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        橋梁高性能混凝土配合比設(shè)計(jì)及應(yīng)用淺談

        2021-07-04 08:15:52高建嬌
        科學(xué)與財(cái)富 2021年13期
        關(guān)鍵詞:高性能混凝土配合比橋梁

        高建嬌

        摘? 要:水泥混凝土是以水泥和水組成的水泥漿體為粘結(jié)劑,將不同粒徑的粗骨料和細(xì)骨料在一定條件下固結(jié)成具有相同力學(xué)性能的人造石。水泥混凝土是公路橋梁建設(shè)中應(yīng)用最廣泛、規(guī)模最大的建筑材料之一。隨著現(xiàn)代高質(zhì)量公路的發(fā)展,水泥混凝土與瀝青混凝土一樣,已成為高速公路工程及重要工程的主要建筑材料。在現(xiàn)代高速公路橋梁中施工中,鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土呈現(xiàn)出許多缺陷及不足,高性能及大流動(dòng)混凝土應(yīng)運(yùn)而生。高性能混凝土作為未來(lái)重要的建筑材料,我們必須掌握和研究高性能水泥混凝土的設(shè)計(jì)理論和應(yīng)用施工。

        關(guān)鍵詞:橋梁;高性能混凝土;配合比

        隨著路橋施工技術(shù)的發(fā)展,路橋施工中使用的材料不僅變化越來(lái)越大,而且對(duì)質(zhì)量提出了新的要求。

        1橋梁配合比設(shè)計(jì)在橋梁中的意義

        新拌混凝土的和易性以及硬化混凝土的機(jī)械強(qiáng)度和耐久性是普通混凝土的主要技術(shù)特征。我國(guó)現(xiàn)行規(guī)范采用坍落度和維勃稠度兩種指標(biāo)進(jìn)行控制。水泥混凝土強(qiáng)度是橋梁混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的主要材料強(qiáng)度指標(biāo)。計(jì)算不同強(qiáng)度(軸向抗壓強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、抗剪強(qiáng)度等)的強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值和強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。橋梁混凝土非常重視抗凍性、耐磨性和堿骨料反應(yīng)的耐久性?;炷两M成材料的性能直接影響混凝土的性能。在設(shè)計(jì)配合比之前,應(yīng)首先選擇合適的原材料。在設(shè)計(jì)混凝土配合比時(shí),必須滿足四個(gè)基本要求,正確處理三個(gè)參數(shù)。制備強(qiáng)度的錯(cuò)誤選擇將影響項(xiàng)目質(zhì)量和/或國(guó)家材料的浪費(fèi)。強(qiáng)度評(píng)定是試驗(yàn)配合比設(shè)計(jì)的最終結(jié)果。高性能聚羧酸外加劑的使用是現(xiàn)代高強(qiáng)混凝土的一項(xiàng)新技術(shù),可以達(dá)到提高工程質(zhì)量、降低成本等技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。高強(qiáng)混凝土、大體積混凝土、高性能混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土是路橋混凝土的發(fā)展方向。

        2原材料的選用及施工控制

        2.1水泥種類、質(zhì)量和用量

        硅酸鹽水泥、快凝水泥和低熱水泥混凝土的收縮率較高,而普通水泥、火山灰水泥和鋁土礦水泥混凝土的收縮率較低。此外,水泥標(biāo)號(hào)越低,單位體積用量越高,細(xì)度越大,混凝土收縮越大,收縮時(shí)間越長(zhǎng)。例如,為了提高混凝土的強(qiáng)度,施工期間經(jīng)常使用強(qiáng)制水泥用量的方法,導(dǎo)致收縮張力顯著增加。

        2.2骨料類型

        骨料中的石英巖、石灰?guī)r、白云巖、花崗巖吸水率低,收縮率低;砂巖、板巖和火成巖具有較高的吸水率和收縮率。此外,骨料粒徑越大,空隙率越大,收縮越大。

        2.3水灰比

        單位用水量越大,水膠比越高,混凝土收縮越大。

        2.4高性能外加劑和摻合料

        配合比設(shè)計(jì)中使用高性能聚羧酸減水劑和高質(zhì)量摻合料,能使混凝土獲得較好的坍落度保持性能,易于施工,結(jié)構(gòu)硬化后減少表面收縮開(kāi)裂。

        2.5硬化方法

        良好的硬化可以加速混凝土的水化反應(yīng),提高混凝土強(qiáng)度。養(yǎng)護(hù)的溫度和濕度應(yīng)滿足規(guī)范要求,底水膠比混凝土收縮越小。蒸汽養(yǎng)護(hù)法的收縮率小于自然養(yǎng)護(hù)法。

        2.6外界環(huán)境

        如果大氣濕度低,空氣干燥,溫度高,風(fēng)速高,混凝土水分蒸發(fā)快,混凝土收縮快。

        2.7振動(dòng)方法和時(shí)間

        機(jī)械振搗混凝土的收縮比人工振搗混凝土的收縮小。振動(dòng)時(shí)間根據(jù)機(jī)械性能確定,一般為5~15s/次。時(shí)間太短,振搗不密實(shí),混凝土強(qiáng)度不足或不均勻;時(shí)間過(guò)長(zhǎng),導(dǎo)致分層,粗骨料沉入底層,細(xì)骨料留在上層,強(qiáng)度不均,上層易出現(xiàn)收縮裂縫。

        對(duì)于由溫度和收縮引起的裂縫,添加結(jié)構(gòu)鋼筋可以顯著提高混凝土的抗裂性,特別是對(duì)于薄壁結(jié)構(gòu)(壁厚20~60cm)。結(jié)構(gòu)鋼筋(φ8~φ14)小間距(@10~15cm)宜選用小直徑鋼筋,全斷面結(jié)構(gòu)配筋率不宜小于0.3%,一般可采用0.3%~0.5%,并應(yīng)嚴(yán)格控制鋼筋保護(hù)層厚度。

        3生產(chǎn)配合比調(diào)整及施工控制

        3.1嚴(yán)格控制混凝土施工用水量:在實(shí)際生產(chǎn)中,為了便于施工,無(wú)論強(qiáng)度是否滿足要求,操作人員往往追求坍落度大,擅自增加用水量;此外,現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)檢人員管理不到位,水膠比控制不嚴(yán),使得混凝土實(shí)際用水量大于理論用水量,導(dǎo)致混凝土強(qiáng)度降低。

        防控措施:加強(qiáng)質(zhì)量檢查和抽查,控制操作人員不隨意增加用水量;如果發(fā)現(xiàn)混凝土工作性能差,操作人員應(yīng)及時(shí)將實(shí)際情況反饋給檢測(cè)人員,檢測(cè)人員查明原因并現(xiàn)場(chǎng)分析后采取相應(yīng)對(duì)策,并根據(jù)檢測(cè)人員的指示調(diào)整施工配合比;現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)檢人員還應(yīng)按規(guī)范要求定期檢查混凝土的質(zhì)量動(dòng)態(tài)信息,并及時(shí)調(diào)整,確?;炷涟匆笫┕?。

        3.2調(diào)整生產(chǎn)配合比時(shí),應(yīng)準(zhǔn)確測(cè)量生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)砂石的實(shí)際含水量:經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)檢查了解,部分檢測(cè)人員未按規(guī)定要求準(zhǔn)確測(cè)量,而是采用目測(cè)法估算砂石的實(shí)際含水量,這將導(dǎo)致生產(chǎn)配合比不準(zhǔn)確。

        防治措施:如砂石含泥量超標(biāo),應(yīng)在混凝土澆筑前三天進(jìn)行沖洗,施工前按規(guī)范要求取樣,準(zhǔn)確測(cè)量砂石實(shí)際含水量。調(diào)整施工配合比,從用水量中扣除含水量,補(bǔ)充砂石。清洗時(shí)嚴(yán)禁攪拌混凝土。

        3.3所有原材料應(yīng)準(zhǔn)確計(jì)量:許多施工單位在生產(chǎn)過(guò)程中,所有計(jì)量稱已經(jīng)經(jīng)過(guò)計(jì)量部門(mén)檢定,但是每季度或每個(gè)月未進(jìn)行期間核查,導(dǎo)致計(jì)量偏差超出規(guī)范要求。

        防治措施:施工生產(chǎn)單位應(yīng)建立設(shè)備管理臺(tái)賬,定期進(jìn)行期間核查,發(fā)現(xiàn)設(shè)備計(jì)量偏差超出規(guī)范要求,及時(shí)進(jìn)行檢定和校準(zhǔn)。

        3.4在保證質(zhì)量的前提下,注重經(jīng)濟(jì)效益

        許多施工單位設(shè)計(jì)配合比純粹是為了達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度,并根據(jù)規(guī)范要求或以往經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行一組配合比設(shè)計(jì)。試拌后強(qiáng)度達(dá)到要求即完成;如果達(dá)不到要求,唯一的辦法就是增加水泥用量。很少有人從材料配置、經(jīng)濟(jì)效益、具體工作質(zhì)量等方面綜合考慮。水泥用量過(guò)大往往導(dǎo)致混凝土產(chǎn)生收縮裂縫和徐變,也相應(yīng)增加了施工成本。

        防治措施:在規(guī)范要求允許的條件下,試驗(yàn)室應(yīng)配制不同的配合比,從經(jīng)濟(jì)性、工作性能、質(zhì)量等方面進(jìn)行優(yōu)選,并針對(duì)不同的施工部位和不同的評(píng)價(jià)方法進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整,盡量避免使用同一強(qiáng)度的一個(gè)配合比。試驗(yàn)室還應(yīng)收集各配合比和施工的詳細(xì)數(shù)據(jù),并注意對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,以獲得隨時(shí)間積累的水膠比、用水量、砂率、水泥用量范圍,可以成為非常可觀和有價(jià)值的參考,這將在未來(lái)的建設(shè)中發(fā)揮不可估量的作用。

        4結(jié)束語(yǔ)

        經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期應(yīng)用和逐步完善,取得了良好的開(kāi)發(fā)效果。然而,在配合比設(shè)計(jì)和應(yīng)用中存在許多問(wèn)題。要求相關(guān)技術(shù)人員加強(qiáng)高性能混凝土配合比設(shè)計(jì)的應(yīng)用研究,制定完善的配合比用于指導(dǎo)施工。注重施工應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)的融合,將技術(shù)理論與實(shí)踐有效結(jié)合,促進(jìn)高性能混凝土技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展。

        參考文獻(xiàn):

        [1]王林輝.橋梁高性能混凝土配合比設(shè)計(jì)及應(yīng)用淺談[J].價(jià)值工程,2020,39(10):111-112.DOI:10.14018/j.cnki.cn13-1085/n.2020.10.045.

        [2] 云南省公路工程高性能混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)程DB53/T 1000-2020 ICS93.080.20 P66.

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