微膨胀钢管混凝土配合比设计与性能试验

５００ ） １８０
可 以保证 泵送 过程顺 利进 行 ， 大 的气泡存 在 ； 无 另一
施工实践 ， 就微 膨胀 钢管混凝 土的配合 比设 计与性能试 验方 法进行 了研 究。经试 验， 确定 了微 膨胀 钢 管混凝 土 的配 合 比， 混凝土 的工作性能 、 强度和膨胀 率均 满足 设 计及施 工要
表 ２ 混凝土 的工 作性 能试 验结果
坍落度／ 扩展度／ 凝结时 间／ ｈ ａｉ） ｍｍ ｍｍ （ ：ｒ ｎ 配合 比 和易性 初 始 ３ｈ 初 始 ３ｈ 初 凝 终 凝
Ａ ２０ ５ ２０ ４ ６０ ２ ４０ ５ ｌ ：２ ８ ５ １ ：３ ９ ５ 良好
况是混 凝土 处于 钢 管 密封 条 件 下 ， 外 界基 本 上 没 与 有湿度 交换 ， 因而试 验 测得 的混 凝 土 膨胀 率 并 不 能 真实地 反 映钢管 混 凝 土 中核 心 混 凝 土 的膨 胀 情 况 。
Ｒｅ ｅ ｃ ＆ Ａｐ ｉａ ｉ ｎ ｏ ｓ ａｒ ｈ ｐｌｃ ｔｏ ｆＢｕｉ ｎｇ Ｍ ａ ｅ ｉｌ ｌ ｄｉ ｔ ｒａ ｓ
关键词 ： 钢管混凝土 ； 微膨胀 ； 配合 比设计 ； 性能 中图分类号 ：Ｕ ５８ ５ Ｔ ２ ．９ 文献标识码 ： Ａ
和过程调整 ， 又便于分析产生问题的原因。
引言
阳（ ） （ ） 城 翼 城 高速 公 路 是 山西 省 “ 一 五 ” 十 期
间 的重点 工程 ， 东起 晋 阳高速公 路北 音立 交桥 ， 途经
Ｅ
４ ． ２３
５ ７ Ｏ．
６ ４ ５．
３ ４ 混凝 土 限制膨 胀率试 验 结果 ．
根 据 混 凝 土工 作 性 能 和强 度 试 验 结果 ， 步确 初 定 配 比为 Ｃ、 。为 了保 证 混凝 土合 理 的膨 胀 性 能 ， Ｅ 根 据 配 比 Ｃ、 Ｅ配制 混 凝 土 进 行 了限 制膨 胀 率 和 自
产 的 Ｐ・ ２ ５水 泥 。 ０４ ．
（） ２ 矿渣 粉 ： 用 山 西 曲 沃旭 东 建 材 有 限公 司 选
生产 的 Ｓ９ 矿渣粉 。 ５型 （） ３ 粗集 料 ： 用 山 西 沁水 县 龙港 镇 石 料 场 生 采
产的 ５—１ ０ｍｍ和 １ ２ ｍ两个级配合成 的碎石 。 ０— ０ｍ
粉等量替代 ｌ Ｏ％的水泥 ， 膨胀剂等量替代 ｌ ０％ 的
水 泥 。减 水剂 用量 为胶 凝材 料 总量 的 １３％ 。混 凝 ．
土试验 配 合 比见表 １ 。
表 １ 混凝土试验配合 比
序号
ＡＩ
生体积变形试验 。混凝土各龄期限制膨胀率试验结
果 见表 ４和 图 １ 。试 验 结 果 表 明 ， 比 Ｃ、 配 Ｅ混 凝 土
６ ０ ６ ０ ６ ０ ６ ０
７． ８ ７． ８ ７８ ． ７８ ．
６ ０ ６ ０ ６ ０ ６ ０
０ ２ ．９ Ｏ ３ ．Ｏ Ｏ ３ ．ｌ ０ ３ ．Ｏ
胀 率显 著增 加 ， 过 配 比 Ｃ混 凝 土 ， 且 在 后 期 仍 超 并 有 稳定 增 长 ， 明膨 胀 势 能 持 续 增 加 ， 胀 控 制 较 说 膨 好 ； 比 ｃ混凝 土 的 ２ 配 ８ｄ和 ５ 积 膨胀 率 相 当 ， ６ｄ体
浩源化 工有 限公 司生 产 的 Ｆ Ｎ一 ０ ０ Ｄ ９ ０ Ａ萘 系高 效减
水剂 。
１ Ｃ５ Ｏ高 性 能微 膨胀 钢管 混凝 土 配 合 比设计
钢 管混 凝 土 拱桥 的设 计 ， 是充 分 发 挥钢 管 对 核 心 混凝 土 的套 箍作 用 ， 高 钢 管 的 承 载能 力 和 构件 提 的稳定 性 。为 了保 证 钢 管 与 混凝 土 的协 同工 作 ， 钢
在 混凝 土 形 成 明显 强 度后 ， 比 Ｅ混凝 土 的限制 膨 配
Ｂｌ Ｃｌ Ｄｌ Ｅ２
１４ ７ ｌＯ ８ ｌ６ ８ ｌ０ ８
４０ ８ ４０ ８ ４０ ８ ４０ ８
６７ ３ ６５ ３ ６２ ３ ６５ ３
ｌ０ ９ ３ １０ ５ ３ １０ ２ ３ ｌｏ ５ ３
求。
方面 ， 混凝土要具有满足设计要求的强度和膨胀率。
Ｃ５ ０微膨 胀钢 管混 凝 土 的配 合 比设 计 ， 应遵 循 高性能 混凝 土配合 比设计 方 法 ， 即选择水 胶 比 、 矿物 掺 合料 掺量 、 率 、 水 剂 、 胀 剂掺 量 等 参 数进 行 砂 减 膨 配合 比设 计 ， 既可 以科 学 地 指 导混 凝 土 的 实 际施 工
Ｅ
７ｄ
１６ ６
１ ４ｄ
２ｌ ０
２ ｄ １
２ ３ ４
２ ８ｄ
２２ ５
５ ６ｄ
２ ６ ５
４ ５
９ ７
１９ ８
２５ ４
２０ ８
３２ ０
３ ３１
泵送要求。在水胶 比为 ０ ３ 条件下 ， 比Ｅ比配 比 ．０ 配
Ｃ具 有更 好 的缓 凝效 果 和保坍 能 力 。
（） ６ 膨胀 剂 ： 别 采 用 山 西 桑 穆 斯 建 材 化 工 有 分
限公 司生 产 的 Ｅ Ａ—Ｌ复 合 膨 胀 剂 和武 汉 浩 源 化 工
有 限公 司生产 的 Ｕ Ａ—Ｈ 复合膨 胀剂 。 Ｅ
２ ２ 性 能试验 ．
混凝土拌合物坍落度、 扩展度、 凝结 时间、 强度
的测 试 ， 照 ＪＧＥ３—２ ０ 《 按 Ｔ Ｏ ｏ５ 公路 工程水 泥及 水泥
管 中灌注的混凝 土通 常要 求具有体积微膨胀 的特 性， 同时， 了保证结构施 工阶段的安全和施工进 为 度， 对混凝土往往会提出一定 的早强要求。 北深沟特大桥钢管混凝土采用顶升法施工 ， 对
混 凝 土 的流 动性 、 实 能 力 和凝 结 时 间 提 出 了较 高 密
混凝土试验规程》 进行 。对于掺膨胀剂混凝土的限 制膨胀率 的测试 ， 标准方法要求膨胀试件脱模后放 入水 中养护 ７ｄ 然后再转入养护箱 中养护， ， 这与钢 管 混凝 土所处 的实 际环 境 有很 大不 同 ， 场 实 际 情 现
２ 微 膨 胀 混凝 土 的原 材 料 选 择 与 性 能 试 验 ＿ ． １
２ １ 原 材料 选择 ．
阳城 、 沁水两县 ， 终点为沁水 、 翼城交界处的云台山 隧 道 ， 长 ６ ． ｍ， 计 标准 为 山岭 重丘 双 向 ４车 全 ４ ８ｋ 设 道 。位 于沁水 县城 东南 约 ３ ５ｋ ． ｍ处 的北 深 沟特 大
３ ３ 混凝 土强 度试 验结 果 ．
各 配合 比混 凝 土 的 抗 压 强 度 试 验 结 果 见 表 ３ 。 由表 ３可 以看 出 ， 胶 比对 混 凝 土 强 度 有 十分 显 著 水 的影 响 。若 水胶 比采 用 较 小值 时 ， ｝ 土 的单 位 体 昆凝 积用水量减少 ， 造成混凝土工作性 能下降。总体来
的要求 ， 配制满足该桥钢管混凝土结构要求 的混凝 土 的关键 因素是 混 凝 土 的工 作 性 能 和膨 胀 能 力 ， 一
方 面混凝 土 的工 作性 能必 须 良好 ， 凝结 时 间足够 长 ，
・
８・
为 此 ， 们 采用 的 钢 管混 凝 土 限制 膨 胀 率 测 试 方 法 我 是 ： 混 凝 土 灌 注 之 前 ， 钢 管 内 壁 涂 油 ， 铺 设 在 在 并 １层 塑料 薄膜 ， 凝 土 灌 注 之 后 用 薄 膜 将 混 凝 土 包 混
桥是 全线 的控 制性 工程 ， 长 ６ ３ｍ， 桥 ８ 主桥为 ２０ｍ， ６ 为 中承式 钢管混 凝 土 拱 桥 ， 这在 山西 高 等 级 公路 建 设史 上是 首次采 用 ， 是 华 北地 区跨 度 最 大 的钢 管 也
拱桥 。
（ ） 泥 ： 用 山 西新 绛 威 顿水 泥 有 限公 司 生 １水 选
（） ４ 细集 料 ： 用河 南南 阳河 砂 。 采
本 文 从 配 制 微 膨 胀 钢 管 混 凝 土 的关 键 因 素 出
发， 就该桥微膨胀钢管混凝土的配合 比设计与性 能 试 验方法 进行 了研 究 ， 定 了微 膨 胀 钢 管 混 凝 土 的 确
配 合 比。
（） ５ 高效 减 水 剂 ： 别 采 用 山 西 桑 穆 斯 建 材 化 分 工有 限公 司生产 的 Ｆ Ｎ一１ 效缓 凝 减水 剂 和武 汉 Ｄ 高
一
宝
×
甜 澄
Ｂ
Ｃ
２ｏ ０
２０ ３
ｌＯ ４ ０ ６ ８ ４０ ０ １ ： ｌ １ ：２ 干 硬 ６ ０ ７ ５
２０ ２ ５０ ７ ４０ ２ １ ： １ ７ ５ 】 ：２ ８ ０ 良好
Ｄ Ｅ
２０ ２ｏ ６０ ５ ４ ｏ ４０ ３ １ ：４ １ ：０ ７ ０ ９ ５ ２０ ２Ｏ ６０ ５ ４ ２ ４０ ５ １ ：０ ２ ：２ ９ ５ ０ ０
良好 良好
图 １ 混 凝 土 限 制 膨 胀 率
建材 技 术与 应用
８ ２ １ ／ ０ １
・ ９・
３ ５ 混凝 土 自生体 积变形 试验 结果 ．
积膨 胀仍 略有增 加 ， 明混凝 土膨 胀势储 备 丰富 ， 表 后
文章编号 ：０ ９— ４ １ ２ １ ）８— ０ ８— ３ １０ ９４ （０ １ ０ ０ ０ ０
微膨胀钢管混凝土配合比设计与性能试验
口 口 文Ｉ 良 ， 海 涛 （ Ｊ 伟 段 中铁港航 局 第二 工程 有 限公 司 ， 东 广州 广
摘 要： 结合高速公路特 大桥钢 管拱桥微膨胀钢管混凝土 的
看 ， 配 比混凝 土 的 ７ｄ和 ２ 压 强 度 均 可 以满 各 ８ｄ抗
裹密封 ， 使之与外界无湿度交换 ， 混凝土灌注后放置 玻璃 片， 以便于千分表测头的安放。混凝土硬化后 ，
顶部 涂 刷 １层凡 士林 ， 安装 磁性 表 座及 千分 表 ， 并 以
后按龄期读取千分表数值 ， 由测试结果得到 凝土 昆 在钢管约束条件下各龄期的膨胀率。除了限制膨胀 率试验外 ， 为了模拟绝湿条件下混凝土的体积变化 ，
３ １ 混凝 土试 验 配合 比 ．
Ｃ
Ｄ
４ ７ ４．
４ ． ３４
５ ． ３１
５ ２ ２．
６ ２ ５．
６ ４ ２．
考 虑 到 该 工 程原 材料 碎 石 压 碎值 指 标 、 岩 强 母 度 等 因素 ， 用 了较大 用量 的胶 凝材 料 （ ８ ｇ１ 、 选 ５０ｋ／Ｉ Ｔ ６０ｋ／ 。 配制 混凝 土 。选择 了 ３个 不 同的水 胶 比 ０ ｇ ｍ ） （ ．９０ ３ 、． １ 配制 混凝 土 ， ０２ 、．００ ３ ） 砂率 为 ０ ３ 。矿 渣 ．８
表 明后 期膨 胀基 本稳 定 ， 长 幅度 小 。 增
表 ４ 混 凝 土 限制 膨 胀 率 试 验 结 果
配 合 比
１ ｄＣ ６ ８源自３ ２ 混凝 土工 作性 能试 验 结果 ．
限制膨胀率 （ｘ１ ） ０
３ｄ
１６ ２
各 配 合 比混 凝 土 的 工 作 性 能 试 验 结果 见 表 ２ 。 由表 ２可知 ， 比 Ａ、 Ｄ、 配 ｃ、 Ｅ混凝 土 的 出机坍 落度 和 扩 展度 均较 大 ， 动 性 良好 ， 坍 效 果好 ， 以 满 足 流 保 可
同期进 行 了混 凝土 自生 体积 收缩 变形 测 试 。
足设计 要 求 。
表 ３ 混 凝 土 抗 压 强 度 试 验 结 果
配合 比
Ａ
Ｂ
ＭＰ ａ
２ ８ｄ
５ ３ ９．
６８ ９ ．
５ｄ
４３ ２ ．
４ ． ７ ８
７ｄ
５１ ３ ．
５ ． ３ １
３ 试 验 结果
水 胶 比 水 水泥 砂 碎石 矿渣粉 减水剂 膨胀剂
１Ｏ ８ ４ ５ ６ ６ ２ ４ 】０ ７ ４ ５ ８ ７ ５ ． ５ ５ ８ Ｏ ３ ． １
材 料 用 量 ／ ｋ／ ） （ ｇｍ
在 各龄 期均 有一 定 的体积 膨胀 ， 膨胀 率稳 定增 长 。 且
配比 ｃ混凝土的早期膨胀率较配 比 Ｅ混凝土略高 ，