人工砂碾压混凝土配合比设计研究.pdf
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1、2 0 1 3年 第 1 O 期 (总 第 2 8 8期 ) Nu mb e r1 0j n 2 01 3( To t a 1 No28 8) 混 凝 土 Co n c r e t e 预拌混凝土 READY M I XED CONCRET E d o i : 1 0 3 9 6 9 i s s n 1 0 0 2 3 5 5 0 2 0 1 3 1 0 0 3 2 人工砂碾压混凝土配合比设计研究 王立华 1 2 ,杨永民 1 I2 ,刘佳 1 2 。詹镇峰 。 ( 1 广东省水利水电科学研究院,广东 广州 5 1 0 0 0 0 ;2 广东省水利重点科研基地 ,广东 广州 5 1 0 6 1
2、 0 ; 3 广州大学,广东 广州 5 1 0 0 0 6 ) 摘要: 对人工砂碾压混凝土配 合比设计的水胶比、 粉煤灰掺量 、 单位用水量 、 砂率、 浆砂比等参数进行了系统研究。 研究表明: 随着胶水比增大 , 碾压混凝土抗压强度线性增大; 随着粉煤灰掺量增大, 碾压混凝土抗压强度线性减小 , 但 随着龄期增长 , 减小的 比例减小 ; 随着 位用水量增加 碾压混凝土 V C线性减小 , 单位用水量每增加 1 k g , V C值平均减小 1 0 S ; 砂率最优时, 碾压混凝 土 V C值最小, 土】 : 作性最好 。 随石粉含量增大 , 碾压混凝土的浆砂比线性增大, 石粉含量每增大 4
3、 , 浆砂 比增大 0 0 1 。 为了保证 碾压混凝土的浆砂比, 人1 二 砂石粉含量应控制在 1 8 左右。 关键词: 人工砂 ;碾压混凝土 ;配合 比 中图分类号: T U5 2 8 0 6 2 文献标志码: A 文章编号 : l 0 0 2 3 5 5 0 ( 2 0 1 3 ) 1 0 0 1 2 4 0 4 Re s e a r c h on t h e m i x pr o p o r t i o n p a r a m e t e r s o f m a n u f a c t u r e d s a n d r o l l e r c o m p a ct e d c o n
4、 c r e t e WANG Li h u a , YANG Yo n g mi n , LI UJ i a , ZHAN Zhe nf e n g ( 1 Gu a n g d o n g Re s e a r c h l n s t i t u e o f Wa t e r Re s o u r c e s a n d H y d r o p o we r , G u a n g z h o u 5 1 0 0 0 0 , C h i n a ; 2 Ke y S c i e n t h fi c Re s e a r c h B a s e o f Gu a n g d o n g,
5、Gu a n g z h o u 5 1 0 6 1 0, C h i n a ; 3 Gu a n g z h o uUn i v e r s i t y , Gu a n g z h o u 5 1 0 0 0 6 , Ch i n a ) Abs t r act: Th e mi x p r o p o r t i on p a r a me t e r s of ma n ulhc t u r e d s a n d RCC s u c h a s wa t e r b i n d e r r a t i o, fly a s h c o n t e n t , un i t wa t
6、 e r d os a g e, s a n d r a t i o a nd c e me n t s a nd r a t i o we r e s tud i e d i n t hi s s t ud y Re s ul t s s h o w t ha t , t h e c o mp r e s s i ve s t r e n g t h o f RCC i n c r e a s e s l i n e a r l y whi l e t he bi n d e r wa t e r r a t i o i n c r e a s e s , a n d it d e c r
7、e a s e d l i n e a r l y whi l e t he fl y a s h c o n t e n t d e c r e a s e s The u ni t wa t e r d os a g e i n c r e a s e s b y e a c h 1 k g, t h e VC v a l ue d e c r e a s e d b y t h e a v e r a g e 1 0 s W i t h the o p t i ma l s a n d r a t i o, the VC v a l u e o f RCC wa s mi n i mum
8、 a n d t h e wo r k a bi l i t y wa s t he b e s t Wh i l et h e s t o n epo wd e r c o n t e n ti n c r e a s e s , t he c e me n t s a n d r a t i o o fRCC i n c r e a s e sl i n e a r l y, s t o n epo wd e r c o nt e n t i nc r e a s e s by e a c h4 , c e me n t s a n d r a t i o i n c r e a s e
9、s b y 0 01 I n o r d e r t o g ua r a n t e e t h e c e me n t s a n d r a t i o o fRCC t h e ma n u f a c tur e d s a n d p o wde r c o nt e nt s h o ul d b e c o n t r o l l e d i n 1 8 K e y wor d s : ma n u f a c tur e d s a n d; r o l l e r c o mp a c t e d c o n c r e t e ( R CC) ; mi x p r o
10、p o rti o n 0 引 言 碾压混凝 土坝不设纵缝 , 采用通仓薄层铺料 、 连续上 升 的施 T方法 , 施T速度快 , 工期 短 , 发挥效益早 , 水泥用 量少 , 绝热温升低 , 温控简单 , 工程造价低 , 从 而得 到广泛 的应用。 水库大坝多数位于高山峡谷 之间, 河砂供应困难 , 运输 费用高 昂 , 同时人工砂碾压混凝土性能更好 , 经济 效 益更显著 , 近年来 , 人工砂在碾压混凝土得到了广泛应用。 碾压混凝土坝工程量 巨大 , 施工进度快 配合 比对施工质 量 、 进度和投 资都有重要影响 , 意义重大。 碾压混凝土 的配 合比设计与普通混凝土明显不同 , 但
11、目前 国家和行业对碾 压混凝土配合 比设计都没有明确的规范和设计方法 , T程 实践中缺乏指导和参考 , 难 以得到最合适 的配合 比。 本试 验对碾压混凝土配合 比设计的主要技术参数进行 了研究 。 碾压混凝土的配合 比是指各组成材料之间的比例。 碾压 收稿 日期 :2 0 1 3 _ 0 4 1 7 基金项目:广东省水利厅和乐 昌峡水利枢纽工程管理处资助( 2 0 0 6 1 0 ) 1 2 4 混凝土配合比设计就是在满足混凝土的_T作性 、 强度 、 耐久生 及 尽可能经济 的条件下 , 选择合适的原 材料 , 合理地确定 水泥 、 掺合料、 水 、 砂和石等材料用量之间的四个比例关系。
12、 通 常将水与胶凝材料用量之间的比例关系用水胶 比W ( C + F ) 表示 ; 掺合料与胶凝材料用量之间的比例关系用 F ( C + F ) 表示 ; 砂 与石子用量 之 间的比例关系用 砂率 S ( S + G) 表 示 ; 胶凝材料浆 与砂浆 体积之 间的比例关系( ( c + F +w+ 0 0 8 m m微石粉 ) S ) , 用浆砂比 P V表示 , 一般为 0 4 0 左右。 它 们是碾压混凝土配合 比的四个参数。 正确地确定这四个参数 , 就能使设计出来的混凝土既能满足各项技术指标要求又经济 可行。 配合比设计研究的主要内容就是合理确定这四个参数_ 11 。 碾压混凝土配合
13、比设计 的基本出发点是胶凝材料浆 体包裹细骨料颗粒并尽可能地填满细骨料间的孔隙 ; 砂浆 包裹粗骨料 , 并填满粗骨料 间的孔 隙 , 形 成均匀 密实 的混 凝土 , 以达到混凝 土的技术经济要求 。 因此 , 在进行配合比 设计时 , 必须了解胶凝材料浆能否填满细骨料的孔隙 , 砂浆 量是 否足以填满粗骨料的孔 隙。 在此基础上 考虑到施工现 场条件与室内条件 的差别 , 适 当增加一定的胶凝材料浆量 和砂浆量作为裕度。 最终通过现场碾压试验 , 检验设计 出的 混凝土拌 合物对现场施工设备 的适应性 。 1 原材料 水泥为韶关吕山水 泥厂有限公司生产 , 粤海牌 中热硅 酸盐水泥 , 强
14、度等级 为 P MH 4 2 5 ; 粉煤灰为韶关市松尧环 保建材有 限公 司的 I 级粉煤灰 , 掺量 为胶 材用量 的 1 0 , 检验结果见表 3 ; 减水剂为建标 F D N 一 4 4 0 T , 萘系高效 减水 剂 , 掺量为 1 3 ; 引气剂掺量 0 8 0 ; 粗 骨料为乐 昌峡水利 枢纽工程将军 山石场灰岩碎石 , 三级配 , 经过水洗 , 其组成 为 5 2 0 mm 占 3 0 、 2 0 4 0 m n l 占 4 0 、 4 0 8 0 mm 占 3 0 。 细集料为乐 昌峡水利枢纽工程将军山石场灰岩人工砂 , 石 粉含量为 1 1 、 1 5 、 1 8 和 2
15、2 。 表 1 水泥物理力学性能试验结果 细度 ( 0 0 4 5 m n 3 筛余 ) 需水量 比 烧失量 三氧化硫 含水率 种类及规格 mm 表观密度 ( k g m )饱和面干表观密度 ( k g m 3 )堆积密度 ( k g m 3 )吸水率 含泥量 压碎指标 针片状含量 表 7碎石筛分试验结果 2水胶 比的选择 碾压混凝土拌合物 的水胶 比大小 直接影响拌合物 的 施工性能和硬化混凝 土的技术性能。 当胶凝材料用量一定 时 , 水胶 比增 大则 拌合物 的 V C值减小 , 混凝 土强度及 耐 久性 降低。 相反则 V C值增大 , 硬化混凝土强度及耐久性得 到改善。 若固定水泥用
16、量不变, 采用较大的掺合料掺量, 使 水胶比降低, 则有利于混凝土中粉煤灰活性的发挥, 混凝 土的强度和耐久性提高 。 在达到相 同强度和耐久性要求 的 条件下 , 可以获得经济 的效果 。 因此 , 确定水胶 比的原则是 : 在 满足强度 、 耐久性 及施 工要求 的 V C值 的条件 下 , 选用 较小值( 相应选用较大的掺合料掺量及较小 的水泥用量 ) 。 图 1 胶水比对抗压强度的影响( 石粉 1 5 ) 图 2 胶水比对抗压强度的影响( 石粉 1 8 ) l 2 5 胶 水 比 图 3 胶水比对抗压强度的影响( 石粉 2 2 ) 由图 1 3可知 , 当砂率 3 4 、 粉煤 灰 (
17、 6 0 ) 和水泥用 量相 同时 , 随着水胶 比减小 , 碾压混凝土抗压强度增大 , 7 、 2 8 、 9 0 d龄期抗压强度与胶水 比呈线性关系 , 相关性 良好。 3 粉 煤灰掺 量的选择 在碾压混凝土 中, 掺用较大 比例 的掺合料 ( 粉煤灰 ) , 不仅可以节约水 泥 、 改善混凝土 的某些性能 , 而且可以降 低造价 , 减少环境 污染 。 因此 , 确定 F ( C + F ) 的原则是 : 在 满足设计对碾压 昆 凝土提 出的技术性能要求 的条件下 , 尽 量选用较大值 。 为 了确保碾压混凝土能快速施工 , 一般情况下坝体 内 不设置冷却水管。 又 由于采用连续铺筑方法
18、施工 , 通过混凝 土顶面散发 的热量减少 ; 薄层铺 筑施 工时 , 预冷混凝土 的 温度 回升增大等原 因, 因此在进行配合 比设计 时 , 必须考 虑配制出的混凝土既能满足要求的强度及耐久性等指标 , 又满足绝热温升的限值。 尽 可能使用较低的水 泥用量并掺 用较大比例的掺合料。 一 般情况下 , 粉煤灰越细 , 碾压混凝土的 V C值 越小 ; 烧失量越大, V C值越大; 需水量越小 , V C值越小。 若水胶比 及胶凝材料用量一定 , 则在一定范 围内 , V C值 随粉煤灰掺 量 的增大而增大 ; 但当粉煤灰掺量超过一定值后 , V C值反 而随粉煤灰掺量的增大而减小。 在碾压混
19、凝土 的胶凝材料用量允许适 当变化 的情 况 下 , 如保持拌合物 工作度不变 , 降低水泥用量增大粉煤灰 掺量 , 并使胶凝材料用量适 当增加 , 则粉煤灰 的用量将直 接影响碾压混凝土的抗压强度。 对 于不同龄期的碾压混凝 土 , 粉煤灰掺量对其抗压强度的影响存在不同的情况。 研究表 明, 碾压混凝土的龄期约在 2 8 d以内时 , 粉煤 灰掺量越高 , 抗压强度越低 ; 龄期在 2 8 9 0 d以后 , 粉煤灰 掺量与碾压混凝土 的抗压强度之间存在最佳掺量问题 , 即 达到某一粉煤灰掺量时 , 碾压混凝土的抗压强度最高; 而大 于或小于该掺量时 , 强度均较低 。 这一粉煤灰的最佳掺量
20、与 粉煤灰的品质有关。 粉煤灰最佳掺量随龄期 、 粉煤灰 品质的 不 同而变化 。 对于某一种粉煤灰而言 , 随着龄期延长 , 最佳 掺量略有增加。 由图 4可知 , 当人工砂石粉含量为 1 8 、 砂率 3 4 、 水 胶 比 0 5 5时 , 随着粉煤灰掺量增大 , 碾压混凝 土拌合 物的 V C先增大后减小 , 在粉煤灰掺量为 6 0 时 , V C值最大。 当粉煤灰掺量在 5 0 6 5 范 围内时, 随着粉煤灰掺量 增大 , 碾压混凝土抗压强度减小, 呈线性关系。 粉煤灰掺量 由 1 2 6 5 0 5 5 6 O 6 5 粉煤灰掺 量 , 图 4 粉煤灰掺量对 V G值的影响 粉
21、煤 灰 掺 量 图5粉煤灰掺量对抗压强度的影响 5 0 增加至 6 5 , 7 d 抗压强度由 1 2 5 MP a 减小至 9 0 l l P a , 减小 2 8 0 ; 2 8 d 抗 压强度 由 1 9 1 M P a 减小至 1 4 9 MP a , 减小 2 2 0 ; 9 0 d 抗 压强度 由 2 6 4 MP a 减小至 2 1 7 MP a , 减 小 1 7 8 。 这 主要是 由于粉煤 灰 的水 化较水 泥熟 料缓 慢 , 在 9 0 d龄期 内水化程度较低 , 对碾压混凝土抗压强度 的贡献较小 , 导致碾压混凝土抗压强度随着粉煤灰掺量增 大而降低 。 但是随着龄期的增
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- 人工 碾压 混凝土 配合 设计 研究
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