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        碾壓混凝土配合比設(shè)計中砂料和混凝土最大密度選擇分析

        2013-10-18 08:22:16易永軍
        水利技術(shù)監(jiān)督 2013年1期
        關(guān)鍵詞:混凝土

        易永軍

        (中國水電十五局科研設(shè)計院,陜西咸陽市 712000)

        自碾壓混凝土問世以來,碾壓混凝土施工技術(shù)已取得了巨大進步,碾壓混凝土壩已成為現(xiàn)代水利工程大壩普遍采用的壩型之一。合理優(yōu)化的碾壓混凝土配合比是控制壩體質(zhì)量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。本文結(jié)合碾壓混凝土配合比設(shè)計試驗,探討碾壓混凝土中砂料選擇方法和混凝土密度的測試方法。

        1 砂料的選擇

        1.1 人工砂

        對于采用人工砂拌制的碾壓混凝土,必須控制人工砂的石粉含量,人工砂中由于石粉含量不同,其抗壓強度和混凝土的可碾性不同。某工程不同石粉含量混凝土配合比及混凝土試驗結(jié)果分別見表1、表2。

        從表1、表2可以看出,隨著砂料中石粉含量增大,混凝土VC值有增大的趨勢,石粉含量在18%左右時,碾壓混凝土的和易性好、抗壓強度也較大;當(dāng)石粉含量超過 18%以后,強度降低、可碾性差,隨石粉含量增加、混凝土抗凍性能降低。碾壓混凝土配合比設(shè)計時人工砂料的石粉含量要加以控制。

        1.2 天然砂

        天然砂料中小于 0.16mm的含量較少,不利于現(xiàn)場碾壓施工,為改善碾壓混凝土和易性,提高細顆粒含量,保證混凝土的可碾性,目前大多采用內(nèi)摻石粉或粉煤灰的方法進行,粉煤灰摻量和石粉摻量的選擇成為關(guān)鍵。

        1.2.1 粉煤灰替代砂料的選擇

        在天然砂進行的碾壓混凝土配合比設(shè)計中,采用粉煤灰替代部分砂料,替代率通過室內(nèi)試驗確定。

        用粉煤灰替代部分砂料的水泥膠砂強度試驗結(jié)果見表3、圖1。

        表1 不同石粉含量混凝土配合比表

        表2 不同石粉含量混凝土配合比試驗結(jié)果表

        表3 粉煤灰替代砂料膠砂強度檢測結(jié)果對比表

        圖1 水泥膠砂抗壓強度與粉煤灰替代率關(guān)系曲線

        從表3的檢測結(jié)果看,不同摻量粉煤灰替代砂料后,水泥膠砂抗折強度變化不大;替代率在 10%以內(nèi),隨著粉煤灰摻量的增加,膠砂抗壓強度在增大,90d的增長較為明顯,替代率超過 10%時,抗壓強度略有降低。因此粉煤灰替代砂料的摻量宜控制在 10%以內(nèi)。最佳摻量應(yīng)根據(jù)混凝土和易性、混凝土的性能指標(biāo)綜合考慮。

        1.2.2 石粉摻量的選擇

        (1)天然砂內(nèi)摻石粉顆粒級配及密度研究。在天然砂中分別摻入 5%、8%、12%、16%、20%的石粉,對摻入石粉后天然砂的顆粒級配進行試驗,試驗結(jié)果見表 4。摻入石粉后砂子緊密密度及孔隙率試驗結(jié)果見表5。

        天然砂摻入石粉后,隨著石粉摻量的增加,組合砂的細度模數(shù)降低、緊密密度增大、孔隙率變小,石粉可部分填充天然砂中的空隙部分。

        (2)摻入石粉后碾壓混凝土配合比研究。為了了解天然砂中摻入石粉后混凝土的性能變化情況,對摻入石粉8%、12%、16%進行二級配碾壓混凝土比較試驗,試驗結(jié)果見表6。

        表4 天然砂、摻不同摻量石粉后的砂顆粒級配試驗表

        表5 不同石粉摻量下砂子緊密密度及孔隙率試驗結(jié)果表

        表6 不同石粉摻量天然砂混凝土配合比試驗結(jié)果表

        水膠比0.48、粉煤灰摻量50%的對比試驗結(jié)果表明,天然砂中摻入石粉后,組合砂的表面積增加,在保持 VC值基本不變的條件下,混凝土用水量隨著石粉摻量的增加而有規(guī)律的增加,同時膠材用量也有規(guī)律的增大,當(dāng)摻入石粉后,要達到與不摻石粉的混凝土相同的 VC值,混凝土用水量分別需要增加5 kg/m3、9 kg/m3、13kg/m3左右;當(dāng)摻入16%及以上石粉時,膠材用量增加很多,使用上很不經(jīng)濟,且會給施工帶來麻煩,因此石粉含量不宜超過10%,具體摻量由室內(nèi)試驗確定。

        天然砂摻石粉后,混凝土拌合物的細粒含量、漿體量有所增加,可碾性有所提高;摻入石粉后,混凝土的含氣量降低,強度比不摻石粉略高,抗凍性降低,要保證相同的抗凍性能,摻入石粉后的混凝土應(yīng)提高引氣劑摻量。

        2 碾壓混凝土密度的選擇

        碾壓混凝土最大密度是現(xiàn)場控制混凝土質(zhì)量的關(guān)鍵,室內(nèi)進行碾壓混凝土密度試驗可為現(xiàn)場提供參考依據(jù)?;炷撩芏入S振動時間增加的變化試驗見表 7、表 8。碾壓二級配、三級配采用水膠比0.45、粉煤灰摻量50%進行試驗。

        表7 碾壓二級配(0.45水膠比)最大密度試驗表

        表8 碾壓三級配(0.45水膠比)最大密度試驗表

        圖2 二級配碾壓混凝土密度與振動時間關(guān)系曲線

        圖3 三級配碾壓混凝土密度與振動時間關(guān)系曲線

        從表7、表8的試驗結(jié)果看,隨著振動時間的延長,混凝土密度在增大。但振動時間增大某一值時,密度達到最大值,之后隨著振動時間延長,混凝土密度將會下降。再繼續(xù)增加震動時間,這時粗骨料被震碎,混凝土內(nèi)組成材料發(fā)生重新組合,混凝土密度又會增大。這一試驗可為確定碾壓混凝土最大密度提供參考依據(jù)。

        3 結(jié) 語

        砂料是碾壓混凝土除水泥以外的重要原材料,級配良好、0.16mm細顆粒含量適宜的砂料是控制膠凝材料的一個重要方面。天然砂料和人工砂料由于顆粒粒型及 0.16mm細顆粒含量不同,在進行碾壓混凝土配合比設(shè)計時,應(yīng)采取不同的處理方法,滿足現(xiàn)場施工的工藝和質(zhì)量要求。

        碾壓混凝土最大密度確定,是現(xiàn)場控制混凝土碾壓質(zhì)量的關(guān)鍵部分,現(xiàn)場應(yīng)根據(jù)室內(nèi)提供的密度,經(jīng)過現(xiàn)場碾壓試驗最終確定碾壓控制參數(shù)。

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