圭塘河大桥拱脚C50钢纤维自流平混凝土的设计与应用

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限制膨胀率
泌水率
3天
28 天
37
78
S14
171 8 %
坍落度 260mm 、扩展度 620mm 、自流密实成型
水中 7 天
01 036 %
水中 28 天
01 027 %
空气中 28 天
01 015 %
0
31 7 钢纤维 选用武汉汉森钢纤维有限公司生产的 SFB - 25
剪切型钢纤维 ,其检测性能如表 6 (规格 :厚 ×宽 × 长 = 01 4mm ×01 4mm ×25mm ,长径比 55 ,形状为异 型 ,材质为 Q195~Q265) 。
3 原材料选择
31 1 水泥 选用湖南省郴州东江金磊水泥有限公司的金磊
P. O421 5 水泥 。各质量检验结果如表 1 :
31 5 泵送剂 上海泰 标 减 水 剂 厂 生 产 的 高 效 缓 凝 泵 送 剂
(AN - 303) ,其技术指标见表 4 。
表 4 泵送剂技术指标
减水剂 ( %)
因此 ,要求采用现代混凝土技术 ,在严格的质量 管理条件下制成高性能混凝土 ,保证耐久性 ,工作 性 ,各种力学性能 ,体积稳定性以及经济合理性 。 21 2 C50 碎石钢纤维自流平混凝土的材料组成
一般常用标号较高的硅酸盐水泥或普通硅酸盐 水泥 。要选用质地坚硬 ,级配良好的碎石 。必须采
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[关键词 ] 钢纤维混凝土 自流平混凝土 配合比设计
1 概述 圭塘河大桥位于长沙市 。主桥桥面总宽度为
321 4 米 ,主桥跨径为 78 米 。主桥上部结构采用 78 米跨径的 C50 预应力钢筋混凝土下承式拱桥 。
主桥拱圈混凝土浇筑分拱脚混凝土和拱圈混凝 土两种 。其中拱脚部分图纸设计为 C50 碎石钢纤 维混凝土 ,考虑到拱脚钢筋比较密集 ,且形状成三角 形 (如图 1) ,机械振捣难于工作 ,经设计院 、业主和 施工方共同商议 ,决定采用 C50 钢纤维自流平混凝 土 ,配合人工插扦进行浇筑密实 。
图1
2 混凝土性能要求 21 1 钢纤维自流平混凝土性能要求
钢纤维混凝土是用一定量乱向分布的钢纤维增 强的以水泥为粘结料的混凝土 ,它除具有普通混凝
土一般性能外 ,还具有弯拉强度高 ,抗裂 、抗疲劳 、耐 磨 、抗冲击性能好的特点 ,可取代钢筋 ,减薄结构物 厚度 ,加大缩缝间距 ,缩短施工周期 ,提高工程质量 , 降低工程维修费用 ,延长工程使用寿命 。
表面无油污和影响
影响纤维与砼粘结
纤维与砼粘结的杂
的杂 质 , 粘 连 片 严 重锈蚀的纤维铁粉
质粘 结 片 , 严 重 锈
蚀的纤维铁粉及杂
与杂质总质量 ≯
质的总质量 < 1 %
1%
综合以上混凝土配合比的设计要求和图纸规定 的钢纤维 、自流平剂最低掺量要求 ,确定配合比设计 中的各材料参数和用量 。
a 、水灰比的计算 : 东江金磊 P. O421 5 型号的水泥是国家免检产 品 ,该水泥的 28 天实测强度均能达到 50M Pa ; 求得水灰比 :w/ c = 01 37 b 、胶凝材料的用量 :初步确定胶凝材料的总量 为 496kg/ m3 ,其中水泥 426kg ,粉煤灰为 70kg 。 c 、GMA 无收缩自流平剂 ,该产品具有补偿收 缩等几重功效 ,我们将此产品外掺 ,确定掺量为胶凝 材料量的 16 % ,即 (426 + 70) ×16 % = 79kg 。 d 、实际用水量 :496 ×01 37 = 183kg 。 e 、砂石用量 :假定该混凝土容重为 2450kg/ m3 , 砂石总量即为 2450 - 426 - 70 - 79 - 183 = 1692kg , 该混凝土的砂率取 45 % ,所以砂的用量为 1692 × 45 % = 761kg ,石子的用量为 1692 - 761 = 931kg 。 f 、钢纤维用量 :图纸设计掺量为砼体积的 1 % , 即每方 78kg 。 g 、AN - 303 高效缓凝减水剂的用量 :该减水剂
自流平混凝土是由水泥 、砂石 、掺合料 、超塑化 剂等混合配制而成 ,加水拌合后即可泵送施工 。它 具有良好的流动性 ,在自重作用下能够自流平 ,自密 实 ;具有良好的均匀性和稳定性 ,在流态时不泌水 , 不起泡 ;硬化后体积稳定性好 ,不产生收缩裂缝 ;初 凝时间较长 ,终凝时间较短 ,具有较高的早期强度 ; 表面平整 、耐磨性好 ;与基层材料黏结力较强 。自流 平混凝土不需振捣 、抹平 ,可自流平 ,硬化后便形成 平整耐磨的表面 。这种材料可用于泵送施工 ,因此 节约劳力和施工费用 ,提高施工效率和质量 ,加快工 程进度 。
该 C50 钢纤维自流平混凝土的计算配合比即 为表 7 所示 。
表 7 C50 钢纤维自流平混凝土配合比 (kg/ m3 )
金磊 P. 0421 5 粉煤灰 水 砂 石 GMA 钢纤维 AN - 303
426
70 176 761 931 79
78
101 35
5 根据表 7 所计算配合比 ,适当调整水灰比 ,分三 组进行混凝土试配 (见表 8)
245
640 良好 81 6
761 4 771 5 781 7
6 根据表 9 的试配结果 ,报甲方 、监理 、施工方共同 审查后认可 ,确定最终混凝土配合比 (表 10)
表 10 最终混凝土配合比 (kg/ m3 )
金磊 P. O421 5 粉煤灰 水 砂 石 GMA 钢纤维 AN - 303
426
钢纤维自流平混凝土综合钢纤维混凝土和自流 平混凝土各自的特点 ,使得它不但具有抗拉强度 、抗 裂 、抗疲劳 、耐磨 、抗冲击性能好的特点 ,还必须具备 良好的流动性 、均匀性和稳定性 。钢纤维自流平混 凝土自身的特点和要求决定了混凝土配合比设计的 难度 。首先是对各种原材料的选择有严格的要求 , 需要合适的水泥 、集料 、掺合料及外加剂 ;其次配合 比设计必须解决大流动性与稳定性 ,早强与缓凝 ,收 缩与膨胀这三大问题 。
泌水率比 ( %)
含气量 ( %)
抗压强度比 ( %) 收缩比 3 天 7 天 28 天 /
17
82
31 5
128 120 115 121
对钢筋锈蚀作用
固体含量 ( %)
水泥净浆 流动度
凝结时间差 ( min)
初凝 终凝
无锈蚀
361 6
185mm 190 95
表 1 水泥检验结果
烧失量 氧化镁 三氧化硫 细度 ( %) ( %) ( %) ( %)
·3 4 ·
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2006 年第 1 期
(B) 混凝土设计抗折强度 : 61 5 ×11 15 = 71 5M Pa (C) 混凝土和易性要求 :坍落度 240~260mm , 扩展度 ≥600mm ,粘聚性良好 ,保水性良好 。 (D) 限制膨胀率 ,水中 7 天 ≥01 025 % ,水中 28 天 ≥01 020 % ,空气中 28 天 ≥01 010 %。
1999 标准规定钢纤维混凝土采用的粗集料粒径不 宜大于 20mm 或钢纤维长度的 2/ 3 。) 其颗粒级配列 于表 2 ,压碎指标值 71 3 % ,含泥量 01 8 %。
筛孔 ( mm) 累计筛余 ( %)
表 2 碎石筛余
261 5 191 0 91 5
0
5
72
41 75 92
21 36 97
表 8 来自百度文库混凝土试配配合比 (kg/ m3 )
配合比 金磊 粉煤 编号 P. O421 5 灰 水 砂 石 GMA 钢纤维 AN - 303
1#
426 70 178 761 931 79
78 101 35
2#
426 70 176 761 931 79
78 101 35
3#
426 70 174 761 931 79
表 6 钢纤维检验结果
检测项目
标准要求
检测结果
长度偏差 ( %)
≯±10
51 6
截面尺寸偏差 ( %)
≯±10
81 7
长径比偏差 ( %)
≯±10
91 2
形状合格率 ( %) 抗拉强度 ( MPa) 90°弯曲不断率 ( %)
弯折性能
外观
≮90
98
≮380
810
≥90
100
合格
合格
表面不得有油污和
78 101 35
试配结果如表 9
表 9 试配结果
编 初始坍 1h 后坍 扩展度 和易 28 天抗折 28 天抗压 号 落度 ( mm) 落度 ( mm) ( mm) 性 强度 ( MPa) 强度 ( MPa)
1 # 255 2 # 260 3 # 250
250
640 良好 81 4
240
620 良好 81 5
4 混凝土配合比设计
根据图纸设计要求和浇筑部位的特殊性 ,配合 比设计主要解决混凝土抗压强度 、抗折强度 、和易性 和限制膨胀率 。
(A) 混凝土设计抗压强度为 : fcu ,o = 50 + 11 645 ×6 = 591 8M Pa
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111 3
96
61 2
75
31 6 无收缩自流密实剂 湖南大 学 新 型 工 程 材 料 研 究 所 研 制 开 发 的
GMA 混凝土自流平剂 ,可自流密实成型 ,且硬化过 程无收缩 ,与旧混凝土界面粘结相当好 ,其主要性能 如表 5 。
表 5 掺用 GMA 自流平剂混凝土的性能
混凝土强度 值 ( MPa) 抗渗标号 减水率 工作性
掺量通过试验确定 ,从低到高调整掺量 ,使新拌混凝 土的初始坍落度达到预期的 260mm ,此时掺量即为 该外加剂的掺量 ,确定为胶凝材料加 GMA 自流平 剂总 量 的 11 8 % , 即 ( 496 + 79 ) ×11 8 % = 101 35 kg/ m3 ,因该外加剂的固体含量为 35 % ,所以该混凝 土的配合比用水量调整为 :183 - 101 35 ×(1 - 35 %) = 176kg 。
稠度
初凝 ( min)
终凝 ( min)
21 65 安定性 沸煮法 合格
11 15 21 32 21 1
抗折强度 ( MPa)
3d
28d
51 2
81 4
261 8
175
425
抗压强度 ( MPa)
3d
28d
271 5
511 3
31 2 碎石 采用 5~20mm 级配碎石 , (依据 J G/ T3064 -
70 175 761 931 80
78 101 35
该配合比的试验结果 (表 11)
7 混凝土浇筑前的准备工作
为确保混凝土浇筑的顺利及万无一失 ,我公司 倡议联合甲方 、监理 、施工各单位在一起开了技术交
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2006 年第 1 期
商品混凝土 Beto n Chinese Editio n ———Ready - mixed Co ncrete
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用中粗砂 ,在保证工作性的前提下选择最优砂率 。 在混凝土内按体积掺入一定数量的钢纤维 。拌制用 水不得含有影响水泥正常凝结与硬化的有害杂质 。 为了保证混凝土具有良好的流动性 、均匀性和稳定 性 ,还需掺入免振捣混凝土自流平剂 。并掺入高效 缓凝减水剂 ,以减少用水量 ,减少坍塌度经时损失 , 延缓凝结时间和提高早期强度 ,减少生产成本 。
31 3 砂 采用湖南湘江湘阴段中粗砂 ,细度模数 21 8 ,含
泥量 01 6 %。 31 4 粉煤灰
湘潭火力发电厂粉煤灰 ,材料质量达到 Ⅱ级粉 煤灰要求 ,其技术指标见表 3 。
表 3 粉煤灰技术指标
细度 (45μm , 方孔筛筛余) ( %)
需水量比 烧失量
( %)
( %)
28 天抗压 强度比 ( %)
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商品混凝土 Beto n Chinese Editio n ———Ready - mixed Co ncrete
2006 年第 1 期
圭塘河大桥拱脚 C50 钢纤维自流平混凝土的 设计与应用
胡庆军 戴恩梁 (湖南中辉混凝土有限公司 ,湖南长沙 ,410009)
[摘要 ] 本文简单描述了圭塘河大桥拱脚混凝土浇筑的特殊性 ,重点介绍 C50 钢纤维自流平混凝土的 设计试验过程 。
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