摻比例，達到最小的空隙率。必須經試驗確定粗細檔碎石摻量，才正式進行配合比試驗。3.6 砂率的選擇砂率是高性能混凝土的一個很重要的指標,直接影響著混凝土的和易性,密實性能。根據實際經驗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，砂率應該取上限。4 原材料試驗4.1 原材料的選擇：選用減水劑時必須與廠家確定減水劑的含固量和減水率，含固量指標要求為S25%時，0.951.05S；S25%時，0.901.10S（S為試拌配合比時所用減水劑的含固量），減水率指標為27.34%（為試配時減水劑樣品的減水率）。同時還需進行減水劑與水泥適應性試驗。5 拌和前試驗5.1 細骨料配制混凝土用砂為石門鎮(zhèn)大成砂場河砂，細度模數為Mx=2.8，堆積密度為1.54g/cm3，表觀密度為2.61g/cm3。5.2 粗骨料粗骨料主要采用敦化市沙河沿養(yǎng)老院采石場的碎石，最大公稱粒徑為20mm，二級級配，表觀密度為2.76g/cm3，細檔（510mm），粗檔（1020mm）。試驗搭配分析研究，具體結果見下表。從中可以看出細檔與粗檔的比例為3：7時，粗骨料的堆積密度最大。因此，試驗中主要采用此搭配的粗骨料。表2 粗骨料摻配比例計算表篩孔直徑19mm9.5mm4.75mm2.36mm與標準值中值之和試驗結果小石累計篩余%059099.1大石累計篩余%6869699.2累計篩余中值%5609597.51小石30%01.527.029.7大石70%4.260.267.269.4與標準值中值差-0.81.7-0.81.71.82小石35%01.831.534.7大石65%3.955.962.464.5與標準值中值差-1.1-2.4-1.11.7-2.93小石40%02.036.039.6大石60%3.651.657.659.5與標準值中值差-1.4-6.4-1.41.7-7.54小石45%02.340.544.6大石55%3.347.352.854.6與標準值中值差-1.7-10.5-1.71.7-12.25小石50%02.545.049.6大石50%3.043.048.049.6與標準值中值差-2.0-14.5-2.01.7-16.9 由以上結果可以看出，當細檔與粗檔碎石以3：7搭配時偏差值之和最小所以此時堆積密度也最好。5.3 減水劑和水泥的適應性考慮到高性能高耐久混凝土拌和物的大流動度、坍落度損失小等特點，并且根據甲控材料名錄選擇了北京恒峰永信科技發(fā)展有限公司聚羧酸類高效減水劑。 并摻入礦物摻合料進行減水劑適應性試驗，試驗結果良好。表4 水泥和減水劑適應性試驗水泥粉煤灰減水劑凈漿流動度漿體情況備注吉林亞泰龍?zhí)端嘤邢薰緡A尨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%摻量進行配合比試配。具體配合比計算見附表：混凝土配合比計算書。7 混凝土有害物質含量的計算經過混凝土配合比設計參數的初步選定，根據配合比設計原則，在混凝土總堿含量、氯離子含量和三氧化硫含量達到要求基礎上才能開展拌合試驗。故在進行拌合試驗前，還應該進行混凝土總堿含量和氯離子含量的計算。 粉煤灰的可溶性堿含量按總堿含量的1/6進行折算。計算結果見附表：混凝土有害物質計算書。根據計算結果可以看出,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標準的規(guī)定,即混凝土總堿含量小于3.0kg/m3、氯離子含量不超過膠凝材料比例的0.06%、三氧化硫含量不超過膠凝材料總量的4.0%，故可進行下步混凝土拌合試驗。8 混凝土拌合性能試驗 試驗采用60L的強制式攪拌機。投料順序為：骨料-粉料-預拌30s-投入液態(tài)材料-繼續(xù)攪拌150S，從投入水開始計算時間，出機后立即進行初始坍落度試驗，擴展度試驗和含氣量試驗，靜置30min和60min后，再做坍落度試驗，擴展度試驗和泌水率、含氣量試驗。編號坍落度試驗mm30min損失含氣量%泌水率%壓力泌水率容重kg/m3坍落度擴展度30min后坍落度30min后擴展度60min后坍落度60min后擴展度SP120545020042019040053.5002420 以上試驗數據可以看出,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，無泌水現象，因此，以上配合比試驗達到預期效果。9 混凝土抗裂試驗 隨后進行了抗裂試驗，24小時拆模后，移入20度溫度，60%濕度室內，經過56天觀測，均未發(fā)現裂紋?？膳卸沽言囼灪细瘛?0 混凝土力學性能試驗編號抗壓強度MPa彈性模量GPaR3R5R10R28E10E28SP137.746.255.564.138.742.0 以上試驗可以看出,試驗混凝土強度和彈模均滿足C50混凝土的配制要求,高于配制強度58.5MPa, 富裕系數合理，且強度發(fā)展情況良好,能夠滿足施工進度要求。彈摸強度值也滿足標準要求。11 配合比不利環(huán)境下的驗證試驗考慮到我梁場需要進行冬季施工，為驗證該配合比在冬季不利條件下的強度和彈性模量是否滿足梁場生產要求，進行了模擬冬季環(huán)境時配合比強度和彈性模量的試驗。利用試驗室的養(yǎng)護箱進行制冷，將溫度控制在10以下，對室內溫度和濕度進行跟蹤記錄，將預制好的試件在該環(huán)境下養(yǎng)護十天后進行試驗。試驗結果為：不利條件養(yǎng)護齡期抗壓強度MPa彈性模量GPa10d54.837.5根據模擬冬季較低氣溫環(huán)境下的不利條件，所得混凝土10天齡期的強度和彈性模量能滿足預制箱梁終張拉強度大于53.5MPa和彈性模量大于35.5GPa的要求。12 配合比的選定12.1根據以上試驗情況，結合實際施工中坍落度20020mm的要求，對該組配合比進行耐久性試驗。12.2配合比的調整和優(yōu)化12.2.1 根據實際容重調整配合比（誤差在2%以內可不做調整）。12.2.2 繼續(xù)進行混凝土拌合試驗，改善和易性能，調整最佳砂率。12.2.3 生產前期根據施工情況對配合比進行必要的微調整。12.2.4 在一個強度評定期后根據強度評定情況對配合比做強度保證率的評價,并對配合比做適當的經濟分析,適當調整配合比。1