高性能混凝土制备及性能研究.pdf
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1、2 0 1 0年 1 2月 第 1 卷 第 5期 高速铁路技术 HI GH S P EE D RAI L W AY T EC HNOL 0 GY NO 5 Vo 1 1 De C 2 01 0 文章编号 :1 6 7 4 -8 2 4 7 ( 2 0 1 0 ) 0 5 _ _ 0 0 3 6 _ _ 0 4 高性 能混凝土制备及性能研究 宋海 宏 ( 中铁十二局集 团有限公 司, 太原 0 3 0 0 2 4 ) 摘要: 选用优质的常规材料, 通过低水胶 比, 低胶凝材料用量, 成功地制备了流动性优良, 抗压强度超过 6 0 MP a , 耐久性优异的高性能混凝土。研究的内容主要包括高性能混
2、凝土的配合比设计, 以及抗压强度、 劈 裂抗拉强度、 抗折强度 、 轴心抗压强度、 弹性模量等力学性能; 同时还进行了电通量、 抗硫酸盐侵蚀等耐久性研 究 关键词 : 高性 能混凝土 ;原材料 ; 配合 比; 工作性 ; 力学性能 ;耐久性 中图分类号 : u 4 4 4 ( 1 1 文献标识码 : A Pr e p a r a t i o n a n d Pr o p e r t i e s o f Hi g h Pe r f o r ma n c e Co n c r e t e S ONG Ha l - h o ng ( T h e l 2 t h B u r e a u Gr o u
3、p o f Ch i n a R a i l wa y T a i y u a n 0 3 0 0 2 4 C h i n a ) Ab s t r a c t : T h e c o n v e n t i o n a l m a t e ri a l s w i t h h i g h q u a l i t y , l o w w a t e r b i n d e r r a t i o ( W B ) a n d l o w b i n d e r c o n t e n t w e r e s e l e c t e d t o pr o d u c e HPC wi t h r
4、e q u i z e d hi g h d u r a b i l i t y,p e rfe c t wo r ka b i l i t y, a n d s t r e n g t h l e v e l o f C6 0 T h e s t u d i e d ma i n c o n t e n t s i n c l u d e hi g h p e rfo r ma n c e c o n c r e t e mi x d e s i g n a n d me c h a n i c a l p r o p e r t i e s s u c h a s c o mp r e s
5、 s i v e s t r e n g t h, i n d i r e c t t e n s i l e s t r e n g t h, fle x u r a l s t r e ng t h, a x i a l c o mp r e s s i v e s t r e n g t h; e l a s t i c mo d u l u s ; a s t u d y wa s ma d e o f s u c h d u r a b i l i t y a s r a p i d c h l o r i d e pe r me a b i l i t y t e s t r e
6、s u l t s a n d s u l p h a t e r e s i s t a n c e, e t e Ke y wor ds : h i g h p e rfo r ma n c e c o n c r e t e; r a w ma t e r i a l s; mi x p r o p o i o n; wo r k a b i l i t y; me c h a n i c a l pr o pe r t i e s; d u r a b i l i t y 1 前言 2工程概况 高性能混凝土是 2 0世纪 8 0年代末 9 0年代初 , 一 些发达的国家基于混凝土结构性
7、设计提出的一种全新 概念 的混凝土, 它以耐久性为首要设计指标 , 这种混凝 土有 叮能使基础设施 程达 到 1 0 0年 以上 的使用 寿 命。 别于传统混凝土 、 高性能混凝土由于具有高耐 久性 、 高一 l : 作性 、 高强度和高体积稳定性等许多优良特 性, 被认为是 目前全世界性能最为全面的混凝土 , 至今 已在不少重要工程 中被采用 , 特别是在桥梁 、 隧道 、 高 层建筑 、 海港 建筑 等工 程 中显示 出其独特 的优越性 。 我国高性能混凝土施工技术起步较晚 , 但发展非常快 , 最近几年高性能混凝土在高速铁路 的建设 中已广泛 采 用 收稿 日期 : 2 0 1 0 1
8、0 2 6 作者简介 : 宋海宏( 1 9 7 8 - ) , 男 ,l l程师 。 广州至珠海城际轨道交通工程是连接广州和珠海 的客运专线 , 对打造珠三角 1 h经济生活圈 , 增强珠江 三角洲城市群 的经济辐射能力起到不可或缺的支撑保 障作用。因此采用 1 0 0年设计基准值 , 可谓世纪工程。 其重点工程西江特大桥全长 3 8 0 9 9 9 m, 主桥横跨西 江 , 全长 6 2 2 I l l 。主桥采用 ( 1 0 0+ 2 X 2 1 0+1 0 0 ) m独 塔斜拉连续钢构组合结构 , 有砟轨道桥面。铁路桥梁 由于其荷载大 , 变形控制严 , 较少采用斜拉桥 , 目前还 未有
9、在客运 专线采用斜拉桥 的相关报道 , 尚属首创。 为保证西江特大桥混凝土结构的耐久性 , 工程采取 了 以高性能混凝土技术为核心的综合耐久性技术方案。 3西江特大桥高性能混凝土技术参数 和措施 3 1 西江特大桥高性能混凝土技术参数 西江特大桥 主梁主要采用 C 6 0抗 开裂高性 能混 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 5期 宋海宏 : 高性能混凝土制备及性能研究 2 0 1 0年 1 2月 凝土, 主要技术参数 指标要求 : ( 1 ) 高耐久性 、 和易性 好 , 初始坍落度为 2 0 02 4 0 m m, 2 h后坍 落度损失不 超过 2 0 ;
10、( 2 ) 胶凝 材 料 总 量 不 大 于 5 2 0 k g m , 水 胶 比不大于 0 2 9 ; ( 3 ) 混凝土人模含气量控制 为 2 4 ; ( 4 ) 4 d龄期强度达设计强度的 9 0 ; ( 5 ) 2 8 d弹 性模量 3 6 5 G P a 、 轴心抗压强度4 0 M P a 、 劈裂抗拉 强度 3 5 MP a ; ( 6 ) 5 6 d电通 量 1 0 0 0 C; ( 7) 抗 蚀 系数 0 8 。 结合西江特大桥的实 际情况 , 采用常规材料及通 用工艺 , 通过低水胶 比、 低胶凝材料用量 , 成功制备 了 C 6 0大流动性 、 2 8 d龄期抗压强度超过
11、 8 0 MP a 、 耐久 性优异的高性能混凝 土。其试 验 内容包括 配合 比设 计、 拌和物性能 、 抗裂试验 、 抗压试验 、 劈裂抗拉强度、 这一成果弥补了长期困扰混凝土结构物各种缺陷。通 过制定合理的施工方案 , 确保了工程质量全面创优。 3 2高性能混凝土的技术措施 改善和提高混凝土结构物的耐久性必须从材料本 身的性能出发 , 提高混凝 土材料本体的耐久性。主要 混凝土结构物采用抗开裂高性能混凝土。采用优质混 凝土矿物掺合料和新型高效减水剂复合, 配以与之相 适应的水泥和级配 良好的粗 、 细骨料 , 形成低水胶 比、 低缺陷 、 高密度 、 高耐久的混凝土结构。 4过配合 比设
12、计 4 1 原材料的选择 ( 1 ) 水泥。广西华润水泥有限公 司生产的 P O 4 2 5 轴心抗压强度 、 静力学弹模 、 电通量 、 抗硫酸盐侵蚀等。 普通硅酸盐水泥 , 主要技术指标见表 1 所示 。 表 1 水 泥的主 要技 术指 标 细度 烧失量 游离氧化钙 C I 含量 碱 含量 抗压强度 ( MP a ) 抗折强度( MP a ) 检测项 目 ( ) ( ) f ( ) ( ) 3 d 2 8 d 3 d 2 8 d 实测值 2 6 4 1 9 O 5 6 0 0 0 7 0 4 7 3 O 5 5 0 2 5 7 8 1 ( 2 ) 矿渣粉 。东莞华润水泥厂 出厂的 $ 9
13、5磨细矿 渣粉。 ( 3 ) 粉煤灰。台山电厂出厂, 细度为 9 6 。 ( 4 ) 外加 剂。江苏博 特新材 料有 限公 司生 产 的 J M P C A聚羧酸高效减水剂 , 其减水率为 2 9 , 坍落 度损失小 , 适应性、 相容性好。 ( 5 ) 粗 骨料 。选 用 质 地 坚 硬 的 珠 海 洪 湾 5 2 0 mm 连续级配花岗岩反击破碎 石, 分别 由粒径 5 1 0 mm和 1 0 2 0 m m 2种规格按质量 3 : 7 复合而成。 ( 6 ) 细骨料。选 用洁净的肇庆西江 中砂 , 细度模 数 2 6 2 9 。 ( 7 ) 水。广东江口自来水 。 4 2配合 比设 计
14、方案 高性能混凝土采用低水胶 比, 控制胶凝材料用量 , 并采用“ 双掺法 ” 即同时掺人优质的粉煤灰和矿粉 , 同 时掺入复合多功能外加剂 , 其性能指标可 同时满 足强 度和耐久性要求 , 可见掺入优质 的矿物掺合料和复合 多功能外加剂是达到“ 高性能” 的主要途径。 “ 双掺法” 是配制高性能混凝土 的常用技术 , 采用 此方法配制的混凝土不仅具有较好 的工作性 , 而且具 有较好 的力学性能和耐久性 , 作用机理可概括如下 。 填充骨料颗粒的空隙并包裹骨料形成润滑层 , 特别是 粉煤灰颗粒呈球 形状 ( 优质 的粉煤灰含 大量玻 璃微 珠 ) , 它们共 同在混凝土中起着润滑作用 ,
15、使拌合物流 动 性 2 掺合 微细粉在水 圈 ( ) 活 性 效 应 。掺人活性掺合料后 , 微细粉在水 一 化过程 中能起微晶体核作用 , 促进硅酸盐矿物的水化 , 提高了水泥石结构的密实度 , 还能改善混凝土 中水泥 浆体与骨料间的界面结构。这不仅有利于混凝土力学 性能的提高 , 而且有利于混凝土耐久性 的改善。 ( 3 ) 叠加填充效应。混凝土可视为连续级配的颗 粒堆积体系 , 粗骨料的间隙由细骨料填充 , 细骨料的间 隙 由水泥颗粒填充 , 水泥颗粒的间隙由更细的颗粒填 充。掺合料充当“ 更细的颗粒” , 因而改善混凝土的孔 结构 , 对提高抗渗透性 , 耐久性都十分有利。 本项 目研
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