CN101186480A - 一种免振自流密实混凝土 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种用于桥梁等工程结构的C50免振自流密实混凝土，其配合比为每立方米含水泥375kg、粉煤灰162kg、水167kg、砂767kg、碎石901kg、高效减水剂10.74kg，水胶比为0.325，浆集比为0.352∶0.648，不需要振捣，依靠混凝土自重便能均匀密实地填充钢筋密集且形体复杂的结构中，克服了易产生不密实等结构质量的缺陷，其工作性能、力学性能、抗渗性能、抗冻性能、抗氯离子扩散能力、收缩徐变性能等均满足C50普通混凝土的要求，且和易性好，坍落度经时损失值小。

Description

一种免振自流密实混凝土
                        技术领域
本发明涉及一种免振自流密实混凝土，具体地说是涉及一种应用于桥梁工程等建筑结构的C50免振自流密实混凝土配合比，属于建筑材料领域。
                        技术背景
从20世纪80年代末期至今的20余年的时间，很多国家对高性能混凝土进行了大量研究开发工作，技术日新月异。高性能混凝土以其良好的工作性、较高的力学性能、高耐久性，在土建工程中得到推广应用，如公路工程、桥梁、高层建筑、海工工程、重要水工建筑物等。近年来，我国正值国内道桥建设的高峰期，随着现代桥梁不断向大跨度、高技术、超优化方向发展，应用于桥梁工程中的混凝土对耐久性、工作性、适用性、强度、体积稳定性、经济性等性能指标提出了更高的要求。高性能混凝土技术的不断创新也有力地促进了桥梁技术的不断发展。有些桥梁因配筋密集、形体复杂、结构薄壁等因素而导致振捣困难，存在易产生不密实等结构质量缺陷。免振自流密实混凝土的使用就是为了解决这些缺陷问题。多年来，国内一些研究机构已结合工程实际要求，开展了免振自流密实混凝土的研究。
                            发明内容
本发明通过大量的优化试验提供一种用于桥梁等工程结构的C50免振自流密实混凝土，不需要振捣，依靠混凝土自重便能均匀密实地填充钢筋密集且形体复杂的结构中，克服了易产生不密实等结构质量的缺陷，经模型试验研究，该免振自流密实混凝土的工作性能、力学性能、抗渗性能、抗冻性能、抗氯离子扩散能力、收缩徐变性能等均满足C50普通混凝土的要求。
本发明提供的C50免振自流密实混凝土配合比为表1所列。
                           表1  C50免振自流密实混凝土配合比
  配合比编号                     混凝土各原材料用量(kg/m3)   水胶比   浆集比
C50Z 水泥 粉煤灰 水 砂 碎石   高效减水剂3390
  375   162   167   767   901   10.74   0.325   0.352∶0.648
本发明提供的C50免振自流密实混凝土具有以下优点：
(1)免振自流密实混凝土的工作性能优越，和易性好，坍落度经时损失值小。它依靠混凝土自重便能均匀密实地填充钢筋密集且形体复杂的结构中。
(2)免振自流密实混凝土能够达到普通混凝土的力学性能；用免振自流密实混凝土制成的未振捣试件的抗压强度，为用普通混凝土制成的振捣试件抗压强度的98.4％。
(3)免振自流密实混凝土具有优良的耐久性，抗渗等级大于P39，抗冻等级＞F200，28天氯离子扩散系数为1.58×10-12m2/s。
(4)90天龄期的收缩值比普通混凝土小32％、徐变比普通混凝土小27％。
                            附图说明
图1是C50免振自流密实混凝土与C50普通混凝土徐变值随龄期的变化曲线。
                          具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明。该实施例为综合了混凝土T型梁结构下翼缘、混凝土箱梁腹板与底板交界位置等难以浇筑混凝土的部位的模型及相应试件。模型左半部分模拟T型梁结构，而右半部分则模拟箱梁腹板与底板交界处的结构；在横向分布上，主筋分三种间距布置，三种钢筋净距分别为4.5cm、6.4cm、8.9cm，钢筋间距逐渐增大，并在T型结构上布置三根波纹管作为预应力筋孔道；模型中受力筋选用φ16mm带肋钢筋，箍筋选用φ8mm光园钢筋；钢筋体积含量为7.5％。
按照表1C50免振自流密实混凝土配合比，所用原材料规格如下：试验采用武汉亚东水泥有限公司生产的P·O42.5R普通硅酸盐水泥，其80μm筛孔筛余为0.5％，初凝时间为2h50min，终凝时间为3h23min，3天抗折强度为5.2MPa，28天抗折强度为7.8MPa，3天抗压强度为26.9MPa，28天抗压强度为51.2MPa，SO3含量为1.94％，MgO含量为3.25％，烧失量为1.33％，安定性合格；采用湖北浠水县砂，按照国家标准《建筑用砂》GB/T 14684-2001进行检验，该砂的表观密度为2600kg/m3，含泥量为1.4％，含水率为0.5％，细度模数为2.9，属于II区中砂，根据砂的性能指标判定该砂为II类砂；采用5～20mm石灰岩碎石，按照国家标准《建筑用碎石、卵石》GB/T 14685-2001中的试验方法进行检验，其表观密度为2550kg/m3，针、片状含量为7％，压碎指标为14％，含泥量为3.4％，泥块含量为3.1％，含水率为0.2％，该碎石符合II类碎石技术要求；采用武汉市新阳建材有限公司生产的I级粉煤灰，按照国家标准《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》GB/T 1596-2005的试验方法进行检验，其细度为4.6％，需水量比为93％，烧失量为3.34％，SO3含量为0.78％，含水率为0.23％；采用瑞典西卡广州建筑材料有限公司生产的3390聚羧酸盐类高性能外加剂(浅棕色液体)，其固体含量为27.01％，密度为1.08g/ml，PH值为7.05，减水率为22％；试验采用洁净的自来水。
在模型试验过程中，将按表1配合比将原材料配制搅拌形成拌合物，先将砂、石、水泥、粉煤灰、磨细矿渣粉投入搅拌机中，干拌30s，再加入80％的拌合水，搅拌30s，加入聚羧酸盐类高性能外加剂，搅拌60s，最后，加入剩余的20％拌合水，搅拌30s后出料。拌制的免振自流密实混凝土自模型顶端灌入，依靠混凝土自重填充整个模型，并观察混凝土拌合物的流动情况；模型成型后，在自然环境下养护，3天后拆模；达到28天龄期后，检查其外观，并对其密实性和强度进行了测试；模型拆去模板后的外观检查发现模型外表美观，色度比较均匀，基本没有表面气泡和蜂窝麻面等质量缺陷。根据《超声法检测混凝土缺陷技术规程》(CECS21：2001)，对模型进行了超声无损检测，超声波检测采用对测的办法，在相互平行的3对测试面上共布置了48对测点，每个测点间隔10cm；经计算知，平均声速mv＝4870m/s，标准差sv＝79，判断值X0＝4681m/s，小于波速最小值4718m/s。因此，可以判定混凝土内部无不密实区和空洞。且发现超声波在混凝土内部的传播速度比较均匀，离散性较小，因此模型混凝土密实性均匀，浇筑效果较好。
表2是C50免振自流密实混凝土拌合物工作性能，其结果表明所配制的C50免振自流密实混凝土拌合物不离析、不泌水、间隙通过性强。
                        表2  C50免振自流密实混凝土拌合物的工作性能
                        L型流动试验   坍落度/扩展度(mm)   凝结时间(h)
  t150(s)   T(cm)   L(cm)   试验描述   初凝   终凝
3.5 26 80   拌和物不离析、不泌水、流动性能好，能自流平。 275/700 14 45.5
表3是C50自密实混凝土坍落度经时损失结果，其结果表明所配制的C50免振自流密实混凝土拌合物的坍落度经时损失值小。
表3  C50免振自流密实混凝土拌合物坍落度经时损失测试结果
  经时时间(h)   坍落度(mm)   坍落度经时损失(mm)
  0   275   -
  9   220   55
  11   185   90
  13   100   175
  13.5   35   240
C50免振自流密实混凝土的力学性能按《普通混凝土力学性能试验方法》(GB/T50081-2002)进行试验。试件成型后放在温度为20±3℃，湿度为90％标准室中养护。表4为C50免振自流密实混凝土的力学性能。从表中看出C50免振自流密实混凝土的力学性能均达到了C50普通混凝土的力学性能指标，且未振捣试件的抗压强度为振捣试件抗压强度的98.4％，两者很接近。
                      表4  C50免振自流密实混凝土力学性能指标
  配合比编号   成形方法   3天抗压强度(MPa)   7天抗压强度(MPa)   28天抗压强度(MPa)   28天抗折强度(MPa)   28天劈裂强度(MPa)   28天弹性模量(GPa)
C50Z   免振   32.3   42.2   55.1   5.2   3.81   39.2
  振捣   -   -   56   -   -   -
C50免振自流密实混凝土抗渗性能按照国家标准《普通混凝土长期性能和耐久性能实验方法》(GBJ82-85)的规定进行了试验，成型了6个试件：顶面φ175mm，底面φ185mm，高150mm。抗渗试验从0.1MPa开始，每隔8小时增加0.1MPa水压，直至6个试件中有3个端面渗水，停止试验，并以此计算抗渗标号。将水压持续到抗渗仪的最大量程4MPa时，6个试件均未有渗漏现象。将做完试验的抗渗试件劈裂后发现，渗水高度只有4mm，试件渗透性很低，混凝土抗渗性能好，抗渗等级大于P39。
C50免振自流密实混凝土的抗冻性能按照国家标准《普通混凝土长期性能和耐久性能实验方法》(GBJ82-85)的规定进行了200次冻融试验后，重量损失率为0.14％，强度损失率为1.55％，试件表面无剥落现象，表明混凝土抗冻性能良好。
C50免振自流密实混凝土28天龄期时，混凝土的氯离子扩散系数为1.58×10-12m2/s，说明该混凝土抵抗氯离子渗透能力强。
C50免振自流密实混凝土的收缩徐变按《普通混凝土长期性能和耐久性能实验方法》(GBJ82-85)进行试验。收缩试件采用100mm×100mm×515mm的棱柱体标准试件。徐变试件采用100mm×100mm×400mm的棱柱体试件。为了比较，同时成型了C50普通混凝土收缩徐变试件。试件成型后，放入标准养护室养护至28天龄期，然后移入收缩徐变试验室进行试验。表5是收缩徐变测量结果，表中变形值的单位为10-6，即一个微应变。
                    表5  C50免振自流密实混凝土和普通混凝土徐变值比较
  龄期t(天)         C50免振自流密实混凝土           C50普通混凝土
  总变形量   收缩值   徐变值   总变形量   收缩值   徐变值
  1   60   5   55   50   10   40
  3   80   15   65   100   30   70
  7   140   40   100   180   60   120
  14   190   60   130   250   90   160
  28   260   90   170   340   120   220
  45   290   105   185   450   190   260
  60   340   135   205   490   210   280
  90   390   150   240   550   220   330
图1为C50免振自流密实混凝土与C50普通混凝土徐变值随龄期变化的比较。从表5和图1中可以看出，C50免振自流密实混凝土的早期徐变值大于C50普通混凝土。而90天龄期的收缩值C50免振自流密实混凝土比C50普通混凝土小32％，90天龄期的徐变值C50免振自流密实混凝土比C50普通混凝土小27％。
从试验模型中钻取的三个芯样，其表面骨料分布均匀，光滑无气孔，说明模型内部混凝土也是均匀密实的。根据《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》(JGJ/T23-2001)中的规定，在模型上选取了5个测区，对模型混凝土强度进行了检测。模型混凝土的强度推定值为54.6MPa；而按照《钻芯法检测混凝土强度技术规程》(CECS03：88)的规定，从模型中钻取了三个芯样进行强度测定。测得芯样的混凝土强度为55.4MPa；从回弹法、钻芯法测得的结果可以看出，该混凝土达到C50普通混凝土强度要求。

Claims (5)

1.一种免振自流密实混凝土，其特征在于配合比为每立方米含水泥375kg、粉煤灰162kg、水167kg、砂767kg、碎石901kg、高效减水剂10.74kg，水胶比为0.325，浆集比为0.352∶0.648，其中水泥为P·042.5R普通硅酸盐水泥，粉煤灰为国家标准《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》GB/T 1596-2005的I级粉煤灰，砂为国家标准《建筑用砂》GB/T 14684-2001的II类砂，碎石为国家标准《建筑用碎石、卵石》GB/T 14685-2001的II类碎石，高效减水剂为西卡3390聚羧酸盐类高性能外加剂，水为洁净自来水。
2.根据权利要求1所述的免振自流密实混凝土，其特征在于砂的表观密度为2600kg/m3，含泥量为1.4％，含水率为0.5％，细度模数为2.9。
3.根据权利要求1所述的免振自流密实混凝土，其特征在于碎石为5mm～20mm石灰岩碎石，其表观密度为2550kg/m3，针、片状含量为7％，压碎指标为14％，含泥量为3.4％，泥块含量为3.1％，含水率为0.2％。
4.根据权利要求1所述的免振自流密实混凝土，其特征在于粉煤灰的细度为4.6％，需水量比为93％，烧失量为3.34％，SO3含量为0.78％，含水率为0.23％。
5.根据权利要求1所述的免振自流密实混凝土的生产方法，其特征在于将原材料按配合比配制搅拌形成拌合物，过程为先将砂、石、水泥、粉煤灰、磨细矿渣粉投入搅拌机中，干拌30s，再加入80％的拌合水，搅拌30s，加入聚羧酸盐类高性能外加剂，搅拌60s，最后，加入剩余的20％拌合水，搅拌30s后出料。
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Open date: 20080528