超缓凝自密实混凝土配合比设计与应用.pdf

———文章编号：１００９４５３９（２０１８）增２０２６８０４・建筑材料・超缓凝自密实混凝土配合比设计与应用孙世美（中铁十九局集团轨道交通工程有限公司北京１０００００）摘要：结合武汉轨道交通二号线中南路站实际工程需要，利用本地原材料，研究了超缓凝自密实混凝土配合比设计的关键指标。经实践，各项性能指标良好。均能满足工程设计要求。超缓凝自密实混凝土作为新型高性能混凝土在地铁工程中的一次成功应用，为以后同类工程积累了经验，这必将加速超缓凝自密实混凝土在其它建筑工程中的广泛应用。关键词：超缓凝自密实混凝土配合比设计中图分类号：ＴＵ５２８文献标识码：Ａ—ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００９４５３９．２０１８．ｓ２．０７０Ｍｉ】｜【ＰｒｏｐｏｒｔｉｏｎＤｅｓｉｇｎａｎｄＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆＳｕｐｅｒＲｅｔａｒｄｅｄＳｅｌｆ－ｃｏｍｐａｃｔｉｎｇＣｏｎｃｒｅｔｅＳｕｎＳｈｉｍｅｉ（ＣｈｉｎａＲａｉｌｗａｙ”１９ＢｕｒｅａｕＧｒｏｕｐＲａｉｌＴｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＣｏ．Ｌｔｄ．，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００００，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＢａｓｅｄｏｎｔｈｅａｃｔｕａｌｎｅｅｄｓｏｆＺｈｏｎｇｎａｎＲｏａｄＳｔａｔｉｏｎｉｎＷｕｈａｎＲａｉｌＴｒａｎｓｉｔＬｉｎｅ２，ｔｈｅｋｅｙｉｎｄｉｃａｔｏｒｓｏｆｍｉｘｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎｄｅｓｉｇｎｏｆｓｕｐｅｒｒｅｔａｒｄｅｄ‘ｓｅｌｆ－ｃｏｍｐａｃｔｉｎｇｃｏｎｃｒｅｔｅｗｅｒｅｓｔｕｄｉｅｄｂｙｕｓｉｎｇｌｏｃａｌｒａｗｍａｔｅｒｉａｌｓ．Ｔｈｒｏｕｇｈｐｒａｃｔｉｃｅ，ａｌｌｔｈｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｉｎｄｅｘｅｓａｒｅｇｏｏｄａｎｄＣａｌｌｍｅｅｔｔｈｅｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓｏｆｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｄｅｓｉｇｎ．Ｓｕｐｅｒｒｅｔａｒｄｅｄｓｅｌｆ－ｃｏｍｐａｃｔｉｎｇｃｏｎｃｒｅｔｅ，ａｓｔｈｅｓｕｃｃｅｓｓｆｕｌａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｎｅｗ—ｈｉｇｈｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｃｏｎｃｒｅｔｅｉｎｓｕｂｗａｙｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ｈａｓａｃｃｕｍｕｌａｔｅｄｕｓｅｆｕｌｅｘｐｅｒｉｅｎｃｅｓｆｏｒｓｉｍｉｌａｒｐｒｏｊｅｃｔｓｉｎｔｈｅｆｕｔｕｒｅ．Ｔｈｉｓｗｏｕｌｄｓｐｅｅｄｕｐｔｈｅｅｘｔｅｎｓｉｖｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｓｕｐｅｒｒｅｔａｒｄｅｄｓｅｌｆ－ｃｏｍｐａｃｔｉｎｇｃｏｎｃｒｅｔｅｉｎｏｔｈｅｒｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｐｒｏｊｅｃｔｓ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｓｕｐｅｒｒｅｔａｒｄｉｎｇ；ｓｅｌｆ－ｃｏｍｐａｃｔｉｎｇｃｏｎｃｒｅｔｅ；ｍｉｘｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎ１工程概况２超缓凝自密实混凝土的配合比设计武汉地铁二号线中南路站主体为地下二层现浇钢筋砼框架结构型式，采用纵向倒边盖挖逆作法施工。中间桩、柱共１４７根，桩基深度３０～３５ｍ、桩径１．８ｍ，采用Ｃ３５超缓凝自密实混凝土水下灌注，由于底部扩孔部分无法进行振捣密实，因此对混凝土自密实性能要求非常高。灌注后，利用ＨＰＥ液压将钢管柱垂直插入混凝土内约２ｍ，约需１８ｈ才能完成水下桩基灌注及钢管柱插入操作，要求混凝土１８≥ｈ后坍落度１２０—ｍｍ，终凝时间约为６５６８ｈ之间，对混凝土的保塑性要求极高。——收稿日期：２０１８０３２０作者简介：孙世美（１９８０一），女，工程师，主要从事轨道交通技术管理工作。２．１对原材料的要求¨。５Ｊ２．１．１胶凝材料（１）水泥选用低水化热、低碱含量、低Ｃ３Ａ含量的硅酸盐或者普通硅酸盐水泥。水泥的流变性比强度更重要，与减水剂相容性要好，应尽量避免使用早强水泥。本工程选用湖北某大型水泥厂生产的Ｐ．０４２．５水泥属于中低热水泥，质量稳定，主要技术指标见表１。（２）粉煤灰粉煤灰是由燃煤热电厂烟道中收集的一种粉状材料。适量粉煤灰可以增加混凝土的和易性和可泵性，本工程采用湖北某大型电厂生产的Ｉ级（Ｆ类）优质粉煤灰，粉煤灰的试验检测数据见表２。２６８铁道建筑技术ＲＡＩＬＷＡＹＣＯＮＳＴＲＵＣＴＩＯＮＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ２０１８Ｉ增２）万方数据表１水泥主要技术指标ＧＢ—１７５２００７ＴＢ—ｌＯ００５２０１０检测项目实测值要求要求Ｃｌ一含量／％≤０．１０．０１９碱含量／％≤Ｏ．６０≤０．８００．５８表观密度／（ｇ－ｃｍ。）３．０４比表面移矿（ｍ２・ｋｇ一１）≥３００３４０体积安定性／ｍｍ≤雷氏法５．０１．３凝结初凝≥４５１５３时间／ｍｉｎ终凝≤６００２４７３ｄ强度／抗折３．５５．９ＭＰａ抗压１７２７．３２８ｄ强度／抗折６．５８．９ＭＰａ抗压４２．５５１．２表２粉煤灰主要技术指标ＧＢ／Ｔ—１５９６２０１７ＴＢ—１０００５２０１０检测项目实测值要求要求Ｃｌ一含量／％不宜大于０．０２０．００７碱含量／％１．０６细度／％≤１２．Ｏ≤１２．０８．７烧失量／％≤５．Ｏ≤３．０１．１３需水比／％≤９５≤１００９１表观密度／（ｇ・ｃｍ。）２．０５２．１．２集料（１）河砂通过大量实地考察，发现湖北某地生产的天然Ⅱ区中砂，细度模数为２．７，储量丰富，品质优良，因此选用该厂家的河砂作为本工程的细集料。其检测指标见表３。表３砂的品质数据ＪＣＪ—５２２００６ＴＢ—１０００５２０１０检验项目要求要求结果≤３．０（Ｃ５５～Ｃ３０）≤≥２．Ｏ（Ｃ５０）含泥量／％≤２．０（Ｃ４５～Ｃ３０）Ｉ．１≤≤５．０（Ｃ２５）≤３．Ｏ（＜ｃ＿３０）≤１．Ｏ（Ｃ５５～Ｃ３０）泥块含量／％≤０．５Ｏ．２≤≤２．０（Ｃ２５）细度模数宜２．３～３．０—宜２．３３．０２．７坚固性／％≤８≤８５硫酸盐及硫化物含量／％≤１．Ｏ≤Ｏ．５Ｏ．０５Ｉ类＜０．０１Ｃｌ一含量／％＜０．ＯｌＯ．００７Ⅱ类＜０．０２轻物质含量／％≤１．０≤１．００．０有机物含量浅于标准色浅于标准色合格１４ｄ砂浆棒＜０．１０为非活性＜Ｏ．１０为非活性Ｏ．０１９膨胀率／％集料集料（２）碎石通过实地考察比较，湖北某地拥有多家大型反击破生产设备，碎石产量充足。本课题采用５～２５ｍｎ＇ｌ碎石，其检验指标见表４。表４粗集料主要技术指标ＪＧＪ—５２２００６ＴＢ—１０００５２０１０检测项目实测值要求要求Ｃｌ一含量／％≤０，０２０．００７含泥量／％≤１．０≤０．５Ｏ．０３泥块含量／％≤０．５≤０．２５０．１坚固性（质量损失）／％≤８≤８２．６硫化物及硫酸盐（折合成ｓ０３含量）／％≤１．０≤Ｏ．５０．１７针片状颗粒总含量／％≤１５≤８７．０２．１．３５，ｌｑＪｎ剂超缓凝剂及聚羧酸高性能减水剂主要技术指标分别见表５一表６。表５超缓凝剂主要技术指标检测项目单位内控指标测试结果外观淡绿色液体淡绿色液体含固量％１４．０～１６．Ｏ１５．１比重ｇ／ｍＬ１．０８～１．１２１．１０２ｐＨ值６．５～７．５７．２表６聚羧酸高性能减水剂主要技术指标检测项目单位标准值检测结果水泥净浆流动度２８０４－１０２８０ｐＨ值８４－１．Ｏ７．２℃密度（２０）ｇ／ｅｍ３１．０５４－０．０２１．０５３氯离子含量％≤０．６０．０２碱含量％≤３０．８减水率％／＞２５２６．２含气量％≤６．０２．６泌水率比％≤６０３８３ｄ％≥１６０１７５抗压强度比７ｄ％≥１５０１６２２８ｄ％≥１４０１５０收缩率比％≤“Ｏ１００．１含固量％２０．０４－１．０２０．０对钢筋的腐蚀作用无无铁道建筑技术ＲＡＩＬＷＡＹＣＯＮＳＴＲＵＣＴＩＯＮＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ２０１８ｌ增２）２６９万方数据・建筑材料・２．２配合比设计超缓凝自密实？昆凝土配合比的设计应首先满足强度、凝结时间和自密实性的要求，并以合理选∞‘…用材料和节约水泥为原则１。为保证施工顺利进行，防止超缓凝自密实混凝土凝结时间的缩短或延长，保证工程质量，在确定超缓凝自密实混凝土配合比时应该注意超缓凝剂的用量及其与粉料的适应性。同时，超缓凝自密实混凝土的配合比设计还应该满足自密实混凝土对填充性、间隙通过性和抗离析性等自密实性的要求。为达到武汉轨道交通二号线中南路站对超缓凝自密实混凝土施工的要求，Ｃ３５超缓凝自密实混凝土有如下要求：（１）混凝土超缓凝性能：１８ｈ混凝土坍落度不小于１２０ｍｍ；（２）混凝土的终凝时间：为了保证施工循环作业，终凝时间不易过长，控制在６０～７０ｈ之间；（３）混凝土的自密实性：现场混凝土灌注坍落扩展度６５０±５０ｍｍ，有良好的填充性、间隙通过性和抗离析性。根据第一阶段得出的结论和第二阶段确定的配合比调整方向，考虑超缓凝剂掺量和矿物；＇ｔ＇／Ｊｎ剂（矿粉和粉煤灰）掺量的增加对混凝土性能的影响，以及原材料质量波动带来的影响，确定胶凝材料总用量为４２０ｋｇ／ｍ３进行了第三阶段配合比设计，见表７。表７超缓凝自密实混凝土试配配合比ｋｇ／ｍ３配合比组号水泥碎石水矿粉河砂胶凝材粉煤灰超缓料总量凝剂聚羧酸１２６０１０５０１６０６０７５０４２０１００８．４２．７２２６０１０５０１６０６０７５０４２０１００９．２２．７３２６０ｌ０５０１６０６０７５０４２０１００８．４３．２４２６０１０５０１６０６０７５０４２０１００９．２３．２５２６０ｌ０５０１６０６０７５０４２０１００７．６２．７３＃、４＃配合比拌制的混凝土出现离析现象，剩余１＃、２＃和５＃配合比ｕ型箱填充高度在３３０ｍｍ以上，１８ｈ坍落度均在１６０ｍｉｎ以上，终凝时间在６３～６８ｈ之间，均能够满足超缓凝性和自密实性要求。混凝土１５ｄ的抗压强度均在４０ＭＰａ以上，所以４２０ｋｇ／ｍ５胶凝材料总用量可以确保超缓凝自密实混凝土的后期抗压强度设计要求。综合考虑原材料质量偏差和混凝土生产过程中的计量误差对混凝土性能的影响，使超缓凝剂实际掺量留有余地，避免出现缓凝时间不能满足工程设计要求的情况，选取ｌ＃配合比作为实际生产配合比。对表中各组配合比分别进行试配，试配结果见表８。表８超缓凝自密实混凝土配比试验结果编坍落扩展ｒｒ５０／Ｕ型箱１ｈ后１５ｄ抗压１８ｈ终凝度／度／填充Ｕ型箱填充强度／坍落时间／号Ｓｍｍ高度／ｍｍ高度／ｍｍＭＰａ度／ｍｍｈ１２３０６１０９３４０３４０４３．７１８０６５２２３０６２５８３４０３４０４１．２１９０６８３１８５６１０４１９０６００５２１０６２０１０３３０３３０４２．４１６５６３３超缓凝自密实混凝土耐久性研究混凝土的耐久性主要是指稳定性、抗渗、抗冻融和抗腐蚀性介质侵入性能。在这里主要从抗渗…性的角度对混凝土耐久性进行阐述一２｜。自密实饰面清水混凝土电通量测试采用混凝土在直流恒电压作用下通过的电量值来评价混凝土的氯离子渗透能力，间接评价混凝土的密实性。见图１，实物见图２。雪Ｆ瑚蜥试件ｉ世竺ｍ１００ｘ５０Ｉｒ邓毫露＆Ｏ．３％０．３ｍｏｌ／ＬＮａＣＩ溶液ＮａＯＨ溶液Ｌ。＿，＿Ｊ铜网电极ｊ＝：．有机玻璃箱图１电通量试验装置示意图２电通量试验装置实物表９为ＡＳＴＭＣｌ２０２中混凝土抗氯离子渗透性具体评价指标，表１０为超缓凝自密实混凝土抗氯离子渗透性试验结果。２７０铁道建筑技米ＲＡＩＬＷＡＹＣＯＮＳＴＲＵＣＴＩＯＮＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ２０１８ｌ增２｝万方数据・建筑材料・表９ＡＳＴＭＣｌ２０２中导电量规定值及对应混凝土抗氯离子渗透性等级６ｈ导电量／库仑ｃｌ一渗透性＞４０００高２０００～４Ｏｏｏ由ｌｏｏＯ～２Ｏｏｏ低１００～ｌ０００非常低＜１００可忽略不计（上接第２６３页）［６］张静．敞开式ＴＢＭ厚板窄间隙ＭＡＧ焊工艺研究［Ｊ］．—铁道建筑技术，２０１５（１１）：７３７５．［７］马国龙．双焦点光纤激光焊接特性及熔池行为研究［Ｄ］．哈尔滨：哈尔滨工业大学，２０１７．［８］陈高，高子英．焊接工艺参数对低碳钢Ｃ０＿２激光深熔焊接气孔形成的影响［Ｊ］．金属学报，２０１３，４９（２）：—１８１１８６．［９］冯镇江．焊接检验中超声检测技术的实际应用［Ｊ］．铁道建箍技术ＲＡＩＬＷＡＹＣＯＮＳＴＲＵＣＴＩＯＮＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ超缓凝自密实混凝土作为新型高性能混凝土在地铁工程中的第一次成功应用，为以后同类工程积累了经验，这必将加速超缓凝自密实混凝土在其它建筑工程中的广泛应用。参考文献［１］晏小惠．Ｃ４０超缓凝混凝土工程的配制与应用［Ｊ］．桥梁检测与加固，２０１４（１）：３４．［２］李用敏．超缓凝混凝土的探索［Ｊ］．广东水利水电，—２００２（Ｓ１）：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