贵广铁路C50梁体混凝土配合比优化设计.pdf

2 5 拌和水 混凝土拌和水采用试验室的自来水，检测结果符合 客运专线预应力混凝土预制梁暂行技术条件 及 铁路 混凝 土工 程 施 工 质 量 验 收 补 充 标 准 ( 铁 建 设 2 o o 5 1 6 o号) 。 3 0 5 0混凝土配合比优化设计 根据梁体 C 5 0高性能混凝土设计指标的要求 ，展开 混凝土施工配合 比的设计。设计时，从满足表 1所示混 凝 土的主要设计 指标 出发 ，主要 考 虑 以下几个 方 面 的 因 素：粉煤灰掺量的选择 ，根据铁路高性能混凝土暂行 技术条件规定及其他客运专线桥梁混凝土掺合料掺量的 工程实例 ，掺合料单掺时，掺合料总量不得超过胶凝材 料的2 5 ；掺合料双掺时，掺合料总量不得超过胶凝材 料的3 5 。混凝土含气量的控制。混凝土弹性模量 和混凝土早期强度的影响因素等。 3 1 粉煤灰掺量的选择 主要研究粉煤灰掺量和水胶比对混凝土弹性模量的 影响，同时考虑混凝土的早期强度的施工影响。如果混 凝土的早期强度低，就会推迟混凝土的张拉，影响梁场 的工期。根据 客运专线预应力混凝土预制梁暂行技术 条件及其他客运专线桥梁混凝土掺合料掺量的工程实 例 ，一般 1 O天就应具备混凝土终张拉 的条件，即混凝土 的同条件试件 1 O天的抗压强度应大 于 5 3 5 MP a ，2 8天弹 性模量大于 3 5 5 G P a 。因此，在选取合适的粉煤灰掺量 时，应充分考虑满足施工的这些 因素。考虑上述 因素， 具体的混凝土配制试验结果见表 2 。 对表 2的 试 验 结 果 进 行 直 观 分 析 ，可 以得 出 以下 结论 。 3 1 1 抗压 强度 当水胶比为 0 2 8 O 3 1 、粉煤灰掺量为 1 5 2 4 时，对于粉煤灰高性能混凝土的 1 O天抗压强度 ，影响因 素的顺序为：粉煤灰掺量一水胶 比，随着粉煤灰掺量的 增大，强度降低；对 2 8 天抗压强度 ，影响因素的顺序变 为：水胶比一粉煤灰掺量，而在固定单方胶凝材料的前 提下，粉煤灰掺量变化实质上是反映水灰比变化，所以， 混凝土的 1 O天强度主要受水胶比的影响，2 8天的强度主 要受水胶比的影响。 3 1 2 弹性模量 对于 1 O天和 2 8天弹性模量 ，影响因素的顺序均为： 粉煤灰掺量一水胶 比。粉煤灰掺量是一个最主要的影响 因素，随着粉煤灰掺量的增加，弹性模量变小。 表 2 粉煤灰掺 量与早期混凝土 强度 、弹性模 量的关 系 路 桥 工 程 露 粉煤灰 抗压强度 ( MP a ) 弹性模量 水胶比 ( G P a ) 掺量 ( ) 3 天 7 天 1 0 天 2 8天 1 0天 2 8天 0 2 8 5 6 5 6 4 1 6 3 8 6 9 9 4 9 5 5 O 6 O 2 9 5 4 0 6 O 4 6 2 4 6 7 7 4 8 6 4 9 1 1 5 0 3 0 5 0 0 5 7 3 5 9 2 6 6 0 4 7 4 4 8 5 0 3 1 4 7 3 5 4 3 5 7 5 6 4 9 4 6 1 4 7 5 O 2 8 5 3 9 6 O 7 6 3 3 7 4 0 4 8 0 5 O 2 O 2 9 5 1 5 5 6 5 6 1 O 7 3 2 4 9 0 4 9 3 1 8 O 3 O 4 7 7 5 2 0 5 7 2 6 8 1 4 8 1 4 8 5 0 3 l 4 4 7 4 8 3 5 4 6 6 5 1 4 8 0 4 8 2 O 2 8 5 1 1 5 8 1 6 1 0 7 3 j 4 8 8 4 9 9 O 2 9 4 8 1 5 5 1 5 8 2 7 0 3 4 7 5 4 8 4 21 0 3 0 4 4 O 5 1 2 5 5 2 6 8 6 4 6 5 4 7 8 O 。 31 4 1 - 3 47 2 5 2 0 6 3 1 4 6 2 4 7 4 0 2 8 4 7 4 5 4 O 6 1 9 7 0 9 4 8 5 4 8 9 0 2 9 4 4 2 4 9 7 5 8 9 6 7 1 4 6 9 4 7 4 2 4 0 3 0 4 0 6 4 9 5 5 4 3 6 4 0 4 4 3 4 6 5 0 3 1 3 7 2 4 9 3 5 O 2 6 0 5 4 3 6 4 5 2 3 1 3 小结 通过 以上分 析 可以看 出 ，出现 的主要 问题是 混 凝土 的 1 O天和 2 8天弹性模量虽然很容易就满足设计要求， 但混凝土的弹性模量偏大，对混凝土的抗裂性不利 ，因 此，能否在现有材料的基础上，从混凝土的含气量和砂 率人手，适 当降低混凝土的弹性模量成为解决问题的 方向 。 3 2 混凝土含气量控制范围的选择 在现有规范的基础上 ，对不同的混凝土含气量，考 察其混凝土的弹性模量，试验结果见表 3 。从试验结果可 以看出，混凝土的含气量对弹性模量影响较大，随着混 凝土含气量的增大，弹性模量降低。这说明，混凝土在 抗压的过程中，内部的气孔被压缩 ，有一定的吸收能量 的作用，从而可降低其 弹性模量。因此，混凝土含气量 的控制，在规范允许的条件下，应按上限控制，即混凝 土出机口的含气量可按 3 5 4 5 控制；考虑混凝土 在运输过程中的损失，入仓混凝土的含气量按 3 0 4 O 控制。 水利水 电施工 2 0 1 1 第 3期 总第 1 2 6期 袁 3 含 气量与混凝土抗压 强 度和 弹性模量 的关 系 弹性模量 混凝土含气量 ( ) 水胶 比 ( GP a ) 2 4 3 3 4 2 5 4 1 O天 5 0 4 4 8 2 4 7 5 4 4 8 0 2 9 2 8天 5 2 O 5 O 2 4 7 9 4 5 4 3 3混凝土砂率的选择 考察不同砂率对混凝土弹性模量的影响，试验结果 见表 4 。从试验结果可以看出，混凝土的弹性模量随砂率 的增加而降低。混凝土的弹性模量主要取决于集料的弹性 模量以及粗集料与砂浆的体积比，随着砂率的增大，混凝 土中粗集料的比例下降，从而造成混凝土弹性模量降低。 3 4 C 5 0施 工混凝 土 配合 比的确 定及 实 施效果 通过 以上试验结果 ，在 满 足 设 计 指 标 的情 况下 ，同 时充分考虑施工因素，最终确定的施工配合比见表 5 ，同 时进行了验证试验，混凝土的抗冻及抗渗均满足设计要 求，其余指标见表 5 。目前，该混凝土施工配合 比已经在 工程 中得到应 用 ，达到 了梁 场要求 模板 周转 速 度快 的前 提下使早期弹性模量达到张拉要求的目的，同时，混凝 土的弹性模量为 4 4 4 8 G P a ，达到了预期的效果。梁场 昆 凝土张拉强度统计结果见表 6 。 表 4 砂 率与 混凝 土强度 、弹性模 量的关 系 粉煤灰掺量 砂率 抗压强度 ( MP a ) 弹性模量 ( G P a ) 水胶 比 ( ) ( ) 1 0天 2 8天 1 O天 2 8天 3 8 6 0 4 7 2 7 4 8 1 5 0 2 0 2 9 1 8 4 2 6 3 7 7 3 2 4 7 6 4 8 3 4 6 5 8 3 6 8 7 4 4 8 4 6 2 3 8 5 7 1 6 8 5 4 7 9 4 9 9 0 3 0 1 8 4 2 5 7 2 6 8 1 4 7 1 4 7 6 4 6 5 5 5 6 4 1 4 5 2 4 6 8 表 5 混凝土施工配合 比及验证结果 强度 水胶比 砂率 材料用量 ( k 1 T I 3 ) 抗压强度 ( MP a ) 弹性模量 ( G P a ) 电通量 等级 ( ) 水 l 水泥 粉煤灰 砂 碎石 减水剂 1 O天 2 8天 1 O天 2 8天 ( C ) _ _ C 5 0 0 2 9 4 2 1 4 4 l 4 0 7 8 9 7 5 2 1 0 3 8 4 9 6 5 8 1 6 8 0 4 6 5 4 7 5 4 1 5 表 6 梁场混凝土张拉强度统计结果 项 目 预张拉强度 ( MP a ) 初张拉强度 ( MP a ) 终张拉强度 ( MP a ) 终张拉弹性模量 ( G P a ) 组数 4 8 4 8 4 8 4 8 最大值 4 2 6 4 8 8 5 9 4 4 7 8 最小值 3 4 6 4 4 9 5 5 7 4 4 4 平均值 3 7 7 4 6 6 5 7 3 4 6 1 注表中数据为近期生产的 1 6 片梁的统计结果。 4 结束语 ( 1 )进行梁体混凝土配合比原材料选择时，应选优质 的原材料，尤其粗、细骨料均必须作岩相法分析和快速 砂浆棒膨胀率检测。 ( 2 )进行混凝土配合比选择试验时，应充分考虑粉煤 灰掺量的选择、混凝土含气量的控制、混凝土弹性模量 及混凝土早期强度的影响等因素。 ( 3 )当水胶 比在 0 2 8 0 3 1之间、粉煤灰掺量在 1 5 2 4 之间变化时，对于粉煤灰高性能混凝土的 l O 天抗压强度 ，因素的影响顺序为：粉煤灰掺量一水胶 比， 随着粉煤灰掺量的增大，强度降低；对 2 8天抗压强度， 因素的影响顺序变为：水胶比一粉煤灰掺量。 ( 4 )对于 1 O天和 2 8天弹性模量，因素的影响顺序均 为：粉煤灰掺量一水胶 比，粉煤灰掺量是一个最主要的 影响因素，随着粉煤灰掺量的增加，弹性模量降低。 ( 5 )混凝土的含气量对弹性模量影响较大，随着混凝 土含气量的增大，弹性模量降低。这说明，混凝土在抗 压的过程中，内部的气孔被压缩，有一定的吸收能量 的 作用，从而可降低其弹性模量。 ( 6 )混凝土的弹性模量随砂率的增加而降低。混凝土 的弹性模量主要取决于集料的弹性模量以及粗集料与砂 浆的体积比，随砂率的增大， 昆 凝土中粗集料比例下降， 从而造成? 昆 凝土弹性模量降低。 ( 7 )水胶比越小 ，混凝土的弹性模量越大。 ( 8 )在实际生产中，利用该试验的结论，很好地控制 了混凝土的张拉时间，满足了工程的需要，积累了经验。