在橋梁上部結(jié)構(gòu)施工中越來(lái)越多采用C50砼及以上標(biāo)號(hào)的砼,而施工實(shí)際中由于坍落度及損失,水灰比、外加劑、原材料選用不當(dāng)造成強(qiáng)度不足,產(chǎn)生裂縫、蜂窩麻面的問(wèn)題較多。
所以C50砼原材料選擇、配合比設(shè)計(jì)、砼的現(xiàn)場(chǎng)控制是該標(biāo)號(hào)砼的施工控制要點(diǎn),現(xiàn)結(jié)合本人在試驗(yàn)室及現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)踐將控制要點(diǎn)作以下的簡(jiǎn)述:
一、C50砼的技術(shù)要求
1、砼坍落度要求,針對(duì)不同的結(jié)構(gòu)物選擇相應(yīng)坍落度，如鋼筋較密的梁板選擇8～10cm較為適合,考慮到相同水灰比情況下,大坍落度砼強(qiáng)度相應(yīng)較低的事實(shí),試驗(yàn)室試配時(shí)按不利條件(高溫、長(zhǎng)運(yùn)距)進(jìn)行考慮,試配時(shí)采用10～12cm進(jìn)行控制以保證坍落度損失的富余值。
2、水灰比要求，根據(jù)JTJ041-2000《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》宜控制在0.24～0.38之間,實(shí)際施工中以0.34～0.37之間較為適合,太低水灰比砼坍落度受水化熱、氣溫的影響較大,容易造成砼太干無(wú)法澆筑的情況發(fā)生。
3、水泥宜采用質(zhì)量穩(wěn)定的大廠旋窯生產(chǎn)的PO52.5R及PO62.5R水泥,對(duì)每批進(jìn)場(chǎng)水泥重點(diǎn)檢測(cè)其安定性、水泥膠砂強(qiáng)度,保證水泥的質(zhì)量,C50砼屬高強(qiáng)度砼中較低的標(biāo)號(hào),在施工中一般不摻加硅粉來(lái)提高砼的和易性,水泥用量的選擇是配比成功的重要因素之一,其用量宜控制在500kg以下,水泥與混合料的總量不超過(guò)550～600kg/m3。
4、粗集料:
粗集料的強(qiáng)度、顆粒形狀、表面特征、級(jí)配、雜質(zhì)的含量、吸水率對(duì)C50砼的強(qiáng)度有著重要的影響,因此配制C50以上砼對(duì)粗集料的強(qiáng)度的選取是十分重要的,研究表明混凝土強(qiáng)度很高時(shí)應(yīng)該用小粒徑的粗集料,原因是集料表面積增加,平均粘結(jié)應(yīng)力降低,使混凝土強(qiáng)度增加,有研究發(fā)現(xiàn)粒徑為76mm的集料的粘結(jié)強(qiáng)度只有13mm粒徑集料粘結(jié)強(qiáng)度的1/10,小粒徑之所以能產(chǎn)生較高的強(qiáng)度是由于圍繞集料顆粒的應(yīng)力較小的緣故,根據(jù)長(zhǎng)期對(duì)C50砼試件的破壞結(jié)果觀察,以碎石破壞為主,表現(xiàn)為碎石大部分先被壓裂破壞,水泥膠結(jié)材料后破壞。
理想的粗集料應(yīng)該是立方體的,潔凈的,有棱角的碎石，針片狀顆粒應(yīng)減至最小;選擇粗集料的要求為:巖石的抗壓強(qiáng)度應(yīng)比配制的砼強(qiáng)度高50%,一般也用壓碎值指標(biāo)來(lái)控制,壓碎值≤12%,含泥量＜1%,針片狀顆粒含量小于5%,骨料的最大粒徑宜小于25mm,表觀密度＞2500kg/m3,松散堆積密度＞1350kg/m3,空隙率＜47%,巖石飽水抗壓強(qiáng)度＞80Mpa,粗集料采用5～25mm的連續(xù)級(jí)配（圓孔篩）,仔細(xì)測(cè)量各種集料的吸水率對(duì)選擇吸水率小的集料以減少坍落度損失是很重要的。
5、細(xì)集料
砂材質(zhì)的好壞,對(duì)C50的以上的混凝土和易性影響比粗集料要大,應(yīng)優(yōu)先選用江砂或河砂,由于機(jī)軋砂干縮性較強(qiáng),山砂中含有較多的風(fēng)化軟顆粒,一般不能使用,砂的細(xì)度模數(shù)應(yīng)大于2.6,含泥量小于2%,云母含量＜1%,表觀密度＞2500kg/m3,松散堆積密度＞1350kg/m,空隙率＜47%,細(xì)度模數(shù)＜2.5的砂,拌制的砼拌和物顯得太粘稠,施工中難于振搗且由于細(xì)顆?；虺?xì)顆料太多,增加了表面積,不但增大了水泥用量,而使砼的耐久性降低,收縮性裂縫增加。而細(xì)度模數(shù)＞3.3以上時(shí)容易造成砼的離析及保水性差,故砂選擇細(xì)度模數(shù)2.6～3.2之間的中粗砂為宜,其篩分結(jié)果應(yīng)在相應(yīng)的級(jí)配范圍之內(nèi)。
6、外加劑
因C50砼的水泥用量較大,水灰比低,強(qiáng)度要求高,砼拌合物較粘稠,為了滿足砼的性能及要求,改善混凝土的和易性及提高性能,同時(shí)降低水泥用量,減少工程成本,外加劑的選擇尤為重要,選用外加劑應(yīng)著重從以下幾個(gè)方面考慮:降低水灰比,提高早期強(qiáng)度,增加后期強(qiáng)度,減少砼的坍落度損失,外加劑的穩(wěn)定性。
在試驗(yàn)中會(huì)發(fā)現(xiàn)一種外加劑對(duì)某一品牌水泥有良好的減水效果,而對(duì)另一地區(qū)的水泥減水效果很差，考慮外加劑與水泥的相容性,根據(jù)不同廠家水泥選用不同外加劑是施工中應(yīng)注意的;對(duì)于梁板施工,一般選用高效減水劑,適當(dāng)考慮外加劑對(duì)溫度的敏感性也是必要的,減少因溫度影響造成坍落度偏小。一般在夏季溫度高時(shí)外加劑效果會(huì)更好些,而同樣的摻量到冬季使用因其活性降低其減水效果會(huì)比夏季差些;外加劑摻量應(yīng)控制在膠接材料的0.5%～1.5%。
二、配合比設(shè)計(jì)
1、試配強(qiáng)度的確定
fcu,o＝fcu,k+tδ
式中fcu,o--指混凝土的施工配制強(qiáng)度;
fcu,k—指混凝土的設(shè)計(jì)強(qiáng)度；
δ--施工單位的混凝土強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差，無(wú)近期同一砼的統(tǒng)計(jì)資料選用1.645；
C50砼其配制強(qiáng)度f(wàn)cu,o=50+1.645×6＝59.9MPa
2、水灰比確定,C50砼先采用0.32、0.34、0.36、0.38進(jìn)行試配來(lái)確定最佳水灰比,水泥用量PO52.5R以460～500kg/m3宜,以上配合比一般28d抗壓強(qiáng)度能超過(guò)去59.9Mpa,但用水量低,氣溫高,容易造成砼在運(yùn)輸車中放不出來(lái)的事情發(fā)生,故基準(zhǔn)配合比采用0.34～0.37較為合適,在對(duì)0.32、0.34、0.36、0.38各個(gè)配合比反復(fù)試拌,觀察較高氣溫時(shí)其坍落度的損失，分別測(cè)15min、30min、45min、60min的坍落度,繪制時(shí)間與坍落度關(guān)系表，確定生產(chǎn)實(shí)際中砼從拌制完成到澆筑完成的一般所用時(shí)間，比照關(guān)系表，根據(jù)施工的要求確定基準(zhǔn)水灰比,使生產(chǎn)實(shí)際與試驗(yàn)室配合比設(shè)計(jì)盡量接近;具有坍落度損失小是C50砼配合比設(shè)計(jì)的關(guān)鍵之一,根據(jù)石料的粒徑,高效減水劑的減水效果來(lái)確定用水量:一般坍落度70～90mm時(shí),用水量宜控制在145～160kg/m3,坍落度在170～200cm時(shí),用水量控制在160～170mm;砂率控制在0.28～0.34之間,對(duì)泵送砼,可適當(dāng)加大砂率,砂石用量可采用質(zhì)量法或絕對(duì)體積法,最好采用絕對(duì)體積法,選用強(qiáng)制式拌合機(jī)進(jìn)行試拌,在拌制前應(yīng)采用相同配合比砂漿進(jìn)行刷膛,以免正式試拌時(shí)造成水份損失,無(wú)意中改變水灰比,投料方式宜采用與生產(chǎn)時(shí)相同方法,特別是外加劑是同摻還是后摻，當(dāng)所拌砼的實(shí)測(cè)毛體積密度與設(shè)計(jì)密度二之差超過(guò)設(shè)計(jì)密度的2%時(shí)，應(yīng)對(duì)拌和物進(jìn)行密度調(diào)整。
3、配合比的確定:
為進(jìn)行強(qiáng)度復(fù)核一般采用三個(gè)不同配合比，在基準(zhǔn)水灰比的基礎(chǔ)上上調(diào)、下調(diào)0.02分別配制砼。對(duì)選用基準(zhǔn)水灰比及上調(diào)下調(diào)試件在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室進(jìn)行標(biāo)養(yǎng)７天、28天后進(jìn)行試壓,如其28天抗壓強(qiáng)度平均強(qiáng)度大于59.9MP,可以初步確定該配合比能滿足試配要求，C50砼配合比確定后,應(yīng)對(duì)配合比進(jìn)行6～8次的重復(fù)試驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證,其平均值不應(yīng)低于配制的強(qiáng)度值,方可用于施工確保其穩(wěn)定性。
三、生產(chǎn)中質(zhì)量控制
1、在試驗(yàn)室配置符合要求的高強(qiáng)混凝土比較容易，而在整個(gè)施工過(guò)程中，穩(wěn)定質(zhì)量水平較為困難。一些在普通情況下不太敏感的因素，在低水灰比情況下會(huì)變得相當(dāng)敏感，這就要求在整個(gè)施工過(guò)程中必須注意各種條件、因素的變化，并且要根據(jù)變化，隨時(shí)調(diào)整施工配合比和各種工藝參數(shù),主要做好幾項(xiàng)工作：
1）嚴(yán)格控制水灰比：骨料的含水量應(yīng)在用水量中扣除，每天需測(cè)定骨料含水量，在任何情況下都不得添加額外水量；
2）探測(cè)砼拌和物溫度，必要時(shí)測(cè)定砼水化熱，控制溫升，延長(zhǎng)和保證工作時(shí)間；
3）合理安排工藝和工序，計(jì)算各階段所需時(shí)間，合理縮短砼從攪拌到澆搗完畢的時(shí)間；
4）所有參與操作人員進(jìn)行技術(shù)交底，完善各項(xiàng)記錄文件。
2、砼性能檢測(cè)
判斷C50砼抗壓強(qiáng)度重要之處，在于抗壓試件的采樣。
1、砼強(qiáng)度試件的留樣。由于高強(qiáng)混凝土變異性增大，強(qiáng)度數(shù)值受多種因素的影響，故高強(qiáng)混凝土抗壓試件的采樣頻數(shù)應(yīng)高于普通砼，試件應(yīng)在拌和機(jī)流出點(diǎn)制取，預(yù)拌砼自送貨車流出點(diǎn)制取。
2、駐現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員對(duì)拌和物性能進(jìn)行測(cè)定，并按規(guī)定留取砼強(qiáng)度試件，試件的數(shù)量應(yīng)至少能滿足提供早期及28天強(qiáng)度測(cè)定所需。
3、由于高強(qiáng)砼水灰比很低，試件內(nèi)部容易產(chǎn)生較大拉應(yīng)力，對(duì)試件應(yīng)及時(shí)送到標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。
4、砼強(qiáng)度試件的強(qiáng)度測(cè)定。根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，高強(qiáng)混凝土試件強(qiáng)度測(cè)定時(shí)應(yīng)選用標(biāo)準(zhǔn)試件和高剛度承壓板試驗(yàn)機(jī)，壓力試驗(yàn)機(jī)采用一級(jí)精度，控制勻速加荷，加荷速度控制在11～18KN/S之間才能保證強(qiáng)度測(cè)定的準(zhǔn)確性和可靠性。
四、結(jié)束語(yǔ)
配制C50橋梁混凝土應(yīng)選用優(yōu)質(zhì)原材料，水泥要求PO42.5級(jí)以上的旋窯水泥；粗集料要求最大粒徑25mm、堆積密度大、表觀密度大、含泥量少、針片狀少;細(xì)集料要求細(xì)度模數(shù)2.6以上、堆積密度大、表觀密度大、含泥量低；外加劑應(yīng)根據(jù)季節(jié)要求優(yōu)選高效減水劑或緩凝高效減水劑，進(jìn)行配合比試驗(yàn)時(shí)充分考慮砼坍度損失以滿足施工需要和強(qiáng)度要求。
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