公路现浇箱梁高性能混凝土施工技术.doc
《公路现浇箱梁高性能混凝土施工技术.doc》由会员分享,可在线阅读,更多相关《公路现浇箱梁高性能混凝土施工技术.doc(14页珍藏版)》请在三一办公上搜索。
1、客运专线现浇箱梁高性能混凝土施工技术一、前言由于大跨、高层、海洋、军事工程混凝土结构的发展对混凝土提出的更高要求,以及处在恶劣环境下既有混凝土建筑不断劣化、退化导致过早失效、退役甚至出现恶性事故造成巨大损失的严重恶果,20世纪90年代前后提出了高性能混凝土的概念。高性能混凝土是以耐久性作为设计首要技术指标通过选用各种优质原材料和添加剂的基础上优化混凝土配合比,提高混凝土的各项性能采用现代混凝土技术制作的混凝土。具有施工性能优良、耐久性好、维护费用少、使用期限厂等特点,是混凝土发展的方向。2001 年开工建设的青藏铁路工程首次大规模采用了耐久混凝土技术。在耐久混凝土技术的推广和应用方面取得了可喜
2、的成绩。随着中国高速铁路网的构建,客运专线铁路的开工建设,高性能混凝土在客运专线混凝土工程中首次全面推广使用。明确提出使用寿命100年。客运专线双线简支箱梁为单箱单室等高度预应力混凝土结构,箱梁顶板宽度为13.0m、梁底宽5.68m、梁高3.0m、梁重880吨。是随着客运专线建设首次使用的大型预应力混凝土箱梁,因施工环节多,控制难度大,多采用预制方式施工,原位现浇施工采用较少。中铁二十二局集团承建的石太客运专线冶河特大桥、小寨大桥、黑水坪大桥工程,采用下形式移动模架原位现浇箱梁73孔,通过聚羧酸减水剂与粉煤灰、磨细矿渣粉掺合料双掺技术配制的C50级高性能混凝土,其施工性能、力学性能、耐久性能优
3、良,解决了现场施工技术难题,经济效益与社会效益显著。二、配合比设计1、高性能混凝土配制原理根据吴中伟院士对高性能混凝土的定义,高性能混凝土是一种新型高技术混凝土,是在大幅度提高普通混凝土性能的基础上,采用现代混凝土技术,选用优质材料,在严格质量管理条件下制成的;除了水泥、水、骨料外,必须掺加足够数量的掺合料和高效外加剂,且水胶比较低;针对不同用途要求,高性能混凝土对下列性能有重点地予以保证:耐久性、工作性、适用性、强度、体积稳定性及经济性,但应以耐久性作为设计的主要指标。高新能混凝土和传统的普通混凝土相比有以下几个特点:(1)、原材料上,除了常规的水泥、水、砂、石四种材料外,必需使用化学外加剂
4、和矿物细掺料六种必不可少的材料,而且后两种可以是一种也可以是多种复合,这在选材上就要求与水泥具有良好的相容性,多种的外加剂之间(或细掺料之间)要求合理匹配、具有叠加效应的效果;(2)、配比上,为了适应高耐久、高强的要求,使用的是低用水量(小于180kg/m3),低水胶比(一般为0.280.40),控制胶结材总量不大于500kg/m3;(3)、性能上,具有高耐久性(抗渗、抗冻、抗蚀、抗碳化、抗碱骨料反应,耐磨等);良好的施工性(大流动,可灌性、可泵性、均匀性等);良好的力学性能,早强后强均高;良好的尺寸稳定性;合理的适用性与经济性等。针对客运专线高性能混凝土要求使用寿命100年的特点,在高性能混
5、凝土配制时突出耐久性设计,而要到达高耐久性,其核心是提高混凝土的密实性与阻断混凝土内部的连通孔。因此客运专线现浇箱梁高性能混凝土配制要达到以下几点:(1)、选用优质原材料,尤其注重原材料中影响碱骨料反应、钢筋锈蚀的化学成分不能超标,从而提高混凝土耐久性。(2)、采用大掺量掺合料及粉煤灰、磨细矿渣粉双掺技术,首先混凝土掺入粉煤灰有以下四种功效:火山灰效应的增强作用、形态效应的减水作用、微集料效应的增密作用、稳定效应的益化作用。混凝土中掺入磨细矿渣可以取代部分水泥,可提高流动度,降低泌水性,降低混凝土粘度,早强相当,后强高耐久性好,另外将粗细不同种类的掺合料复合使用可以利用各自的特点,取长补短,各
6、发挥各自的优势、优势互补,起到叠加效应。(3)、选用国内先进聚羧酸系高效减水剂,减水率达30%左右,降低水胶比,同时调整合适的含气量,阻断混凝土内部孔隙,增加康冻性,提高混凝土耐久性。(4)、采用全计算法配合比设计方法复核按普通混凝土配合比设计规程(JGJ55-2000)设计的配合比,水泥浆体与骨料体积比更为合理,混凝土砂率达到最佳,混凝土更密实,耐久性更好。(5)、特别关注高性能混凝土的可泵性,泵送混凝土要求混凝土具有良好的抗分离性、与管壁的摩擦力小。但是高强度高性能混凝土粘度大、流动慢、与管壁磨阻大、泵压高,混凝土难以泵送,当泵送高度大时更是如此。因此必须增加混凝土流动性、降低混凝土粘度。
7、根据高性能混凝土配制原理,造成混凝土流动性满、粘度大的主要原因是混凝土水灰比小,总胶凝材料用量大,水灰比是影响混凝土强度的最主要因素,在配合比设计中选定后不能随意调整,但在保持水灰比不变的条件下,降低总胶凝材料用量与用水量,配合调整混凝土的浆骨比,可以降低混凝土粘性,增加流动性。2、原材料的选择依据铁路混凝土工程施工质量验收补充标准、客运专线高性能混凝土暂行技术条件的规定,原材料的选择遵循以下原则。(1)、水泥水泥宜选用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥,混合材宜为矿渣或粉煤灰。不宜使用早强水泥。水泥质量应符合硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥(GB 1751999)、铁路混凝土工程质量验收补充标准的技术规定
8、。水泥熟料中的C3A含量非氯盐环境下不应超过8%,氯盐环境下不应超过10%,氯离子含量0.06%,碱含量0.80%,游离氧化钙含量1.0%。经对不同厂家水泥优选,选用河北太行水泥有限公司生产的P.O42.5级普通硅酸盐水泥,其技术指标见表一水泥主要技术指标 表一序号项目标准要求实测结果180um方孔筛筛余10.0%4.5%2游离氧化钙含量1.0%0.65%3碱含量0.80%0.504氯离子含量不宜大于0.10%(钢筋混凝土)0.012%5氧化镁含量5.0%3.67%6三氧化硫3.5%2.5%7烧失量5.0%1.93%8凝结时间初凝45分钟2小时5分终凝10小时3小时6分9安定性合格合格10抗折
9、强度(MPa)3d4.05.628d6.58.711抗压强度(MPa)3d16.030.128d42.560.5(2)细骨料细骨料应选用级配合理、质地均匀坚固、吸水率低、空隙率小的洁净天然河砂,质量符合普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准(JGJ522006)、铁路混凝土工程质量验收补充标准的技术规定。含泥量2.0%,泥块含量0.5%,云母含量0.5%,轻物质含量0.5%,氯离子含量0.02%,硫化物及硫酸盐含量(折算成SO3)0.5%,砂浆棒法检验其碱活性时砂浆棒的膨胀率应小于0.10%。选用河北正定砂场中砂,质量指标见下表。砂主要技术指标 表二序号项目标准要求实测结果1含泥量(%)2.01
10、.12泥块含量(%)0.503云母含量 (%)0.50.34轻物质含量(%)0.505氯离子含量(%)0.0206硫化物及硫酸盐含量(%)0.50.057有机物含量颜色不应深于标准色。合格8坚固性(%)8.04(3)、粗骨料粗骨料采用二级的级配合理、粒形良好、质地均匀坚固、线胀系数小的洁净碎石,质量符合普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准(JGJ522006)、铁路混凝土工程质量验收补充标准的技术规定。其松散堆积密度应大于1500kg/m3,紧密空隙率宜小于40%,吸水率应小于2%,碎石压碎指标10%,含泥量0.5%,泥块含量0.25%,针片状颗粒总含量8%,硫化物及硫酸盐含量(折算成SO3)
11、0.5%,氯离子含量0.02%,当用岩相法检验其矿物组成含有碱-硅酸反应活性矿物,其砂浆棒膨胀率应小于0.10%。选用河北省井陉县晨磊石料场525mm二级配碎石,技术指标见下表。碎石主要技术指标 表三序号项目标准要求实测结果1含泥量(%)0.50.22泥块含量(%)0.2503针片状颗粒总含量(%)82.94硫化物及硫酸盐含量(%)0.50.185氯离子含量(%)0.0206碎石中有机物含量颜色不应深于标准色。合格7坚固性(%)538压碎指标值(%)108.2(4)、水拌合用水采用工地饮用水,其质量符合混凝土用水标准(JGJ632006)要求。(5)、外加剂外加剂应采用减水率高、塌落度损失小、
12、适量引气、质量稳定、能满足混凝土耐久性能的产品。当将不同功能的多种外加剂复合使用时,外加剂之间以及外加剂与水泥之间应有良好的适应性。宜选用多功能复合外加剂。外加剂质量符合混凝土外加剂(GB80761997)、铁路混凝土工程质量验收补充标准的技术规定。硫酸钠含量10.0%,Cl离子含量0.2%,碱含量(Na2O+0.658K2O)10.0%,对钢筋无锈蚀作用。外加剂选用河北金舵建材科技开发公司生产的JD9聚羧酸系高效减水剂,该产品经铁道部产品质量监督检验中心检测性能符合客运专线高性能混凝土暂行技术条件要求,检测结果见下表。外加剂主要技术指标 表四序号项 目标准要求实测结果1水泥净浆流动度(mm)
13、2403082硫酸钠含量(%)10.01.723Cl离子含量(%)0.20.014碱含量(Na2O+0.658K2O)(%)10.01.175减水率(%)20336含气量(%)配制非抗冻混凝土时3.06.5配制抗冻混凝土时4.57坍落度保留值(用于泵送混凝土时)(mm)30min18019960min1501838常压沁水率比(%)2009压力沁水率比(用于泵送混凝土时)(%)906810抗压强度比(%)3d1301737d12515128d12014411对钢筋锈蚀作用无锈蚀无锈蚀12收缩率比(%)13512213相对耐久性指标(%)(200次)8095(6)、掺合料粉煤灰质量应符合用于水泥
14、和混凝土中的粉煤灰(GB/T15962005)、铁路混凝土工程质量验收补充标准的技术规定。SO3含量3%,CaO含量4%,烧失量3.0%(经试验证明能满足混凝土耐久性要求时,烧失量指标可适当放宽,用于C50及以上混凝土时不得大于5%)。选用井陉县大唐微水电厂一级粉煤灰,技术指标见下表。粉煤灰的技术要求 表五序号项 目技术要求实测结果1细度(%)128.32Cl离子含量(%)不宜大于0.020.0013需水量比(%)1001004烧失量(%)3.02.655含水率(%)1.0(对干排灰)0.206SO3含量(%)30.177CaO含量(%)10(对于硫酸盐侵蚀环境)8碱含量(%)0.919活性指
15、数82.1%磨细矿渣粉质量应符合用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣粉(GB/T180462000)、铁路混凝土工程质量验收补充标准的技术规定。MgO含量14%,SO3含量4%,烧失量3%,Cl离子含量不宜大于0.02%,28d活性指数95%。选用河北钢信水泥有限公司生产的S95级磨细矿渣粉,技术指标见下表。磨细矿渣粉的技术要求 表六序号项 目标准要求实测结果1MgO含量(%)1410.322SO3含量(%)40.103烧失量(%)30.614Cl离子含量(%)不宜大于0.020.0165碱含量(%)0.696比表面积(m2/kg)3505004427需水量比(%)1001008含水率(%)1.0
16、0.189活性指数(%)(28d)95106.33、客运专线现浇箱梁高性能混凝土技术指标使用年限:100年强度等级:C50弹性模量:35GPa电通量:1000C碱含量:3.0kg/m3氯离子含量:0.06%抗冻性能:F200抗渗性能:P20含气量:2.0%抗裂性:良好其他要求:胶凝材料不超过500 kg/m3,水胶比不大于0.35,4、配合比设计高性能耐久性混凝土的配合比设计应根据混凝土设计强度等级、混凝土耐久性、原材料品质以及施工工艺对工作性的要求,通过对混凝土的工作性能、力学性能、耐久性能以及抗裂性能进行对比试验后确定。(1)、根据设计要求及供应商提供的水泥熟料的化学成分和矿物组成、混合材
17、种类和数量等资料,初步选定混凝土的水泥、矿物掺和料、骨料、外加剂、拌和水的品种以及水胶比、胶凝材料总用量、矿物掺和料和外加剂的掺量。(2)、依据水灰比(或灰水比)法则、最大密实度法则、最小单位用水量法则,参照普通混凝土配合比设计规程(JGJ552000)的规定及王栋民全计算法配合比设计方法计算单方混凝土中各原材料组分用量,并核算单方混凝土的总碱含量和氯离子含量是否满足要求。最大水胶比、最小水泥用量、最低胶凝材料用量和最大胶凝材料用量是否满足要求。否则重新选择原材料或调整计算的配合比,直至满足要求为止。(3)、当试验配合比的混凝土总碱量和Cl-含量满足要求时,进行选配配合比,通过适当调整混凝土外
18、加剂用量或砂率,调配出坍落度、扩展度、含气量、泌水率、表观密度符合要求的混凝土配合比。并进行混凝土的抗裂性能对比试验,然后,对选定的配合比混凝土进行力学性能、耐久性能检验。(4)、改变基准配合比的水胶比、胶凝材料用量、矿物掺和料掺量、外加剂掺量或砂率等参数,调配出拌和物性能与要求值基本接近的配合比3 个。按要求对上述不同配合比混凝土制作力学性能和抗裂性能对比试件,养护至规定龄期时进行试验。(5)、从上述配合比中优选出拌和物性能和抗裂性优良、抗压强度适宜的一个或多个配合比各成型一组或多组耐久性试件,养护至规定龄期时进行试验。(6)、根据上述不同配合比对应混凝土拌和物的性能、抗压强度、抗裂性以及耐
19、久性能试验结果,按照工作性能优良、强度和耐久性满足要求、经济合理的原则,从上同配合比中选择一个最适合的配合比作为理论配合比。(7)、采用工程实际使用的原材料拌和混凝土,测定混凝土的表观密度。根据实测拌和物的表观密度,求出校正系数,对理论配合比进行校正(即以理论配合比中每项材料用量乘以校正系数后获得的配合比作为混凝土配合比)。校正系数按下式计算:校正系数= 实测拌和物密度值 理论配合比拌和物密度值经过上述步骤的混凝土配合比拌和物的性能、抗压强度、抗裂性以及耐久性能试验,以及外加剂掺量、掺合料掺量、掺合料中粉煤灰与磨细矿渣粉的比例的正交设计试验,选定的客运专线现浇箱梁高性能混凝土配合比及其技术性能
20、见下表C50客运专线现浇箱梁高性能混凝土配合比 表七配合比材料名称水泥粉煤灰矿粉水细骨料粗骨料粗骨料外加剂规格型号P.O42.5I级S95级饮用水中砂5-10mm碎石10-25mm碎石JD-9聚羧酸立方米用量30371991396602259004.26技术指标项目水胶比砂率坍落度(mm)扩展度(mm)含气量强度(Mpa)弹性模量(GPa)4天28天指标0.2937%2004303.3%46.764.644项目抗渗性抗冻性抗裂性电通量(C)碱含量(kg/m3)氯离子含量指标P20F200无裂纹5732.3570.012%三、混凝土施工客运专线现浇箱梁高性能混凝土施工包括混凝土搅拌、运输、泵送、
21、浇筑、养护等几个环节。工艺流程如下:图1 高性能混凝土施工工艺流程图1、混凝土制备(1)、搅拌站必须储备足够材料数量以保证混凝土的连续生产。拌和站设立两个以上水泥存储罐,保证水泥进场后有七天以上存放期,一方面使水泥均化,防止混凝土表明产生细小龟裂,另一方面降低水泥温度,避免水泥温度过高引起坍落度损失较大。(2)、对搅拌站微机控制系统及自动计量系统要严格认真监控,检查其工作状况是否正常、称量误差是否在规范允许范围之内。拌和站压缩空气压力应在0.50.7Mpa的范围内并无漏气现象。电源电压波动范围不得超过额定值的-5%+10%。投料时要确保原材料品种使用无误。(3)、严格控制水灰比,混凝土拌制前试
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 公路 现浇箱梁高 性能 混凝土 施工 技术
链接地址:https://www.31ppt.com/p-2651474.html