某体育中心超低水泥用量混凝土对结构耐久性的影响分析.pdf
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1、第 3 7卷 第 l 2期 建筑结构 2 0 0 7年 l 2 月 某体育中心超低水泥用量混凝土对结构耐久性的影响分析 法永生 李 东 ( 上海 大学 土木工程 系 上海 2 0 0 0 7 2 ) 提要 在混凝土配合 比设计中, 规范规定了最小水泥用量以保证混凝土耐久性。通过某体育中心工程中出 现的问题 , 分析该工程混凝土配合比及各胶凝材料用量对结构耐久性的影响, 特别是对影响结构耐久性 的原 因做出分析。着重从原料的生产和使用层面上分析影响混凝土耐久性的因素及原因, 从耐久性的角度评价水 泥和混凝土的质量, 可对解决此类问题提供借鉴。 关键词 水泥用量 混凝土强度混凝土耐久性 粉煤灰磨细
2、矿渣 D u r a b i l i t y A n a l y s i s o f C o n c r e t e w i t h L o w C e me n t D o s a g e o f a S t a d i u m C e n t e r P r o j e c t F a Y o n g s h e n g ,L i D o n g( C i v i l E n g i n e e ri n g D e p a r t m e n t o f S h a n g h a i U n i v e r s i t y ,S h a n g h a i 2 0 0 0 7 2 ,
3、C h i n a ) Ab s t r a c t : On t h e mi x r a t i o d e s i g n o f c o n c r e t e,t h e s p e c i fic a t i o n r e g u l a t e s t h e mi n i mu m c e me n t d o s a g e i n o r de r t o me e t t h e n e e d o f d u r a b i l i t y、 I t t rie s t o a n a l y z e t h e i n flu e n c e o f c o n c
4、 r e t e mi x r a t i o a n d c e me n t i n g ma t e r i a l di s c h a r g e s t o s t r u c t u r e d u r a b i l i t y ,e s p e c i a l l y a n a l y z e s t h e r e a s o n s t h a t i n fl u e n c e s t r u c t u r e d u r a b i l i t y I t als o a n a l y z e s t h e f a c t o r s a n d r e a
5、 s o n s t h a t i n f l u e n c e t h e d u r a b i l i t y o f c o n c r e t e f r o m t h e v i e w p o i n t o f r a w ma t e ri a l p r o d u c t i o n a n d a p p l i c a t i o n ,a n d e v a l u a t e s t h e q u ali t y o f c o n c r e t e i n t e r ms o f d u r a b i l i t y as p e c t ,wh
6、i c h ma y b e a n e x c e l l e n t r e f e r e nc e f o r t he s o l u t i o n t o s i mi l a r p r o b l e ms Ke ywo r d s: c e me n t d o s a g e;c o n c r e t e s t r e n g t h;d u r ab i l i t y o f c o n c r e t e;fly a s h;b l a s t f u r n a c e s l a g 1 工 程 概 况 某体育 中心占地 4 1 9 公 顷 , 投资 8 5
7、 亿元 。其 中 体育场建筑面积1 2 3 1 2 5 m , 能容纳3 6 0 0 0 名观众 , 其 基 底为直径 3 1 8 6 m的圆形 , 面积为9 5 6 6 m 。其在平面布 局上采用外圈圆套椭 圆的对称布 置形式 , 主体建筑看 台部分地上 3层 , 地下 2层 , 为钢筋 混凝土 框架结 构 , 屋盖为大跨度钢结构 和索膜结 构 , 与看 台部分钢筋混 凝土结构体系相互独立 。体育场上部屋盖结构 的荷 载 主要 由轴间沿环 行均匀布 置 的 4 0根预应 力混凝 土大 斜柱来承担 , 且 属于高 强度等级 的大体积 混凝土 。该 工程共浇筑混凝 土 8万 多 r n 3 ,
8、可 以说混凝 土工程质量 的优劣对整个工程质量有着举 足轻重 的影响。 2 体育 中心商品混凝土设计及使用情况分析 2 1所用原材料基本情况 工程混凝土结 构设计 的配料 中 , 某 公 司生产 的 P 4 2 5 R型水 泥 , 经检 验其性 能符 合 硅 酸盐水 泥 , 普 通硅酸盐水泥质量标准 ( G B 1 7 5 ) 的要求 ; 区中砂 , 细 度模数为 2 33 0, 含泥量小于 1 , 技术 要求经 检验 符合 普通 混凝土 用砂质 量标 准及实验 方法 ( J G J 5 2 ) 的规 定 ; 连续级 配为 5 2 5 m m的花 岗岩碎石 , 含泥量 小于 1 , 经 检验技
9、 术要求 符合 混凝土用碎石或 卵石 质量标准及 实验方 法的规 定 ( J G J 5 3 ) 的规定 ; 级磨 细粉煤灰 ; 宝山钢铁公 司 的 $ 9 5型矿渣 微粉经 检验符 合矿粉国家标准 G B J 1 8 0 4 6 -2 0 0 0 ; 萘 系缓凝 高效减水 48 ( a ) 平面 ( b ) 立 面 图 I 体育场平面及立 面图 剂 WS N 3 0 , WS N 4 0 ; Z L膨胀剂 。 2 2所用混凝土的基本情况 结构混 凝土 的强度 等级主 要有 : C 2 5 , C 3 5 , C 3 5 o 6 , C 4 0 , C 4 0 p 6 , C 5 0 , C
10、5 0 p 6 , C 6 0 。其 中 p 6指 抗 渗混 凝 土 , C 2 0主要用于构造柱 和一些临时设 施 ; C 3 5主要用 于梁 板 、 柱底 ; C 4 0主要用 于 柱 ; C 5 0主要 用 于承 台 ; C 6 0主 要用于预应力大斜柱。在混凝土 中采用大掺量粉煤灰 并且采用粉煤灰 、 微细矿 粉的“ 双掺” 措施 , 最大粉煤灰 掺量为 5 0 左右 , 矿渣微粉 掺量 1 0 左右。实际抽样 检查 中 , 对于各等级混 凝土 的强度按混 凝土 强度 检验 维普资讯 http:/ 评定标准 ( G B 5 0 2 0 4 -9 2 ) 的统计 方 法评 定均 合格。按
11、 体育场实际使 用环境来 看 , 工程 混凝土 结构 的环境类 别 主要是一类和二类 a , 在实 际抽样 检查 中, 对 于部分 处于一类使用环境 下的浇筑 部位 , 其 实际水 泥最小用 量 为 1 7 4 k g m 3 , 对 于部分 处于二 类 a使 用环 境下 的浇 筑部位 , 其实 际水 泥最 小 用 量 为 1 9 2 k g m 3 。然而 , 按 混凝土结构设计规 范 ( G B 5 0 0 1 0 -2 0 0 2 ) 和 普通混凝 土配合 比设计规 程 ( J G J 5 5 -2 0 o o ) 及相关规程 的要求 , 在一类 、 二类 a使用 环境下结 构最小 水泥
12、 用量分 别 为 2 2 5 , 2 5 0 k g m 。显然 , 该 工程混凝土的水泥用量不足 。 目前在混凝 土中大量掺加粉煤灰 、 矿渣 , 粉煤灰和 矿渣是工业废渣 , 价格低廉 , 混凝土中掺人这些掺合料 可以节省水泥 , 降低造价 , 而且在钢筋混凝土 中掺人粉 煤灰 和矿渣 , 在一 定程度上能改善混凝土 的内部结构 、 提高混凝土的耐久性 , 有着 良好的技术性 、 经济性和社 会效益 。正是出于这种 考虑 , 混凝 土供应 方使用 了超 量的粉煤灰及矿渣 微粉掺合 料取代 了部分 水泥用量 , 造成实际的水泥用 量低于规 范规定 的最小水 泥用量 。 普通混凝土配合 比设计
13、 中之所 以提出最小水泥用量 的 要求 , 其 目的是为了保证混凝土耐久性 , 满足混凝土拌 合物 工作性的重要技术 措施 。 3 掺粉煤灰、 矿渣微粉对混凝土强度及耐久性影响 在实测中发现 , 超量 掺加 的粉煤灰及 矿渣微 粉并 没有 降低混凝土 的强度 , 反 而使得混 凝土强 度有所增 加 , 见 表 1 。 虽然 最终 混凝 土 的强 度满 足设 计 要求 , 但是过低 的水泥用量还 是 给混 凝 土 带 来 了 不 利 影 响。通过大量试验 得到 的 混凝土龄期与混凝 土立方 体抗压强度 的关系 曲线 见 图 2 图2 混凝土抗压强度与龄期的关系 由图 2可见 , 掺加粉煤灰 、
14、微细矿粉 的混凝土早期 ( 3 d , 7 d ) 强 度 明显 比基 准混 凝 土的强 度 低。直到 2 8 d 强度 才赶上甚至超过基 准混凝土 , 证明 了掺加粉煤灰 、 部分混 凝土 的配合 比及 2 8 d 。 5 6 d强度情 况 表 1 强 度 J ( k g m ) 水 胶比 掺量 ( , 强 度 ( M P a ) 等 级 水 水泥 盼 煤 灰 旷 渣 徽 糟 砂 石 子 A D A D 矿 渣徼 鞫 盼 煤 灰 28 d 5 6 d l7 8 2 0 8 9 4 8 9 7 6 5 l 0 加 8 8 0 4 5 5 2 2 5 3 0 2 4 4 3 0 4 6 2 05
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