在橋梁上部結(jié)構(gòu)施工中越來越多采用C50砼及以上標號的砼,而施工實際中由于坍落度及損失,水灰比、外加劑、原材料選用不當造成強度不足,產(chǎn)生裂縫、蜂窩麻面的問題較多。
所以C50砼原材料選擇、配合比設(shè)計、砼的現(xiàn)場控制是該標號砼的施工控制要點,現(xiàn)結(jié)合本人在試驗室及現(xiàn)場的實踐將控制要點作以下的簡述:
一、C50砼的技術(shù)要求
1、砼坍落度要求,針對不同的結(jié)構(gòu)物選擇相應(yīng)坍落度，如鋼筋較密的梁板選擇8～10cm較為適合,考慮到相同水灰比情況下,大坍落度砼強度相應(yīng)較低的事實,試驗室試配時按不利條件(高溫、長運距)進行考慮,試配時采用10～12cm進行控制以保證坍落度損失的富余值。
2、水灰比要求，根據(jù)JTJ041-2000《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》宜控制在0.24～0.38之間,實際施工中以0.34～0.37之間較為適合,太低水灰比砼坍落度受水化熱、氣溫的影響較大,容易造成砼太干無法澆筑的情況發(fā)生。
3、水泥宜采用質(zhì)量穩(wěn)定的大廠旋窯生產(chǎn)的PO52.5R及PO62.5R水泥,對每批進場水泥重點檢測其安定性、水泥膠砂強度,保證水泥的質(zhì)量,C50砼屬高強度砼中較低的標號,在施工中一般不摻加硅粉來提高砼的和易性,水泥用量的選擇是配比成功的重要因素之一,其用量宜控制在500kg以下,水泥與混合料的總量不超過550～600kg/m3。
4、粗集料:
粗集料的強度、顆粒形狀、表面特征、級配、雜質(zhì)的含量、吸水率對C50砼的強度有著重要的影響,因此配制C50以上砼對粗集料的強度的選取是十分重要的,研究表明混凝土強度很高時應(yīng)該用小粒徑的粗集料,原因是集料表面積增加,平均粘結(jié)應(yīng)力降低,使混凝土強度增加,有研究發(fā)現(xiàn)粒徑為76mm的集料的粘結(jié)強度只有13mm粒徑集料粘結(jié)強度的1/10,小粒徑之所以能產(chǎn)生較高的強度是由于圍繞集料顆粒的應(yīng)力較小的緣故,根據(jù)長期對C50砼試件的破壞結(jié)果觀察,以碎石破壞為主,表現(xiàn)為碎石大部分先被壓裂破壞,水泥膠結(jié)材料后破壞。
理想的粗集料應(yīng)該是立方體的,潔凈的,有棱角的碎石，針片狀顆粒應(yīng)減至最小;選擇粗集料的要求為:巖石的抗壓強度應(yīng)比配制的砼強度高50%,一般也用壓碎值指標來控制,壓碎值≤12%,含泥量＜1%,針片狀顆粒含量小于5%,骨料的最大粒徑宜小于25mm,表觀密度＞2500kg/m3,松散堆積密度＞1350kg/m3,空隙率＜47%,巖石飽水抗壓強度＞80Mpa,粗集料采用5～25mm的連續(xù)級配（圓孔篩）,仔細測量各種集料的吸水率對選擇吸水率小的集料以減少坍落度損失是很重要的。
5、細集料
砂材質(zhì)的好壞,對C50的以上的混凝土和易性影響比粗集料要大,應(yīng)優(yōu)先選用江砂或河砂,由于機軋砂干縮性較強,山砂中含有較多的風(fēng)化軟顆粒,一般不能使用,砂的細度模數(shù)應(yīng)大于2.6,含泥量小于2%,云母含量＜1%,表觀密度＞2500kg/m3,松散堆積密度＞1350kg/m,空隙率＜47%,細度模數(shù)＜2.5的砂,拌制的砼拌和物顯得太粘稠,施工中難于振搗且由于細顆粒或超細顆料太多,增加了表面積,不但增大了水泥用量,而使砼的耐久性降低,收縮性裂縫增加。而細度模數(shù)＞3.3以上時容易造成砼的離析及保水性差,故砂選擇細度模數(shù)2.6～3.2之間的中粗砂為宜,其篩分結(jié)果應(yīng)在相應(yīng)的級配范圍之內(nèi)。
6、外加劑
因C50砼的水泥用量較大,水灰比低,強度要求高,砼拌合物較粘稠,為了滿足砼的性能及要求,改善混凝土的和易性及提高性能,同時降低水泥用量,減少工程成本,外加劑的選擇尤為重要,選用外加劑應(yīng)著重從以下幾個方面考慮:降低水灰比,提高早期強度,增加后期強度,減少砼的坍落度損失,外加劑的穩(wěn)定性。
在試驗中會發(fā)現(xiàn)一種外加劑對某一品牌水泥有良好的減水效果,而對另一地區(qū)的水泥減水效果很差，考慮外加劑與水泥的相容性,根據(jù)不同廠家水泥選用不同外加劑是施工中應(yīng)注意的;對于梁板施工,一般選用高效減水劑,適當考慮外加劑對溫度的敏感性也是必要的,減少因溫度影響造成坍落度偏小。一般在夏季溫度高時外加劑效果會更好些,而同樣的摻量到冬季使用因其活性降低其減水效果會比夏季差些;外加劑摻量應(yīng)控制在膠接材料的0.5%～1.5%。
二、配合比設(shè)計
1、試配強度的確定
fcu,o＝fcu,k+tδ
式中fcu,o--指混凝土的施工配制強度;
fcu,k—指混凝土的設(shè)計強度；
δ--施工單位的混凝土強度標準差，無近期同一砼的統(tǒng)計資料選用1.645；
C50砼其配制強度fcu,o=50+1.645×6＝59.9MPa
2、水灰比確定,C50砼先采用0.32、0.34、0.36、0.38進行試配來確定最佳水灰比,水泥用量PO52.5R以460～500kg/m3宜,以上配合比一般28d抗壓強度能超過去59.9Mpa,但用水量低,氣溫高,容易造成砼在運輸車中放不出來的事情發(fā)生,故基準配合比采用0.34～0.37較為合適,在對0.32、0.34、0.36、0.38各個配合比反復(fù)試拌,觀察較高氣溫時其坍落度的損失，分別測15min、30min、45min、60min的坍落度,繪制時間與坍落度關(guān)系表，確定生產(chǎn)實際中砼從拌制完成到澆筑完成的一般所用時間，比照關(guān)系表，根據(jù)施工的要求確定基準水灰比,使生產(chǎn)實際與試驗室配合比設(shè)計盡量接近;具有坍落度損失小是C50砼配合比設(shè)計的關(guān)鍵之一,根據(jù)石料的粒徑,高效減水劑的減水效果來確定用水量:一般坍落度70～90mm時,用水量宜控制在145～160kg/m3,坍落度在170～200cm時,用水量控制在160～170mm;砂率控制在0.28～0.34之間,對泵送砼,可適當加大砂率,砂石用量可采用質(zhì)量法或絕對體積法,最好采用絕對體積法,選用強制式拌合機進行試拌,在拌制前應(yīng)采用相同配合比砂漿進行刷膛,以免正式試拌時造成水份損失,無意中改變水灰比,投料方式宜采用與生產(chǎn)時相同方法,特別是外加劑是同摻還是后摻，當所拌砼的實測毛體積密度與設(shè)計密度二之差超過設(shè)計密度的2%時，應(yīng)對拌和物進行密度調(diào)整。
3、配合比的確定:
為進行強度復(fù)核一般采用三個不同配合比，在基準水灰比的基礎(chǔ)上上調(diào)、下調(diào)0.02分別配制砼。對選用基準水灰比及上調(diào)下調(diào)試件在標準養(yǎng)護室進行標養(yǎng)７天、28天后進行試壓,如其28天抗壓強度平均強度大于59.9MP,可以初步確定該配合比能滿足試配要求，C50砼配合比確定后,應(yīng)對配合比進行6～8次的重復(fù)試驗進行驗證,其平均值不應(yīng)低于配制的強度值,方可用于施工確保其穩(wěn)定性。
三、生產(chǎn)中質(zhì)量控制
1、在試驗室配置符合要求的高強混凝土比較容易，而在整個施工過程中，穩(wěn)定質(zhì)量水平較為困難。一些在普通情況下不太敏感的因素，在低水灰比情況下會變得相當敏感，這就要求在整個施工過程中必須注意各種條件、因素的變化，并且要根據(jù)變化，隨時調(diào)整施工配合比和各種工藝參數(shù),主要做好幾項工作：
1）嚴格控制水灰比：骨料的含水量應(yīng)在用水量中扣除，每天需測定骨料含水量，在任何情況下都不得添加額外水量；
2）探測砼拌和物溫度，必要時測定砼水化熱，控制溫升，延長和保證工作時間；
3）合理安排工藝和工序，計算各階段所需時間，合理縮短砼從攪拌到澆搗完畢的時間；
4）所有參與操作人員進行技術(shù)交底，完善各項記錄文件。
2、砼性能檢測
判斷C50砼抗壓強度重要之處，在于抗壓試件的采樣。
1、砼強度試件的留樣。由于高強混凝土變異性增大，強度數(shù)值受多種因素的影響，故高強混凝土抗壓試件的采樣頻數(shù)應(yīng)高于普通砼，試件應(yīng)在拌和機流出點制取，預(yù)拌砼自送貨車流出點制取。
2、駐現(xiàn)場技術(shù)人員對拌和物性能進行測定，并按規(guī)定留取砼強度試件，試件的數(shù)量應(yīng)至少能滿足提供早期及28天強度測定所需。
3、由于高強砼水灰比很低，試件內(nèi)部容易產(chǎn)生較大拉應(yīng)力，對試件應(yīng)及時送到標準養(yǎng)護室進行養(yǎng)護。
4、砼強度試件的強度測定。根據(jù)實際經(jīng)驗，高強混凝土試件強度測定時應(yīng)選用標準試件和高剛度承壓板試驗機，壓力試驗機采用一級精度，控制勻速加荷，加荷速度控制在11～18KN/S之間才能保證強度測定的準確性和可靠性。
四、結(jié)束語
配制C50橋梁混凝土應(yīng)選用優(yōu)質(zhì)原材料，水泥要求PO42.5級以上的旋窯水泥；粗集料要求最大粒徑25mm、堆積密度大、表觀密度大、含泥量少、針片狀少;細集料要求細度模數(shù)2.6以上、堆積密度大、表觀密度大、含泥量低；外加劑應(yīng)根據(jù)季節(jié)要求優(yōu)選高效減水劑或緩凝高效減水劑，進行配合比試驗時充分考慮砼坍度損失以滿足施工需要和強度要求。
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