橋面高性能混凝土配制的研究

橋面高性能混凝土配制的研究威海建設(shè)集團(tuán)混泥土公司陳永鈞丁吉臣董杰LOGO主要內(nèi)容

摘要1

前言2

試驗(yàn)研究部分3

工程應(yīng)用及效果檢查5

研究結(jié)果分析4

結(jié)語61摘要

根據(jù)高等級道路橋梁水泥混凝土路面施工實(shí)際情況及要求,文章綜合闡述了，通過混凝土原材料的選擇及配合比的確定.解決了威海雙島海灣大橋的施工難題,為高等級公路橋面混凝土的施工提供了參考。路橋工程實(shí)際情況確定研究方向正交試驗(yàn)結(jié)論2前言近年來在水泥路面中使用高強(qiáng)混凝土的現(xiàn)象十分普遍,隨著混凝土市場的不斷發(fā)展，高強(qiáng)度、高性能的混凝土在威海地區(qū)不斷得到應(yīng)用。高性能路面混凝土必須具備優(yōu)良的工作性、高耐久性、經(jīng)濟(jì)性等,在滿足所有路面混凝土工程性能條件下，盡可能就地取材、經(jīng)濟(jì)實(shí)用,特別要考慮外加劑的最優(yōu)摻量。在施工規(guī)范中，高性能路面混凝土必須確保有足夠的耐久性,由于影響耐久性因素較多,很難用一個(gè)統(tǒng)一的指標(biāo)來反映。因此,本論文通過原材料的擇優(yōu)選擇以及混凝土配合比設(shè)計(jì),解決施工中各項(xiàng)具體的技術(shù)要求。

2.1工程應(yīng)用簡介威海市雙島海灣公路大橋是連接煙威高速公路和威海市區(qū)的重要通道，該橋始建于1995年，因受海潮及周邊環(huán)境的影響，經(jīng)省市公路部門的有關(guān)專家進(jìn)行鑒定，需對該橋進(jìn)行維修加固工程施工。我公司于2009年8月13日承接了工程的橋面及護(hù)欄加固的混凝土供應(yīng)。項(xiàng)目采用混凝土強(qiáng)度等級為C50，要求所供應(yīng)的混凝土，必須有良好的和易性，同時(shí)具有抗?jié)B、防凍、耐磨等耐久性能，為防止表層耐磨性能偏低影響使用年限，配合比中不允許摻加粉煤灰。3原材料的選擇三菱P.O42.5R

2009年2008年2009年100Mpa70Mpa50Mpa山水P.O42.5R

2008年

初步確定選用煙臺三菱水泥和煙臺山水水泥，兩種水泥性能對比.

28d抗壓強(qiáng)度平均值（Mpa）

3.1水泥的選擇50.2Mpa48.1Mpa45.3Mpa45.8Mpa2009年2008年2008年山水P.O42.5R

三菱P.O42.5R

2%4%變異系數(shù)Cv（%）

6%3.3%4.9%3.5%3.9%三菱水泥需水量比山水水泥需水量少10～20kg/m3

通過對比分析，三菱水泥較山水水泥性能均勻穩(wěn)定，質(zhì)量控制較好，最終確定煙臺三菱水泥廠家為被選對象。粗骨料石子的選擇

石子是混凝土骨架的主要組成，其質(zhì)量對混凝土強(qiáng)度及耐久性等有直接影響。粗骨料對混凝土的影響主要取決于它顆粒形狀、針片狀含量、壓碎指標(biāo)值等,粗骨料對混凝土耐久性的影響主要取決于它的堅(jiān)固性。1.粒徑偏大

3.2石子的選擇3.合格石子2.石子面子含量偏高威海各廠家石子性能試驗(yàn)情況統(tǒng)計(jì)表

序號廠家檢測單位壓碎指標(biāo)值（%）針片狀含量（%）最大粒徑（mm）1順達(dá)采石場建新實(shí)驗(yàn)室15.320302世邦采石場建新實(shí)驗(yàn)室11.316273永光建材采石場建新實(shí)驗(yàn)室12.215204文登汪疃采石場建新實(shí)驗(yàn)室10.410255文登孫家西山采石場建新實(shí)驗(yàn)室13.111256安金采石場建新實(shí)驗(yàn)室11.49307宏利采石場建新實(shí)驗(yàn)室85208福鑫采石場建新實(shí)驗(yàn)室10.710203.3細(xì)骨料的選選擇砂的比面取取決于砂的的粗細(xì)程度度（用細(xì)度度模數(shù)μf表示）,其空隙率則則與級配有有關(guān)。μf愈大,砂子愈粗,砂的比面愈愈小,使混凝土中中的水泥漿漿用量就相相應(yīng)減少從從而使混凝凝土的強(qiáng)度度提高,因此路面混混凝土應(yīng)選選用μf大于2.5(即相當(dāng)于粗粗砂和較粗粗的中砂)的砂子。砂砂在混凝土土中不僅填填充粗骨料料的空隙,而且對混凝凝土的耐磨磨性起著非非常重要的的作用,若砂的耐磨磨性差,路面的抗滑滑性也就相相應(yīng)的降低低。因此路路面混凝土土應(yīng)選用耐耐磨性較好好的質(zhì)地堅(jiān)堅(jiān)硬的硅質(zhì)質(zhì)砂。我們們考察了文文登和乳山山砂性能指指標(biāo)情況。。對比如下下表：序號產(chǎn)地檢測單位含泥量（%）級配細(xì)度模數(shù)（μf）1乳山建新實(shí)驗(yàn)室2.0Ⅱ區(qū)2.92文登建新實(shí)驗(yàn)室2.2Ⅱ區(qū)2.73.4外加劑的選選擇在路面混凝凝土中摻入入適量的外外加劑,對改善混凝凝土的密實(shí)實(shí)性、抗凍凍性和抗?jié)B滲性,減小混凝土土的收縮等等具有很好好的作用。。目前我公公司配制高高性能混凝凝土外加劑劑主要為萘萘系超早強(qiáng)強(qiáng)外加劑NC-4，為了確保?；炷恋牡男阅芤笄螅覀円肓耸〗ń圃壕埕若人嵝屯饧蛹觿㎞C-J作為參比對對象.外加劑品種減水率（%）摻量（%）增強(qiáng)效果NC-418～202.5～3較好NC-J〉301～1.5很好通過表三分分析，NC-J的減水率、、技術(shù)經(jīng)濟(jì)濟(jì)效果、增增強(qiáng)效果都都較NC-4好，最終確確定使用羧羧酸型外加加劑。4配合比設(shè)計(jì)計(jì)4.1配合比的主主要基本參參數(shù)要求4.1.1計(jì)算配合比比C50混凝土配制制強(qiáng)度要求求≥59.87MPa,計(jì)算如下:fcu,0=fcu,k+1.645δ其中，fcu,0----混凝土的配配制強(qiáng)度，，MPafcu,k----混凝土的設(shè)設(shè)計(jì)強(qiáng)度，，MPaδ----混凝土強(qiáng)度度標(biāo)準(zhǔn)差，，取6MPa4.1.2水灰比的范范圍確定公路技術(shù)等級高速公路、一級公路二級公路最大水灰比0.440.46抗凍要求最大水灰比0.420.44抗鹽凍要求最大水灰比0.400.42為了保證混混凝土強(qiáng)度度、耐久性性、和易性性要求，在在總結(jié)了大大量的研究究成果基礎(chǔ)礎(chǔ)上，滿足足路面高性性能混凝土土耐久性的的最大水灰灰比要求如如上表，結(jié)合上表，，依據(jù)以往往的高性能能混凝土試試驗(yàn)數(shù)據(jù)，，以及原材材料的實(shí)際際情況，我我們初步確確定0.29≤≤W/C≤≤0.31。4.1.3砂率的選擇擇從工作性能能方面考慮慮，對硬化化混凝土的的密度、強(qiáng)強(qiáng)度、耐久久性產(chǎn)生不利影響，，依據(jù)以往往的經(jīng)驗(yàn)以以及規(guī)范要要求，我們們初步確定定砂率在38%～40%之間，并通通過實(shí)驗(yàn)確確定最佳值值。4.1.4外加劑摻量量的選擇外加劑的使使用，主要要是減少用用水量、改改善混凝土土的工作性性能、提高早期強(qiáng)度度以及節(jié)約約膠凝材料料的用量，，達(dá)到質(zhì)量量和經(jīng)濟(jì)的的雙豐收。。根據(jù)廠家的使用用說明，我我們選擇了了1%、1.2%、1.4%三種摻量，，擇優(yōu)確定外加劑的的摻加值。。4.1.5水泥用量的的選擇水泥用量的的大小直接接決定混凝凝土的強(qiáng)度度、工作性性、耐久性性及工程成成本。根據(jù)據(jù)以往的配配比研究發(fā)發(fā)現(xiàn)，水灰灰比不變，，水泥的用用量達(dá)到一一定數(shù)量時(shí)時(shí)，強(qiáng)度并并未隨水泥泥用量的增增加而增大大，只是工工作性能有有了明顯的的改善。主要原因有有兩點(diǎn)：一一是，水泥泥量增加，，用水量也也會提高，，硬化后內(nèi)內(nèi)部細(xì)微裂裂紋增多；；二是水泥泥量增加，，富裕的水水泥漿增多多，在表面面形成一條條水泥漿帶帶，由于沒沒有與粗集集料的機(jī)械械咬合作用用，降低了了整體的抗抗破壞能力力。綜合各方面面因素考慮慮，我們初初步確定水水泥用量范范圍為450～500kg/m3。4.2正交試驗(yàn)設(shè)設(shè)計(jì)通過原材料料的優(yōu)化選選擇，以及及配合比各各個(gè)參數(shù)的的初步確定定，對水灰灰比（W/C）、砂率、、外加劑摻摻量、水泥泥用量進(jìn)行行三水平因因素分析，，采用正交交方法進(jìn)行行配比設(shè)計(jì)計(jì)。水灰比、砂砂率、外加加劑摻量、、水泥用量量如右表所所示：配合比參數(shù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)編號水泥用量（kg/m3）450A1475A2500A3NC-J摻量（%）1.0B11.2B21.4B3水灰比0.29C10.30C20.31C3砂率（%）38D139D240D3采用L9（34），正交設(shè)設(shè)計(jì)試驗(yàn)如如下表所示示：列號試驗(yàn)組別1234組合水平ABCD11111A1B1C1D121222A1B2C2D231333A1B3C3D342123A2B1C2D352231A2B2C3D162312A2B3C1D273132A3B1C3D283213A3B2C1D393321A3B3C2D1試驗(yàn)驗(yàn)原原材材料料的的具具體體材材料料參參數(shù)數(shù)：：規(guī)格產(chǎn)地?fù)搅肯盗蠳C-J山東省建科院1.0～1.5%羧酸規(guī)格產(chǎn)地?fù)搅縐EA-D壽光利飛10%名稱產(chǎn)地規(guī)格含泥量壓碎指標(biāo)石子威海宏利10~20mm0.3%5%河砂乳山M=2.92.0%-----表一一外外加加劑劑指指標(biāo)標(biāo)表二二膨膨脹脹劑劑指指標(biāo)標(biāo)表三三骨骨料料指指標(biāo)標(biāo)序號水泥外加劑膨脹劑水膠比/%砂率/%初始狀態(tài)1小時(shí)狀態(tài)工作性3天7天28天品種數(shù)量坍落度擴(kuò)展度坍落度擴(kuò)展度1450NC-J5.0452938175375165355差49.855.358.32450NC-J5.9453039195455185435中48.855.359.73450NC-J6.9453140200495190480優(yōu)47.355.760.34475NC-J5.247.53040180380175345中54.560.165.25475NC-J6.347.53138200450200445優(yōu)52.558.066.16475NC-J7.347.52939205460200450優(yōu)57.562.570.47500NC-J5.5503139190450185450優(yōu)55.659.465.58500NC-J6.6502940210480205470優(yōu)58.365.969.29500NC-J7.7503038210490205485優(yōu)57.968.073.2實(shí)驗(yàn)驗(yàn)結(jié)結(jié)果果如如表表所所示示：：坍落落度度曲曲線線對對比比圖圖擴(kuò)展展度度對對比比圖圖各齡齡期期強(qiáng)強(qiáng)度度變變化化對對比比圖圖對實(shí)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)的的對對比比分分析析，，我我們們發(fā)發(fā)現(xiàn)現(xiàn)第第五五組組試試驗(yàn)驗(yàn)的的工工作作性性能能、、抗抗壓壓強(qiáng)強(qiáng)度度值值均均能能滿滿足足施施工工要要求求，，因因此此確確定定施施工工配配合合比比：水泥NC-J膨脹劑水膠比/%砂率/%3dMpa7dMpa28dMpa4756.347.5313852.558.066.15工程程應(yīng)應(yīng)用用效效果果檢檢查查雙島島大大橋橋如如期期投投入入使使用用，，作作為為大大橋橋施施工工的的重重點(diǎn)點(diǎn)大大橋橋橋橋面面，，在在工工程程結(jié)束束后后的的回回放放過過程程中中，，我我們們對對橋橋面面容容易易出出現(xiàn)現(xiàn)的的裂裂紋紋，，蜂蜂窩窩，，麻麻面面的的常常見見工程程情情況況進(jìn)進(jìn)行行回回放放勘勘察察，，以以上上情情況況均均未未發(fā)發(fā)生生，，強(qiáng)強(qiáng)度度以以及及橋橋面面性性能能達(dá)達(dá)到到了了良好好的的指指標(biāo)標(biāo)。。5.1留置置試試塊塊的的強(qiáng)強(qiáng)度度統(tǒng)統(tǒng)計(jì)計(jì)2009年9月9日至至2009年9月30日，，我我們們對對雙雙島島海海灣灣大大橋橋橋橋面面高高性性能能混混凝凝土土進(jìn)進(jìn)行行供供應(yīng)應(yīng)，，混混凝凝土土方方量量共共計(jì)計(jì)1000立方方米米，，攪攪拌拌站站留留置置試試塊塊通通養(yǎng)養(yǎng)條條件件下下抗抗壓壓強(qiáng)強(qiáng)度度值值如如下下圖圖所所示示：：5.2后期期回回訪訪北京京公公科科集集團(tuán)團(tuán)給給予予我我公公司司高高度度評評價(jià)價(jià)，，在在順順利利達(dá)達(dá)到到施施工工要要求求的的同同時(shí)時(shí)，，大大橋