欧洲标准体系下高性能混凝土的设计与制备_陈希
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
1 2 3 4 希 ，周宇飞 ，刘云鹏 ，刘新权 （ 1． 中信建筑设计研究总院有限公司，湖北 武汉 430014 பைடு நூலகம் 2． 中建商品混凝土有限公司，湖北 武汉 430074 ； 3． 武汉理工大学 硅酸盐材料国家重点实验室，湖北 武汉 430070 ； 4． 湖北省交通规划设计院，湖北 武汉 430051 ）
3 水泥用量 （ kg m ）
扩展度 mm 470 610
7 d 强度 M Pa 42．1 45．6
28 d 强度 M Pa 50．5 55．8
370 420 表5
强度等级 工作性能 力学性能 耐久性能
C3037 S5F5 ≥ 41 M Pa XA1
实施效果 符合灌注要求 平均 55．8 M Pa 符合 EN206 － 1
0413 收稿日期：2015-
2
混凝土技术难点
项目伊始， 根据欧洲标准体系、 合同条款的相关要求
和项目工程技术特征， 识别出宣礼塔壁式桩、 底板和主塔 剪力墙混凝土为主要技术难点， 其相关技术指标要求见 表 2。
· 106·
表1 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 标准名称
2016 年 第 3 期 （ 总 第 317 期 ） Number 3 in 2016 （ Total No．317 ）
混
凝 Concrete
土
预
拌
混
凝
土
READY MIXED CONCRETE
doi：10．3969j．issn．10023550．2016．03．027
欧洲标准体系下高性能混凝土的设计与制备
高温度不能超过 70 ℃ ， 但又要求混凝土具备一定早强特 3 d 强度不得低于 30 M Pa， 性， 即混凝土应同时具备低热、 早强和长距离泵送的性能， 以实现爬模施工， 提高施工效 率。 而当地水泥早强高热特征十分明显， 又缺乏矿物掺合 料， 骨料质量也比较差， 这些不利因素与技术指标的矛盾 非常突出， 配合比设计难度巨大。
区域地材调查结果与分析
不利因素， 可分析出项目在原材料方面存在如下技术难题： （ 1 ） 壁式桩混凝土水下灌注的施工方式要求混凝土具 有自流平、 低黏度、 不离析的特点， 但区域内既无改善和易 性的粉煤灰， 砂又太细， 石子泥块含量和级配均不理想。 根 据经验， 很有可能导致混凝土黏性太大， 难以顺利灌注， 无 法达到施工要求。 （ 2 ） 底板混凝土对强度和和易性要求不高， 但对温度 要求非常严格。 任何情况下， 底板中心最高温度不得超过 70 ℃ ， 而当地夏季最高气温在 40 ℃ 以上， 冬季最低气温也 在 15 ℃ 左右， 区域气候导致原材料温度较高， 难以将混凝 土最高温度控制在 70 ℃ 以下。 这就要求混凝土早期水化 硬化较慢以尽量控制水化温升， 而当地水泥又存在早强高 热的特性， 与技术要求相矛盾， 尽管考虑了预埋冷却水管 降温的技术措施， 但对于配制符合技术要求的混凝土仍是 很大的挑战。 （ 3 ） 宣礼塔混凝土为 C60 ， 要求泵送到 265 m ， 核心最
3
高性能混凝土的制备与应用
针对上述矛盾， 根据不同混凝土的特性， 结合当地原
材料特点， 采取各种措施解决技术难题， 试验将以壁式桩、 底板和宣礼塔剪力墙为例， 介绍本项目技术难点的攻克思 路和欧洲标准的基本应用。
3．1
壁式桩混凝土
为使混凝土性能符合欧标和 针对当地原材料的缺陷，
施工要求， 首先进行了探索性试验， 但一般配合比设计的 混 凝土整体性能不符合施工需要， 随后， 项目组对表4 总
的普通型混凝土配合比进行调整， 同时采取了表 5 中所列 的技术措施， 最终达到标准及施工所需的技术要求。 采取上述措施后， 经验证混凝土所有性能达到设计要 60 根壁式桩混凝土和易性、 求， 施工过程控制良好， 强度及 桩身声测试验合格率均为 100%， 实施效果良好。
过 70 ℃ ， 因此应首先验证混凝土的热工特性， 确保符合欧 标后才能施工。 而国内鲜有对混凝土最高温度提出限制的 工程， 这也是国标和欧标的一个重大区别。 项目组对此给 予了高度重视， 并特地从国内进口 I 级粉煤灰， 用于平抑 水化温峰。 配合比见表 6 ， 主要技术措施见表 7 。 为验证底板混凝土的控温效果， 制作内边长为 2 m 的 正 方体测温模具， 模具 6 个 面 均 用 36 cm 厚 聚 苯 板 保 温 ，
混凝土相关欧洲标准 标准号 EN1992 － 1 － 1 EN1992 － 1 － 2 EN1992 － 2 EN197 EN450 EN13263 － 2 EN934 － 2 EN12620 EN13055 － 1 EN1008 EN12878 EN206 － 1 EN13670 － 1 EN12350 EN12390 EN13791 EN12504 － 1 EN12504 － 2 EN1169 制定机构 CEN CEN CEN CEN CEN CEN CEN CEN CEN CEN CEN CEN CEN CEN CEN CEN CEN CEN CEN 强制执行 否 否 否 否 否 否 否 否 否 否 否 否 否 否 否 否 否 否 否
· 107·
表4 类型 普通 壁式桩 水灰比 0．37 0．41 砂率 % 38 42
普通混凝土与壁式桩混凝土参数及性能比较 坍落度 mm 190 230 壁式桩混凝土的实现方法 技术措施 控制砂率、 适当提高水灰比、 控制骨料最大粒径
3 增大水泥用量， 水泥用量为 420 kg m 使用抗硫酸盐水泥
表3 项目 水泥 粉煤灰 超细粉煤灰 偏高岭土 细骨料 粗骨料 外加剂 区域地材 28 d 强度不高 早强高热、 无， 需进口 无， 需进口 无， 需进口 细砂， 细读模数约 1．1 泥块含量大， 间断级配 采用欧洲技术
程项目存在的不利因素见表 3 。 结合项目所需特殊混凝土的技术要求和区域地材的
国内材料 品种齐全， 应用广泛 使用极为普遍 主要用于超高层泵送 主要用于高强混凝土 中砂， 细度模数约 2．7 泥块含量较小， 级配较好 种类及功能繁多 不利条件 当地品种单一 当地不用粉煤灰 当地没有 当地没有 当地砂太细 当地石子质量较差 当地需预订
1
1．1
背景
工程概述
阿尔及利亚嘉玛大清真寺位于首都阿尔及尔中轴线
2
标准； （ 7 ） 欧洲实体结构混凝土强度检测标准； （ 8 ） 预制混凝土产品标准。 本项目明确要求所有的设计、 施工和质量控制过程必 须严格执行欧洲标准。 为此， 项目组对涉及到混凝土工程 的欧洲标准进行了整理、 归纳与总结， 见表 1 。 由表 1 可见， 欧洲标准体系十分系统而完整， 从结构 设计到混凝土原材料再到产品生产工艺 、 质量控制与检 验， 形成完成的链条， 确保评定标准的客观性和唯一性。 标 准排除了工程类型的影响， 无论用于何种工程的混凝土， 只要符合欧洲标准， 即可对混凝土进行合法有效地全面评 价。 另外， 与我国混凝土标准体系复杂， 国标、 行业规范、 地 方标 准 并 存， 缺 乏 统 一 性 的 局 面 不 同， 欧洲标准全部由 CEN 组织制定并进行修改， 避免标准不同意导致质量评定 标准混乱的局面。
1．2
欧洲标准体系简介
欧洲混凝土结构技术标准是由混凝土和相关产品技
术委员会（ CEN TC 104 ） 制定， 主要包括以下标准： （ 1 ） 欧洲混凝土结构设计标准； （ 2 ） 欧洲混凝土组成材料成分标准； （ 3 ） 欧 洲 混 凝 土 产 品 的 规 定、 性 能、 生产和合格性 标准； （ 4 ） 欧洲混凝土施工标准； （ 5 ） 欧洲混凝土试验标准； （ 6 ） 欧洲结构和预制混凝土构件的混凝土强度评定
陈
摘
要： 以阿尔及利亚嘉玛大清真寺项目宣礼塔高性能混凝土工程为例， 介绍在欧洲标准体系下， 识别并攻克技术难题， 实现高
性能混凝土配合比设计与施工的过程， 为海外项目尤其是执行欧洲标准的混凝土设计与制备提供技术参考 。 关键词： 欧洲标准体系； 高性能； 混凝土； 设计； 制备 中图分类号： TU528．01 文献标志码： A 3550 （ 2016 ） 03010604 文章编号： 1002-
施工部位 壁式桩 底板 剪力墙
强度等级 C3037 C3037 C5060
工作性能 S5F5 S4F4 S5F6
耐久性能 XA1 XA2 XC1
其他性能 无 核心≤70 ℃ 核心≤70 ℃
主要执行标准 EN206 － 1 EN206 － 1 EN206 － 1 、 EN13670
同时， 项目组对阿尔及利亚区域内的原材料进行全面 调查， 掌握区域原材料的质量状况， 调查结果及与国内工
上， 地处地中海畔。 项目建筑面积 40 万 m ， 包括宣礼塔、 祈祷厅、 伊斯兰学院、 图书馆及文化中心等 12 座建筑， 其 中宣礼塔高 265 m ， 为世界宣礼塔之最。 嘉玛大清真寺建 成后将成为非洲高度最高、 规模最大的建筑， 也将是世界 第三大清真寺， 可同时容纳 36 000 名穆斯林， 将成为阿尔 及利亚重要宗教集会场所， 同时也将成为吸引各国历史学 家、 艺术家、 学者以及旅游者的文化中心。
Design and preparation of high performance concrete under the EN system CHEN Xi1 ，ZHOU Yufei2 ，LIU Yunpeng 3 ，LIU Xinquan4 （ 1．CITIC General Institute of Architectural Design and Research Co． ， Ltd． ， Wuhan 430014 ， China； 2．CSCEC Ready M ix Co． ， Ltd． ， Wuhan 430074 ， China； 3．State Key Laboratory of Silicate M aterials for Architectures， Wuhan University of Technology ， Wuhan 430070 ， China； 4．Hubei Provincial Communications Planning and Design Institute， Wuhan 430051 ， China） Abstract ：Author to the Great M osque of Algeria（ Djama^ ael Djazar） project of high performance concrete engineering as an example ， introduce in the EN system ， identify and capture technical problems， to achieve high performance concrete mix than the process of design and construction， the overseas projects especially executive European standard of concrete design and preparation to provide technical reference． Key words：EN system ；high performance；concrete；design；preparation
混凝土结构设计 － 第 1 部分：总原则和对建筑结构的规定 混凝土结构设计 － 第 1 部分：结构抗火设计 混凝土结构设计 － 第 2 部分：混凝土桥梁设计原则和细部规定 水泥 － 普通水泥的成分、 规定和合格性 混凝土粉煤灰一定义、 规定、 合格性 混凝土硅粉 － 一致性评估 混凝土外加剂一定义、 要求、 合格性 混凝土骨料 混凝土、 灰浆和水泥浆用轻骨料 混凝土拌和水 建筑颜料 混凝土的规定、 性能、 生产和合格性 混凝土施工 新拌混凝土试验 硬化混凝土试验 结构和预制混凝土构件的现场抗压强度评定 钻芯试样 － 抗压试样的取样、 检验和试验 非破损性试验 － 回弹值的测定标准 预制混凝土制品 － 玻璃纤维增强水泥厂进行生产控制的一般规则 表2 特殊混凝土技术要求 力学性能 ≥ 41 M Pa ≥ 41 M Pa ≥ 64 M Pa
3 水泥用量 （ kg m ）
扩展度 mm 470 610
7 d 强度 M Pa 42．1 45．6
28 d 强度 M Pa 50．5 55．8
370 420 表5
强度等级 工作性能 力学性能 耐久性能
C3037 S5F5 ≥ 41 M Pa XA1
实施效果 符合灌注要求 平均 55．8 M Pa 符合 EN206 － 1
0413 收稿日期：2015-
2
混凝土技术难点
项目伊始， 根据欧洲标准体系、 合同条款的相关要求
和项目工程技术特征， 识别出宣礼塔壁式桩、 底板和主塔 剪力墙混凝土为主要技术难点， 其相关技术指标要求见 表 2。
· 106·
表1 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 标准名称
2016 年 第 3 期 （ 总 第 317 期 ） Number 3 in 2016 （ Total No．317 ）
混
凝 Concrete
土
预
拌
混
凝
土
READY MIXED CONCRETE
doi：10．3969j．issn．10023550．2016．03．027
欧洲标准体系下高性能混凝土的设计与制备
高温度不能超过 70 ℃ ， 但又要求混凝土具备一定早强特 3 d 强度不得低于 30 M Pa， 性， 即混凝土应同时具备低热、 早强和长距离泵送的性能， 以实现爬模施工， 提高施工效 率。 而当地水泥早强高热特征十分明显， 又缺乏矿物掺合 料， 骨料质量也比较差， 这些不利因素与技术指标的矛盾 非常突出， 配合比设计难度巨大。
区域地材调查结果与分析
不利因素， 可分析出项目在原材料方面存在如下技术难题： （ 1 ） 壁式桩混凝土水下灌注的施工方式要求混凝土具 有自流平、 低黏度、 不离析的特点， 但区域内既无改善和易 性的粉煤灰， 砂又太细， 石子泥块含量和级配均不理想。 根 据经验， 很有可能导致混凝土黏性太大， 难以顺利灌注， 无 法达到施工要求。 （ 2 ） 底板混凝土对强度和和易性要求不高， 但对温度 要求非常严格。 任何情况下， 底板中心最高温度不得超过 70 ℃ ， 而当地夏季最高气温在 40 ℃ 以上， 冬季最低气温也 在 15 ℃ 左右， 区域气候导致原材料温度较高， 难以将混凝 土最高温度控制在 70 ℃ 以下。 这就要求混凝土早期水化 硬化较慢以尽量控制水化温升， 而当地水泥又存在早强高 热的特性， 与技术要求相矛盾， 尽管考虑了预埋冷却水管 降温的技术措施， 但对于配制符合技术要求的混凝土仍是 很大的挑战。 （ 3 ） 宣礼塔混凝土为 C60 ， 要求泵送到 265 m ， 核心最
3
高性能混凝土的制备与应用
针对上述矛盾， 根据不同混凝土的特性， 结合当地原
材料特点， 采取各种措施解决技术难题， 试验将以壁式桩、 底板和宣礼塔剪力墙为例， 介绍本项目技术难点的攻克思 路和欧洲标准的基本应用。
3．1
壁式桩混凝土
为使混凝土性能符合欧标和 针对当地原材料的缺陷，
施工要求， 首先进行了探索性试验， 但一般配合比设计的 混 凝土整体性能不符合施工需要， 随后， 项目组对表4 总
的普通型混凝土配合比进行调整， 同时采取了表 5 中所列 的技术措施， 最终达到标准及施工所需的技术要求。 采取上述措施后， 经验证混凝土所有性能达到设计要 60 根壁式桩混凝土和易性、 求， 施工过程控制良好， 强度及 桩身声测试验合格率均为 100%， 实施效果良好。
过 70 ℃ ， 因此应首先验证混凝土的热工特性， 确保符合欧 标后才能施工。 而国内鲜有对混凝土最高温度提出限制的 工程， 这也是国标和欧标的一个重大区别。 项目组对此给 予了高度重视， 并特地从国内进口 I 级粉煤灰， 用于平抑 水化温峰。 配合比见表 6 ， 主要技术措施见表 7 。 为验证底板混凝土的控温效果， 制作内边长为 2 m 的 正 方体测温模具， 模具 6 个 面 均 用 36 cm 厚 聚 苯 板 保 温 ，
混凝土相关欧洲标准 标准号 EN1992 － 1 － 1 EN1992 － 1 － 2 EN1992 － 2 EN197 EN450 EN13263 － 2 EN934 － 2 EN12620 EN13055 － 1 EN1008 EN12878 EN206 － 1 EN13670 － 1 EN12350 EN12390 EN13791 EN12504 － 1 EN12504 － 2 EN1169 制定机构 CEN CEN CEN CEN CEN CEN CEN CEN CEN CEN CEN CEN CEN CEN CEN CEN CEN CEN CEN 强制执行 否 否 否 否 否 否 否 否 否 否 否 否 否 否 否 否 否 否 否
· 107·
表4 类型 普通 壁式桩 水灰比 0．37 0．41 砂率 % 38 42
普通混凝土与壁式桩混凝土参数及性能比较 坍落度 mm 190 230 壁式桩混凝土的实现方法 技术措施 控制砂率、 适当提高水灰比、 控制骨料最大粒径
3 增大水泥用量， 水泥用量为 420 kg m 使用抗硫酸盐水泥
表3 项目 水泥 粉煤灰 超细粉煤灰 偏高岭土 细骨料 粗骨料 外加剂 区域地材 28 d 强度不高 早强高热、 无， 需进口 无， 需进口 无， 需进口 细砂， 细读模数约 1．1 泥块含量大， 间断级配 采用欧洲技术
程项目存在的不利因素见表 3 。 结合项目所需特殊混凝土的技术要求和区域地材的
国内材料 品种齐全， 应用广泛 使用极为普遍 主要用于超高层泵送 主要用于高强混凝土 中砂， 细度模数约 2．7 泥块含量较小， 级配较好 种类及功能繁多 不利条件 当地品种单一 当地不用粉煤灰 当地没有 当地没有 当地砂太细 当地石子质量较差 当地需预订
1
1．1
背景
工程概述
阿尔及利亚嘉玛大清真寺位于首都阿尔及尔中轴线
2
标准； （ 7 ） 欧洲实体结构混凝土强度检测标准； （ 8 ） 预制混凝土产品标准。 本项目明确要求所有的设计、 施工和质量控制过程必 须严格执行欧洲标准。 为此， 项目组对涉及到混凝土工程 的欧洲标准进行了整理、 归纳与总结， 见表 1 。 由表 1 可见， 欧洲标准体系十分系统而完整， 从结构 设计到混凝土原材料再到产品生产工艺 、 质量控制与检 验， 形成完成的链条， 确保评定标准的客观性和唯一性。 标 准排除了工程类型的影响， 无论用于何种工程的混凝土， 只要符合欧洲标准， 即可对混凝土进行合法有效地全面评 价。 另外， 与我国混凝土标准体系复杂， 国标、 行业规范、 地 方标 准 并 存， 缺 乏 统 一 性 的 局 面 不 同， 欧洲标准全部由 CEN 组织制定并进行修改， 避免标准不同意导致质量评定 标准混乱的局面。
1．2
欧洲标准体系简介
欧洲混凝土结构技术标准是由混凝土和相关产品技
术委员会（ CEN TC 104 ） 制定， 主要包括以下标准： （ 1 ） 欧洲混凝土结构设计标准； （ 2 ） 欧洲混凝土组成材料成分标准； （ 3 ） 欧 洲 混 凝 土 产 品 的 规 定、 性 能、 生产和合格性 标准； （ 4 ） 欧洲混凝土施工标准； （ 5 ） 欧洲混凝土试验标准； （ 6 ） 欧洲结构和预制混凝土构件的混凝土强度评定
陈
摘
要： 以阿尔及利亚嘉玛大清真寺项目宣礼塔高性能混凝土工程为例， 介绍在欧洲标准体系下， 识别并攻克技术难题， 实现高
性能混凝土配合比设计与施工的过程， 为海外项目尤其是执行欧洲标准的混凝土设计与制备提供技术参考 。 关键词： 欧洲标准体系； 高性能； 混凝土； 设计； 制备 中图分类号： TU528．01 文献标志码： A 3550 （ 2016 ） 03010604 文章编号： 1002-
施工部位 壁式桩 底板 剪力墙
强度等级 C3037 C3037 C5060
工作性能 S5F5 S4F4 S5F6
耐久性能 XA1 XA2 XC1
其他性能 无 核心≤70 ℃ 核心≤70 ℃
主要执行标准 EN206 － 1 EN206 － 1 EN206 － 1 、 EN13670
同时， 项目组对阿尔及利亚区域内的原材料进行全面 调查， 掌握区域原材料的质量状况， 调查结果及与国内工
上， 地处地中海畔。 项目建筑面积 40 万 m ， 包括宣礼塔、 祈祷厅、 伊斯兰学院、 图书馆及文化中心等 12 座建筑， 其 中宣礼塔高 265 m ， 为世界宣礼塔之最。 嘉玛大清真寺建 成后将成为非洲高度最高、 规模最大的建筑， 也将是世界 第三大清真寺， 可同时容纳 36 000 名穆斯林， 将成为阿尔 及利亚重要宗教集会场所， 同时也将成为吸引各国历史学 家、 艺术家、 学者以及旅游者的文化中心。
Design and preparation of high performance concrete under the EN system CHEN Xi1 ，ZHOU Yufei2 ，LIU Yunpeng 3 ，LIU Xinquan4 （ 1．CITIC General Institute of Architectural Design and Research Co． ， Ltd． ， Wuhan 430014 ， China； 2．CSCEC Ready M ix Co． ， Ltd． ， Wuhan 430074 ， China； 3．State Key Laboratory of Silicate M aterials for Architectures， Wuhan University of Technology ， Wuhan 430070 ， China； 4．Hubei Provincial Communications Planning and Design Institute， Wuhan 430051 ， China） Abstract ：Author to the Great M osque of Algeria（ Djama^ ael Djazar） project of high performance concrete engineering as an example ， introduce in the EN system ， identify and capture technical problems， to achieve high performance concrete mix than the process of design and construction， the overseas projects especially executive European standard of concrete design and preparation to provide technical reference． Key words：EN system ；high performance；concrete；design；preparation
混凝土结构设计 － 第 1 部分：总原则和对建筑结构的规定 混凝土结构设计 － 第 1 部分：结构抗火设计 混凝土结构设计 － 第 2 部分：混凝土桥梁设计原则和细部规定 水泥 － 普通水泥的成分、 规定和合格性 混凝土粉煤灰一定义、 规定、 合格性 混凝土硅粉 － 一致性评估 混凝土外加剂一定义、 要求、 合格性 混凝土骨料 混凝土、 灰浆和水泥浆用轻骨料 混凝土拌和水 建筑颜料 混凝土的规定、 性能、 生产和合格性 混凝土施工 新拌混凝土试验 硬化混凝土试验 结构和预制混凝土构件的现场抗压强度评定 钻芯试样 － 抗压试样的取样、 检验和试验 非破损性试验 － 回弹值的测定标准 预制混凝土制品 － 玻璃纤维增强水泥厂进行生产控制的一般规则 表2 特殊混凝土技术要求 力学性能 ≥ 41 M Pa ≥ 41 M Pa ≥ 64 M Pa