摘要:以乐宜高速五通桥连接线A合同岷江特大桥主桥砼为实例,阐述矿渣、硅粉在高强砼中的应用,收到较好的效果。
关键词:矿渣、硅粉高强砼
一、工程概况
四川乐宜高速五通桥连接线岷江特大桥项目位于岷江下游河段五通桥境内。主桥上部结构为95m+170m+95m预应力变截面连续箱梁,箱梁顶板宽12.5m,底板宽7.0m,合拢段及边跨现浇段梁高3.8m,箱梁根部截面和墩顶0#梁段梁高10.2m,从中跨跨中至箱梁根部,箱梁以1.5次抛物线变化,箱梁腹板在墩顶范围内后140cm,从箱梁根部至跨中梁段腹板有70cm、60cm、50cm三种厚度,箱梁底板厚从箱梁根部截面的120cm厚以1.5次抛物线渐变至跨中截面30cm厚,箱梁采用C60高强砼。
二、地方材料情况
根据图纸设计和当地实际情况,地方材料相对贫乏。水泥标号最高仅有P.O42.5R级,没有P.O52.5R级;砂采用中粗砂与细砂组合,碎石是由岷江河道内天然卵石轧制而成。
三、C60砼试验室试配过程
因C60砼不但是高强砼,而且要通过砼输送泵来浇筑,由于地材等条件的限制,给配合比配制工作提出很高的要求。
试验室通过多次对于C60砼试配,若仅采用P.O42.5R级水泥、水、砂、碎石和SP-600外加剂,试配结果均不能满足图纸设计或施工要求。
试配C60砼方案一:
试配结果:砼坍落度18.0cm,28天砼强度64.2MPa。
试配结果分析:通过本方案试配的砼不但达不到规范设计要求强度(砼的施工配制强度平均值对于C50~C60应不低于强度等级的1.15倍,即C60砼施工配制强度应不小于69.0MPa),且砼流动性差,不便砼输送泵浇筑。
结论:本配合比不能用于施工。
试配C60砼方案二:
试配结果:砼坍落度17.0cm,28天砼强度69.5MP。
试配结果分析:通过本方案试配的砼虽达到规范设计要求强度(砼的施工配制强度平均值对于C50~C60应不低于强度等级的1.15倍,即C60砼施工配制强度应不小于69.0MPa),但水泥用量不满足规范要求(砼的最大水泥用量包括代替部分水泥的混合物材料不宜超过500kg/m3),且砼流动性差,不便砼输送泵浇筑。
结论:本配合比不能用于施工。
上述两个方案仅是多方案中具有代表性的,通过试验室多次试验,C60砼若仅采用P.O42.5R水泥、水、砂、碎石和外加剂等材料,试验结果均不能满足图纸设计和实际施工要求。
项目部试验室在此困难下,积极想办法、查资料、并向有关专家请教,最终通过各种努力,配制出了满足设计图纸要求和实际施工的C60砼。
最终C60砼试配方案:
试配结果:砼坍落度20.0cm,7天砼强度62.7MPa,28天砼强度69.5MPa。
试配结果分析:通过本方案试配的砼不但满足设计要求强度及规范水泥最大用量,且砼流动性较好,便于砼输送泵浇筑。
结论:本配合比满足设计及规范要求,可用于施工。
四、C60砼配制总结
岷江特大桥主桥上部C60高强砼通过多次试验,最终之所以成功,关键是项目部试验室大胆采用了硅粉和矿渣两种新材料。矿渣的使用不但减少了水泥用量,降低了工程成本,更重要的是提高了砼的流动性及和易性,便于砼输送泵浇筑砼;硅粉的使用使砼抗压抗折强度大大增加并提高泵送性能。这两种材料在一般普通混凝土中较少使用。
五、矿渣粉在高强混凝土中的作用
矿渣粉一般磨得比水泥细而且其表面的玻璃质不仅对水泥有填充作用,而且能够减少水泥和砼的水用量,加上其缓凝作用和密度与水泥接近,因此其较容易拌制成用水量少、流动性好、塌落度损失小的砼。通过工程实践结果表明:用矿渣粉掺合料配制混凝土时,不仅可以大比例地替代水泥,而且所配制的混凝土力学性能优良、坍落度经时损失小、水化热低、耐腐蚀性能优良。
六、微硅粉在高强混凝土中的作用
微硅粉的主要化学成分是SiO 2,其元素包括 Fe2O3、Al 2 O 3 、 CaO、K2O 、Na2O、MgO、C 等。基于微硅粉优异独特的物理化学性能,目前,微硅粉国外主要应用于高强度耐火材料和建筑行业(高强混凝土及水泥制品等)。国内微硅粉应用起步时间不长,主要应用于水泥或混凝土掺合料,以改善水泥或混凝土的性能,配制具有超高强( C70 以上)、耐磨、耐冲刷、耐腐蚀、抗渗透、抗冻、早强的特种混凝土。
微硅粉渗入砼后能很好地填充于水泥空隙之中,使浆体更微密,另外它还与游离的 Ca(OH)2 结合,形成稳定的硅酸钙水化物 2CaO.SiO2 .H 2O,该水化物凝胶强度高于 Ca(OH)2 晶体,主要表现在 :
1、增加强度。使混凝土抗压、抗折强度大大增加,渗入 5-10% 的 微硅粉,抗压强度可提高 10-30% ,抗折强度提高 10% 以上 。
2、增加致密度。抗渗性能提高 5-18 倍,抗化能力提高 4 倍以上。
3、抗冻性:微硅粉混凝土在经过 300-500 次快速冻解循环,相对弹性模量降低 10-20% ,而普通混凝土通过 25-50 次循环,相对弹性模量降低为 30-73% 。
4、早强性:微硅粉混凝土使诱导期缩短,具有早强的特性。
5、抗冲磨、控空蚀性:微硅粉混凝土比普通混凝土抗冲磨能力提高 0.5-2.5?倍,抗腐蚀能力提高 3-16 倍。
七、总结
本项目通过C60高强砼的配制和施工,由于项目部大胆采用了矿渣粉和微硅粉两种材料,不但使砼各项性能满足设计及规范要求,大大减少了水泥用量,同时由于微硅粉使砼的早强性,从而缩短了施工周期,降低了工程成本,收到很好的效果。◆
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