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        鐵路高性能混凝土配合比設(shè)計方法研究

        2015-12-20 06:42:34
        四川水泥 2015年9期
        關(guān)鍵詞:水膠減水劑耐久性

        孫 宇

        (中鐵九局集團工程檢測試驗有限公司,110025)

        前言

        近幾年,由于我國經(jīng)濟的高速發(fā)展,我國鐵路建設(shè)的規(guī)模也逐漸擴大,鐵路施工中的高性能混凝土也越來越受到施工單位和人員的關(guān)注,無論是實際施工人員還是工程的初步設(shè)計人員都應(yīng)該重視到高性能混凝土的質(zhì)量。高性能混凝土當中的拌合物不僅要具有強大的流動性和包容性,還應(yīng)該具有一定的力學(xué)原理和耐久性。

        一、材料對高性能混凝土配合比的影響

        在高性能混凝土配制的過程中,配合比與材料直接影響了高性能混凝土最終的質(zhì)量,其中不同的材料會對高性能混凝土產(chǎn)生不同的影響。

        (一)水泥

        水泥可以說是高性能混凝土中的主要材料,水泥的質(zhì)量直接影響到混凝土的品質(zhì)。當水灰比相等時,高標號的水泥要比低標號水泥配置出的混凝土抗壓強度高很多。隨著水泥細度不斷的增加[3],水泥的水化率逐漸增長,會出現(xiàn)較高的強度增強率。由此可見,水泥的細化程度對于混凝土的強度有著一定的影響。

        (二)粗集料

        集料是保證高性能混凝土強度的關(guān)鍵材料?;炷林械拇旨弦话愣疾捎玫氖撬槭蚴锹咽?,碎石的表面比卵石粗糙,在與水泥相結(jié)合時碎石的結(jié)合率要比卵石高,當水灰比相同時,使用碎石來配制的混凝土強度要比卵石配制的高。質(zhì)地優(yōu)良的石料強度時普通混凝土的二至三倍,因此,普通混凝土不會受石料的影響。但是,高性能混凝土則有所不同,由于自身具有高強度的水泥,如果石料的強度不夠,則會導(dǎo)致高性能混凝土表面出現(xiàn)破裂。

        (三)細集料

        混凝土中的細集料一般都有河砂、海砂和山砂?;炷林械募毤先绻^粗,那么會導(dǎo)致混凝土拌合料粗糙、松散,讓混凝土的密度直線降低;如果使用的細集料過細,那么配合比表面將會增大[4],增加單位用水量的同時還會增強水泥的用量。

        (四)粉煤灰

        粉煤灰作為混凝土中的主要材料,已經(jīng)得到了廣泛的使用。在混凝土攪拌過程中加入粉煤灰,不僅可以降低混凝土的溫度,防止混凝土出現(xiàn)炸裂,提升混凝土強度、抗凍、抗腐蝕的能力,還可以提升混凝土的工作性能。

        (五)減水劑

        外加劑在混凝土施工中已經(jīng)非常的普遍?;炷林械耐饧觿┓N類十分的多,各種類型的外加劑有不同的作用,減水劑是高性能混凝土不可缺少的外加劑。在拌合混凝土的過程中,根據(jù)實際情況添加一定減水劑,可使水泥顆粒分散均勻,同時還可以讓水泥顆粒中所包含的水分釋放出來,從而最大化減少混凝土的單方用水量。

        二、鐵路施工高性能混凝土拌合比的確認

        (一)高性能混凝土配合比設(shè)計時注意的要求

        鐵路工程建設(shè)中高性能混凝土配比設(shè)計時應(yīng)該要注意以下五點:

        1、不同類型摻和料的高性能混凝土所含有的膠凝材料總量都是不同的[5],主要有400kg/m3、450kg/m3、500kg/m3這三種階段。

        2、在進行混凝土配比時可以根據(jù)施工的實際需求摻入粉煤灰、礦渣粉以及硅灰等符合國家混凝土指標的材料。不同的礦物質(zhì)摻合料能夠滿足不同施工環(huán)境的需求,可以提升混凝土各個方面的性能,但是這些都是需要通過實驗確定的,可以根據(jù)施工需求進行相應(yīng)的混凝土摻合料的拌入實驗。

        3、合力使用減水劑能夠增加高性能混凝土的耐久性,其中復(fù)合型減水劑是最佳的。

        4、當高性能混凝土中骨料的堿與硅酸反應(yīng)膨脹率達到0.12%至0.21%之間時,混凝土中的堿含量應(yīng)該滿足表一當中的參數(shù)規(guī)格,當骨料的膨脹率達到 21%至33%之間時,除了要滿足表一所示的參數(shù)需求,混凝土中的硅含量還應(yīng)該具有一定的額外數(shù)據(jù),主要的操作就是在混凝土當中摻入具有明顯抑制效果的礦物質(zhì)摻合料[6],并且通過相應(yīng)的實驗檢驗混凝土中的堿與硅酸反映是否達標。

        表一:混凝土最大堿含量(kg/m3)

        5、高性能混凝土當中含有的氯離子不能超過膠凝材料的0.23%.

        (二)高性能混凝土配合比過程中應(yīng)注意的各方面因素

        由于這里所使用的高性能混凝土是用在鐵路施工中的,因此,高性能混凝土配合比會受到各個方面的影響,如果不能對各因素進行有效的控制,則會影響高性能混凝土的配比質(zhì)量。這里作者提出以下幾點要特別注意

        1、鐵路施工在多數(shù)情況下是在戶外,環(huán)境比較多變,因此,施工隊伍應(yīng)該控制好混凝土的攪拌時間和施工時間。

        2、高性能混凝土的配比應(yīng)該根據(jù)鐵路地段不同,配比不同抗腐蝕能力的高性能混凝土。

        3、為了保證鐵路后期的運行質(zhì)量,在高性能混凝土配比的初期就應(yīng)該考慮到鐵路后期的維護作業(yè),因此,施工隊伍應(yīng)該將該段落的高性能混凝土配制方式備份。

        三 高性能混凝土配合比的檢驗與確定

        (一)確定高性能混凝土的配合比

        將混凝土配合比的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)作為實驗的基準,試拌三種不同水膠比的高性能混凝土,其中一種要為基準水膠比的混凝土,另外兩種可以在基準水膠比的基礎(chǔ)上增加或減少0.03~0.04的水膠比,高性能混凝土校驗項目主要有:混凝土塌落度、坍落擴展度和擴展時間、表觀密度、凝結(jié)時間、抗裂性、抗壓強度、電通量、彈性模量、抗凍性、抗?jié)B性以及抗腐蝕能力、化學(xué)有害物質(zhì)的計算。根據(jù)相關(guān)實驗得出的高性能混凝土的水膠比,最后根據(jù)鐵路施工的施工性、耐久性和經(jīng)濟性確定混凝土的水膠比值。

        (二)高性能混凝土在初步配比完成后,然后就應(yīng)該通過科學(xué)的方式校正混凝土的表觀密度,首先,我們要計算出混凝土表觀需要校正的系數(shù),然后在用混凝土表面密度值除以表觀密度值?;炷帘碛^密度的 2%是這次計算的一個臨界點,當計算值之差沒有超過2%則可以將其作為高性能混凝土的配比計算值,如果超過了2%,則應(yīng)該使用混凝土的每項材料乘以校正系數(shù),得到的數(shù)據(jù)就是高性能混凝土的配比數(shù)值。

        四 結(jié)束語

        一般的混凝土難以滿足鐵路施工的需求,因此,高性能混凝土的質(zhì)量就顯得尤為重要,結(jié)合全文來看,高性能混凝土在配置上的特點有:采用低水膠比,最大化的降低混凝土的單位用水量,根據(jù)施工的實際情況選擇高性能的減水劑,在拌合過程中摻入較多的摻合料,減少一般水泥的用量,從而減少混凝土內(nèi)部產(chǎn)生空隙的幾率,降低混凝土凝聚后的體積收縮大小,全面提升混凝土的耐久性。電通量、抗?jié)B、抗裂、抗腐蝕、抗凍都是高性能混凝土耐久性的具體表現(xiàn)。

        [1]吳紅娟. 自密實混凝土配合比設(shè)計方法研究[D].天津大學(xué),2011.

        [2]徐麗. 客運專線高性能混凝土全壽命配合比設(shè)計方法研究[D].北京交通大學(xué),2012.

        [3]韓建國,閻培渝. 系統(tǒng)化的高性能混凝土配合比設(shè)計方法[J]. 硅酸鹽學(xué)報,2006,08:10.

        [4]楊小龍. 尾礦集料綠色高性能混凝土的配合比設(shè)計及應(yīng)用研究[D].鄭州大學(xué),2013.

        [5]楊春. 基于抗氯離子滲透性的高性能混凝土配合比優(yōu)化設(shè)計研究[D].南京林業(yè)大學(xué),2013.

        [6]朱文華. 淺談鐵路高性能混凝土配合比設(shè)計體會[J]. 混凝土,2011,08:113.

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