寬箱梁C55高性能混凝土配合比試驗(yàn)研究

張集海++于洋+++王軍禮

【摘 要】 針對(duì)趕水大橋的單箱單室寬截面構(gòu)造進(jìn)行專(zhuān)門(mén)的高性能混凝土配合比優(yōu)化設(shè)計(jì)，通過(guò)不同參數(shù)的對(duì)比試驗(yàn)，最終配制出符合要求的摻加粉煤灰、礦渣粉、硅粉的高性能混凝土。

【關(guān)鍵詞】 寬箱梁 ?單箱單室 ?預(yù)應(yīng)力混凝土梁 ?高性能混凝土 ?配合比

1 前言

趕水大橋設(shè)計(jì)為（68+120+68）m三跨連續(xù)剛構(gòu)橋，上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為單箱單室變截面箱梁，箱梁頂寬21.5m，底寬11.5m，箱梁兩側(cè)懸臂板長(zhǎng)度均為5m。箱梁混凝土強(qiáng)度等級(jí)設(shè)計(jì)為C55，集中攪拌，罐車(chē)運(yùn)輸，泵送懸臂現(xiàn)澆。混凝土要求具有高工作性、高抗裂性、高耐久性。

通過(guò)研究超寬大跨預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁高性能混凝土的配制、防裂技術(shù)、耐久性、施工工藝和質(zhì)量控制，提出滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求的混凝土配合比和施工防裂方案，以保證大橋箱梁的澆筑質(zhì)量和耐久性。

2 試驗(yàn)原材料

（1）水泥為重慶富皇水泥（集團(tuán)）有限公司的42.5級(jí)P·O水泥。（2）粗骨料為重慶市綦江區(qū)銀渤碎石廠生產(chǎn)的石灰?guī)r碎石，5～20mm連續(xù)級(jí)配。（3）細(xì)骨料為湖南岳陽(yáng)洞庭湖砂，含泥量1.8%，細(xì)度模數(shù)2.8。（4）礦物摻合料為重慶市江津區(qū)珞璜電廠的Ⅰ級(jí)粉煤灰、重慶鈺宏再生資源有限公司的S95級(jí)礦渣粉、四川朗天資源綜合利用有限責(zé)任公司的硅粉。（5）外加劑選用重慶建研科之杰新材料有限公司的HPWR-R緩凝型高性能減水劑，氯離子含量0.005%。（6）纖維選用重慶宜筑（集團(tuán)）公司的聚丙烯纖維。

3 配合比設(shè)計(jì)目標(biāo)、流程與試驗(yàn)方法

3.1 配合比設(shè)計(jì)目標(biāo)

針對(duì)趕水大橋?qū)捪淞旱慕Y(jié)構(gòu)構(gòu)造與受力特點(diǎn)，配制具有良好的工作性、低熱效應(yīng)、高體積穩(wěn)定性及適宜強(qiáng)度和高耐久性的高性能混凝土是提高箱梁施工質(zhì)量的關(guān)鍵，根據(jù)設(shè)計(jì)、施工和抗裂性要求，寬箱梁混凝土需達(dá)到主要設(shè)計(jì)指標(biāo)如下：

（1）拌合物初始坍落度（210±20）mm，坍落度損失2h內(nèi)不大于30mm，初始擴(kuò)展度（520±30）mm，2h擴(kuò)展度不小于450mm，初凝時(shí)間20h以上。（2）混凝土28天強(qiáng)度>65Mpa，但≤75Mpa，28天彈性模量≥3.75×104Mpa;混凝土7d強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的90%，7d彈性模量達(dá)到設(shè)計(jì)彈性模量的85%;混凝土180d收縮小于同強(qiáng)度等級(jí)普通混凝土的10%，并小于400με，混凝土徐變度低于同強(qiáng)度等級(jí)普通混凝土15%。（3）混凝土絕熱溫升小于60℃，平板法塑性開(kāi)裂試驗(yàn)抗裂性等級(jí)Ⅲ級(jí)及以上，溫度～應(yīng)力開(kāi)裂試驗(yàn)應(yīng)力儲(chǔ)備≥35%，開(kāi)裂溫度≤10℃。

3.2 配合比設(shè)計(jì)流程

首先確定混凝土配合比設(shè)計(jì)目標(biāo)，而后進(jìn)行原材料的測(cè)試與選擇，再初步優(yōu)化配合比，然后通過(guò)一系列試驗(yàn)（膠凝材料水化熱試驗(yàn)，混凝土絕熱溫升試驗(yàn)，塑性收縮開(kāi)裂試驗(yàn)，溫度～應(yīng)力開(kāi)裂試驗(yàn)）進(jìn)行混凝土抗裂性評(píng)價(jià)后確定最優(yōu)配合比。

3.3 試驗(yàn)方法

（1）拌合物工作性及凝結(jié)時(shí)間：按照《普通混凝土拌合物性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》GB/T50080-2002的試驗(yàn)方法進(jìn)行，分別在標(biāo)準(zhǔn)條件20±5℃和30±5℃環(huán)境條件下測(cè)試拌合物保水性和粘聚性、坍落度及經(jīng)時(shí)損失、擴(kuò)展度及經(jīng)時(shí)損失、初凝和終凝時(shí)間。（2）塑性收縮及抗裂性：按照《普通混凝土長(zhǎng)期性能和耐久性試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》GB/T50082-2009的試驗(yàn)方法進(jìn)行，分別在20±5℃和30±5℃風(fēng)速0m/s和3m/s的環(huán)境條件下，測(cè)試混凝土的塑性收縮及抗裂性，確定聚丙烯纖維的適宜摻量及抗裂有效性。（3）按照《普通混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》GB/T50081-2002的試驗(yàn)方法及施工技術(shù)要求，測(cè)試混凝土張拉齡期7d、28d、60d與90d齡期抗壓強(qiáng)度、以及張拉齡期與28d齡期的彈性模量。（4）混凝土絕熱溫升：按照《大體積混凝土施工規(guī)范》GB50496-2009規(guī)定的技術(shù)要求和試驗(yàn)方法，測(cè)試混凝土絕熱溫升;根據(jù)水泥水化熱、優(yōu)化確定的原材料和配合比模擬計(jì)算混凝土絕熱溫升值。（5）混凝土干燥收縮：按照《普通混凝土長(zhǎng)期性能和耐久性試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》GB/T50082-2009的規(guī)定，測(cè)試混凝土在標(biāo)準(zhǔn)條件和自然條件下180d齡期內(nèi)的干燥收縮。

4 配合比優(yōu)化

（1）初步配合比。通過(guò)混凝土配合比計(jì)算并參考國(guó)內(nèi)同類(lèi)型橋梁混凝土配合比，結(jié)合以往試驗(yàn)數(shù)據(jù)，初步確定本工程配合比（質(zhì)量比）為：水泥：砂：石：水=490：685：1115：153。（2）水膠比、摻合料優(yōu)化。在固定用水量153kg/m3的同時(shí)，分別做了不同的水膠比（0.31、0.33、0.34、0.35、0.40、0.42）試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，控制水膠比在0.31～0.34之間，混凝土強(qiáng)度滿(mǎn)足目標(biāo)。同時(shí)混凝土中摻入粉煤灰、礦渣粉、硅粉后其配合比的工作性和強(qiáng)度均比較理想。（3）大小石子比例調(diào)整。試驗(yàn)采用了三種不同的大小石子配比（0.25：0.75、0.3：0.7、0.35：0.65），通過(guò)對(duì)比使用不同石子比例拌合物的和易性和強(qiáng)度，最終確定使用0.3：0.7這一比例是最為理想的。（4）纖維長(zhǎng)度、纖維摻量的優(yōu)化。通過(guò)試驗(yàn)對(duì)兩種纖維長(zhǎng)度（12mm、19mm）五種纖維摻量（0.4kg/m3、0.5 kg/m3、0.6kg/m3、0.7kg/m3、0.8kg/m3）進(jìn)行比較，最終確定使用12mm纖維摻量為0.6kg/m3效果最為理想。

5 確定的寬箱梁C55高性能混凝土配合比

通過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)最終確定配合比（每立方米混凝土原材料質(zhì)量比）為：水泥：礦渣粉：粉煤灰：硅粉：細(xì)骨料：粗骨料：水：外加劑：纖維=390：40：40：25：720：1080：153：11.3：0.6。

6 結(jié)語(yǔ)

趕水大橋是單箱單室寬截面大跨徑連續(xù)剛構(gòu)橋，對(duì)該橋的箱梁C55高性能混凝土進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)，重點(diǎn)試驗(yàn)研究混凝土的工作性、抗裂性、耐久性并提出推薦配合比，對(duì)今后類(lèi)似橋梁具有較大的借鑒意義。

參考文獻(xiàn)

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