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        城市軌道交通工程高性能混凝土配制試驗(yàn)研究

        2021-01-20 02:38:50盧傳泰湯國(guó)芳王曉妍付智
        江蘇建材 2020年6期
        關(guān)鍵詞:水膠膠凝耐久性

        盧傳泰,湯國(guó)芳,王曉妍,付智

        (江蘇誠(chéng)意工程技術(shù)研究院,江蘇 徐州221000)

        0 引言

        隨著混凝土技術(shù)的發(fā)展,高性能混凝土在實(shí)際工程中獲得了越來越廣泛的應(yīng)用[1]。 江蘇誠(chéng)意工程技術(shù)研究院有限公司聯(lián)合江蘇省建筑科學(xué)研究院、徐州市城市軌道交通有限責(zé)任公司等對(duì)高性能混凝土配制技術(shù)進(jìn)行研究。

        1 項(xiàng)目研究方案及原材料

        1.1 研究方案

        (1)根據(jù) GBT50080—2016 《普通混凝土拌合物性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》對(duì)高性能混凝土進(jìn)行配制,使得拌合物滿足工作性要求。

        (2)研究配合比的參數(shù)變化對(duì)混凝土性能的影響,主要包括水膠比、抗裂劑摻量等;主要測(cè)試指標(biāo):抗壓強(qiáng)度、抗裂性控制指標(biāo)、耐久性能測(cè)試。

        1.2 混凝土技術(shù)控制指標(biāo)與測(cè)試方法

        軌道交通工程用板式結(jié)構(gòu)和墻體結(jié)構(gòu)的高性能混凝土關(guān)鍵技術(shù)控制指標(biāo)均應(yīng)滿足以下指標(biāo):

        (1)混凝土工作性能?;炷撂涠龋海?60±20)mm;含氣量:不做強(qiáng)制要求。

        (2)混凝土熱工、力學(xué)性能。根據(jù)GB/T50081—2019《普通混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》測(cè)試混凝土熱、力學(xué)性能控制指標(biāo)見表1,劈拉強(qiáng)度、靜力彈性模量不作強(qiáng)制要求,根據(jù)拌合站自身試驗(yàn)條件決定是否測(cè)試。

        (3)混凝土抗裂性能。 表2 給出了板式結(jié)構(gòu)和墻體結(jié)構(gòu)高性能混凝土的抗裂性能。

        (4)混凝土耐久性能。 表3 顯示板式結(jié)構(gòu)和墻體結(jié)構(gòu)高性能混凝土的耐久性能指標(biāo)。

        1.3 試驗(yàn)原材料

        PCA-I 聚羧酸系減水劑和HME-V 抗裂劑由江蘇蘇博特新材料股份有限公司提供,其他試配原材料全部由江蘇誠(chéng)意工程技術(shù)研究院有限公司提供。

        PCA-I 聚羧酸系減水劑和HME-V 抗裂劑性能應(yīng)滿足以下要求:

        (1)HME-V 混凝土(溫控、防滲)高效抗裂劑,其性能控制指標(biāo)及測(cè)試方法如表4 所示,由拌合站根據(jù)自身試驗(yàn)條件決定是否測(cè)試。

        (2)PCA-I 減縮型聚羧酸減水劑:28 d 干燥收縮率比應(yīng)不大于100%, 由拌合站根據(jù)自身試驗(yàn)條件決定是否測(cè)試。

        2 C35P12 高性能混凝土的配制技術(shù)研究

        2.1 板式結(jié)構(gòu)高性能混凝土配制技術(shù)

        板式結(jié)構(gòu)(編號(hào)用B 表示)用C35P12 高性能混凝土采用江蘇省建筑科學(xué)研究院提供的4 組混凝土配合比,具體配合比見表5。

        2.1.1 不同抗裂劑種類對(duì)混凝土性能的影響

        研究了不同抗裂劑(HME-V、JM-IIIC)對(duì)混凝土力學(xué)、抗裂和耐久性能的影響。

        (1)不同抗裂劑(HME-V、JM-IIIC)對(duì)混凝土力學(xué)性能的影響測(cè)試結(jié)果見表6 和圖1。

        表1 試驗(yàn)車站高性能抗裂混凝土熱工、力學(xué)性能指標(biāo)要求

        表2 試驗(yàn)車站高性能抗裂混凝土抗裂性控制指標(biāo)

        表3 試驗(yàn)車站高性能抗裂混凝土耐久性控制指標(biāo)

        表4 混凝土抗裂劑性能控制指標(biāo)及檢測(cè)方法

        表5 板式結(jié)構(gòu)用高性能混凝土配合比

        表6 不同抗裂劑(HME-V、JM-IIIC)對(duì)混凝土力學(xué)性能的影響

        圖1 不同抗裂劑(HME-V、JM-IIIC)對(duì)混凝土力學(xué)性能的影響

        從上述圖表可以看出,隨著齡期的增長(zhǎng),混凝土的抗壓強(qiáng)度逐漸增大,不同的抗裂劑對(duì)混凝土抗壓強(qiáng)度影響較大。 當(dāng)采用HME-V 抗裂劑時(shí),混凝土早期強(qiáng)度較JM-IIIC 低,但是28 d 強(qiáng)度較JM-IIIC 增長(zhǎng)快,28 d 抗壓強(qiáng)度達(dá)到 42.3 MPa, 超過 3個(gè)月平均值。 而采用JM-IIIC 抗裂劑,雖早期強(qiáng)度較高,但28 d 強(qiáng)度低于平均值。無(wú)論采用哪種抗裂劑,混凝土28 d 抗壓強(qiáng)度均超過設(shè)計(jì)強(qiáng)度,兩種抗裂劑均可采用。

        (2)不同抗裂劑(HME-V、JM-IIIC)對(duì)混凝土抗裂性能的影響,測(cè)試結(jié)果見表7。

        從表7 可以看出,針對(duì)兩種抗裂劑,14 d 呈收縮趨勢(shì), 但是28 d 收縮膨脹試驗(yàn)值均達(dá)到了工程設(shè)計(jì)目標(biāo), 說明兩類抗裂劑均與拌合站原材料相容,可以在高性能混凝土中應(yīng)用。

        (3)不同抗裂劑(HME-V、JM-IIIC)對(duì)混凝土耐久性能性能的影響,電通量測(cè)試結(jié)果見表8。

        表7 不同抗裂劑(HME-V、JM-IIIC)對(duì)混凝土抗裂性能的影響

        表8 不同抗裂劑(HME-V、JM-IIIC)對(duì)混凝土抗裂性能的影響

        從表8 可以看出,針對(duì)兩種抗裂劑,B1 組的電通量稍微大于設(shè)計(jì)電通量規(guī)定值,即HME-V 在此工程高性能混凝土中有待于進(jìn)一步研究; 相反,JM-IIIC 抗裂劑的電通量低于設(shè)計(jì)值,可在高性能混凝土中得到應(yīng)用。

        2.1.2 不同水膠比對(duì)混凝土性能的影響

        在未采用抗裂劑的情況下,增加混凝土膠凝材料總量,保持膠凝材料總量為390 kg/m3,研究了不同水膠比對(duì)混凝土力學(xué)、抗裂和耐久性能的影響。

        (1)不同水膠比對(duì)混凝土力學(xué)性能的影響,測(cè)試結(jié)果見表9 和圖2。

        從上述圖表可以看出,隨著齡期的增長(zhǎng),混凝土的抗壓強(qiáng)度逐漸增大,水膠比變化對(duì)混凝土的抗壓強(qiáng)度影響十分顯著,水膠比降低,抗壓強(qiáng)度增大。結(jié)果顯示,B3 組和B4 組混凝土28 d 抗壓強(qiáng)度均超過設(shè)計(jì)強(qiáng)度。

        表9 不同水膠比對(duì)混凝土力學(xué)性能的影響

        圖2 不同水膠比對(duì)混凝土力學(xué)性能的影響

        (2)不同水膠比對(duì)混凝土耐久性能性能的影響,電通量測(cè)試結(jié)果見表10。

        表10 不同水膠比對(duì)混凝土抗裂性能的影響

        2.2 側(cè)墻結(jié)構(gòu)高性能混凝土配制技術(shù)

        側(cè)墻結(jié)構(gòu)(編號(hào)用Q 表示)用C35P12 高性能混凝土采用江蘇省建筑科學(xué)研究院提供的3 組混凝土配合比,具體配合比見表11。

        研究了在摻加抗裂劑的情況下,不同水膠比對(duì)側(cè)墻結(jié)構(gòu)C35P12 高性能混凝土性能的影響研究。

        2.2.1 不同水膠比對(duì)側(cè)墻結(jié)構(gòu)混凝土性能的影響

        在未采用抗裂劑的情況下,增加混凝土膠凝材料總量,保持膠凝材料總量為390 kg/m3基礎(chǔ)上,研究了不同水膠比對(duì)混凝土力學(xué)、抗裂和耐久性能的影響。

        (1)不同水膠比對(duì)混凝土力學(xué)性能的影響,具體測(cè)試結(jié)果見表12 和圖3。

        表11 側(cè)墻結(jié)構(gòu)用高性能混凝土配合比

        表12 不同水膠比對(duì)混凝土力學(xué)性能的影響

        圖3 不同水膠比對(duì)混凝土力學(xué)性能的影響

        從上述圖表可以看出,隨著齡期的增長(zhǎng),混凝土的抗壓強(qiáng)度逐漸增大,水膠比變化對(duì)混凝土的抗壓強(qiáng)度影響顯著,水膠比降低,抗壓強(qiáng)度增大。結(jié)果顯示,Q1 組和 Q2 組混凝土 3 d、7 d、28 d 抗壓強(qiáng)度均超過設(shè)計(jì)強(qiáng)度。

        (2)不同水膠比對(duì)混凝土抗裂性能的影響,測(cè)試結(jié)果見表13。

        從表13 可以看出,采用HME-V 抗裂劑的情況下, 水膠比在 0.42~0.444 之間時(shí),14 d 膨脹率為負(fù)值,但是28 d 收縮膨脹試驗(yàn)值均達(dá)到了工程設(shè)計(jì)目標(biāo)。

        (3)不同水膠比對(duì)混凝土耐久性能性能的影響,電通量測(cè)試結(jié)果見表14。

        從表14 可以看出,Q1 組和Q2 組的電通量均滿足設(shè)計(jì)電通量規(guī)定值,且水膠比較低的電通量較低。

        2.2.2 不同膠凝體系對(duì)側(cè)墻結(jié)構(gòu)混凝土性能的影響

        本次試驗(yàn)研究?jī)H含有粉煤灰與水泥體系下混凝土的性能,具體測(cè)試結(jié)果見表15。

        從表15 可以看出,隨著齡期的增長(zhǎng),混凝土的抗壓強(qiáng)度逐漸增大,28 d 抗壓強(qiáng)度值大于35 MPa;28 d 的膨脹率限值≥-0.020%;電通量滿足設(shè)計(jì)要求。 因此,僅采用粉煤灰+水泥膠凝體系也是可以達(dá)到設(shè)計(jì)要求的。

        2.3 小結(jié)

        高性能混凝土性能匯總見表16。

        表13 不同水膠比對(duì)混凝土抗裂性能的影響

        表14 不同水膠比對(duì)混凝土抗裂性能的影響

        表15 粉煤灰-水泥膠凝體系對(duì)混凝土性能的影響

        表16 高性能混凝土性能匯總表

        為了研制出滿足工程設(shè)計(jì)需求的最佳高性能混凝土配合比, 在保證混凝土工作性良好的基礎(chǔ)上,應(yīng)使混凝土的抗壓強(qiáng)度富余較少。 膠凝材料用量、水膠比、膠凝材料體系對(duì)于新拌混凝土的抗壓強(qiáng)度、變形性能與耐久性能均有較大影響。

        針對(duì)板式結(jié)構(gòu)而言,B2 組混凝土配合比能較好地滿足設(shè)計(jì)要求;針對(duì)側(cè)墻結(jié)構(gòu)而言,Q2 組混凝土配合比滿足設(shè)計(jì)要求。兩種結(jié)構(gòu)用混凝土均可以通過在保證混凝土工作性能良好的前提下,適當(dāng)降低水膠比,增加減水劑摻量以提高混凝土強(qiáng)度。

        3 結(jié)論

        (1)膠凝材料用量、水膠比、膠凝材料體系對(duì)于混凝土的抗壓強(qiáng)度、變形性能與耐久性能均有較大影響。

        (2)膠凝材料體系可選擇粉煤灰與礦粉的復(fù)合體系,僅采用粉煤灰與水泥體系時(shí),應(yīng)控制好粉煤灰摻量。

        (3)針對(duì)板式結(jié)構(gòu),B2 組混凝土配合比能較好地滿足設(shè)計(jì)要求;針對(duì)側(cè)墻結(jié)構(gòu),Q2 組混凝土配合比滿足設(shè)計(jì)要求。兩種結(jié)構(gòu)用混凝土均可以在保證混凝土工作性能良好的前提下, 適當(dāng)降低水膠比,增加減水劑摻量,以提高混凝土強(qiáng)度。

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