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C30P12F100抗凍大體積泵送混凝土配合比設(shè)計(jì)與質(zhì)量控制

時(shí)間日期：2009-4-14 已被閱讀次：[9875]

蔡慶曉　李統(tǒng)彬　黃仕階

　　[摘　要]　本文主要介紹C30P12F100抗凍大體積泵送混凝土的配合比設(shè)計(jì)試配及工程應(yīng)用情況。
　　　　　　　應(yīng)用雙摻Ⅱ級(jí)活性粉煤灰和KJ－70AL引氣緩凝高效減水劑技術(shù)，解決了C30P12F100
　　　　　　　大體積泵送混凝土施工中水化熱高、抗?jié)B、抗凍等綜合難題，并通過(guò)采取嚴(yán)格的質(zhì)
　　　　　　　量控制措施，確保施工的順利進(jìn)行和工程質(zhì)量。
　　[關(guān)鍵詞]　大體積；抗?jié)B；抗凍；泵送混凝土；配合比設(shè)計(jì)；質(zhì)量控制；工程應(yīng)用

　　1.引言
　　抗凍混凝土在我國(guó)北方省區(qū)的應(yīng)用已非常普遍，抗凍等級(jí)高達(dá)F150以上的高抗凍混凝土也已在大量土木工程中應(yīng)用，實(shí)踐說(shuō)明對(duì)提高混凝土結(jié)構(gòu)抗凍耐久性發(fā)揮了極其重要的作用。大量文獻(xiàn)資料介紹，在混凝土摻入引氣劑，使混凝土中引入大量微小穩(wěn)定封閉的氣泡，是確�；炷链蠓鰪�(qiáng)抗凍能力的最常用的技術(shù)措施。
　　抗凍混凝土在在我國(guó)華南省區(qū)的應(yīng)用較為少見(jiàn)，尤其是廣東省珠江三角洲地區(qū)常年氣溫都在零度以上，因?yàn)闆](méi)有凍融危害，絕大多數(shù)的混凝土工程都不考慮抗凍融性能。作者所工作的公司憑著良好的信譽(yù)接到了生產(chǎn)液態(tài)氮為主的佛山德力梅塞爾氣體有限公司180TPD液體空分項(xiàng)目工程，其中分餾塔冷箱底設(shè)備基礎(chǔ)是長(zhǎng)16m×寬10m×高3.8m的大體積混凝土基礎(chǔ)，混凝土的設(shè)計(jì)與施工要求為：強(qiáng)度為C30、抗?jié)B等級(jí)P12和抗凍等級(jí)F100（即C30P12F100），采用泵送施工，一次性連續(xù)澆筑成型。
　　該工程的混凝土配合比設(shè)計(jì)難點(diǎn)是同時(shí)考慮混凝土可泵性、大體積水化熱以及滿足強(qiáng)度的前提下保證混凝土的含氧量5％～7％、降低水膠比、降低水泥用量等，以滿足結(jié)構(gòu)抗凍、抗?jié)B、抗裂、耐久性等問(wèn)題。根據(jù)以上綜合要求，我們采取了以就近取材經(jīng)濟(jì)合理原則，采用了珠海電廠的優(yōu)質(zhì)Ⅱ級(jí)粉煤灰和廣東柯杰外加劑科技有限公司的KJ－70AL引氣緩凝高效減水劑進(jìn)行C30P12F100抗凍大體積泵送混凝土的配合比設(shè)計(jì)試驗(yàn)，并將試驗(yàn)研究的成果應(yīng)用于工程上并取得了很好的效果。現(xiàn)將C30P12F100設(shè)計(jì)與工程應(yīng)用的一些經(jīng)驗(yàn)介紹給廣大工程技術(shù)人員，尤其是南方的工程技術(shù)人員，供參考和探討。
　　2.原材料的選用
　　2.1 水泥
　　采用韶峰P•O42.5旋窯水泥，該水泥水化熱較低，質(zhì)量穩(wěn)定，其技術(shù)性能指標(biāo)見(jiàn)表1。
2.5 外加劑
　　通過(guò)摸索試驗(yàn)選用廣東柯杰外加劑科技有限公司生產(chǎn)的柯杰（KE JIE）牌KJ－70AL引氣緩凝高效減水劑。該產(chǎn)品是以KJ高效減水劑（脂肪族羥基磺酸鹽高縮合物）為主份，并由增強(qiáng)、引氣、緩凝等分精制而成的高性能引氣緩凝高效減水劑。具有引氣量適中、減水率高、保塑效果好、對(duì)水泥品種適應(yīng)性好等性能。其減水率（≥18％）與坍落度損失（≤60mm/h）符合日本高性能AE減水劑標(biāo)準(zhǔn)（JISA6204－1995）的要求。其優(yōu)良的緩凝性能及在混凝土中引入微小穩(wěn)定封閉氣泡的性能，對(duì)延緩混凝土水化放熱峰值和抗凍能力有明顯效果。表5為摻量為1.5％時(shí)的混凝土性能指標(biāo)檢驗(yàn)結(jié)果。
3.混凝土的配合比設(shè)計(jì)
　　依據(jù)《普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》JGJ55－2000，抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差取σ=6.0MPa，強(qiáng)度保證率95％，則C30混凝土配制強(qiáng)度為39.9MPa，粉煤灰(F)取代水泥率20％，超量替代系數(shù)取k=1.6，KJ－70AL引氣緩凝高效減水劑的摻量為1.5％，為確保F100的抗凍等級(jí)試配時(shí)抗凍等級(jí)按F150考慮，根據(jù)規(guī)程，抗凍混凝土的含氣量根據(jù)粗骨料的狀況控制在5％≤A≤7％范圍為宜，水膠比不大于0.50，對(duì)照以上的指標(biāo)，參考以往C30P12的成功經(jīng)驗(yàn)，計(jì)算得出C30P12F100混凝土配合比（見(jiàn)表6）進(jìn)行試配。
4.試配結(jié)果與分析
　　根據(jù)試配結(jié)果（見(jiàn)表7），3組配合比的坍落度、1h坍落度損失、含氣量、可泵性及強(qiáng)度、抗摻性能、抗凍性能都能滿足施工要求，根據(jù)GB50208－2002《地下防水工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》，摻有活性摻合料最低水泥量不應(yīng)小于280kg/m3的要求，取03編號(hào)配合比，并將水泥用量及用水量做少量調(diào)整為C:F:S:G:W:Ad=280:111:740:1109:160:5.86，對(duì)該配合比進(jìn)行了3次的重復(fù)性試驗(yàn)驗(yàn)證，28d抗壓強(qiáng)度為42.4～43.8MPa，其平均值43.0MPa大于配制強(qiáng)度39.9MPa，坍落度為130～170mm，1h后坍落度為115～150mm，可泵性良好，含氣量為5.3～6.2％，重復(fù)性試驗(yàn)結(jié)果表明，該配合比穩(wěn)定可行并滿足要求，確定為工程施工用的最終配合比。假定當(dāng)時(shí)施工溫度為25℃，估算配合比水化熱最高溫升，最高溫度計(jì)算達(dá)65℃以上，應(yīng)采取相應(yīng)的措施對(duì)溫差進(jìn)行控制。
5.質(zhì)量控制措施
　　為確保C30P12F100抗凍大體積泵送混凝土的工程質(zhì)量，采取了如下嚴(yán)格的質(zhì)量控制措施。
　　5.1原材料控制
　　5.1.1水泥
　　質(zhì)量要穩(wěn)定，批量足夠大，一次性進(jìn)貨儲(chǔ)存，保證水泥的安定性合格，應(yīng)用試驗(yàn)室統(tǒng)計(jì)1d～28d快速試驗(yàn)推算強(qiáng)度曲線推算28天強(qiáng)度不低于統(tǒng)計(jì)值，否則及時(shí)調(diào)整混凝土的配合比。
　　5.1.2砂
　　控制細(xì)度模數(shù)2.4～2.8，含泥量≤1％，泥塊含量≤0.5％，其中通過(guò)0. 315篩孔的顆粒含量不于15％。其他性能指標(biāo)符合《普通混凝土用砂質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)及檢驗(yàn)方法》JGJ52－92的規(guī)定。
　　5.1.3碎石
　　選用連續(xù)級(jí)配的5－31.5mm花崗巖碎石，針片狀含量≤10％，含泥量≤1％，泥塊含量≤0.5％，其他性能指標(biāo)符合《普通混凝土用碎石或卵石質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)及檢驗(yàn)方法》JGJ53－92的規(guī)定。
　　5.1.4粉煤灰
　　控制45μm篩余≤18％，需水量比≤105％，其他指標(biāo)不得大于規(guī)范Ⅱ級(jí)粉煤灰的技術(shù)要求，實(shí)際生產(chǎn)上全部選用珠海電廠的粉煤灰，并且逐車(chē)檢驗(yàn)，以確保性能滿足要求。
　　5.1.5外加劑
　　生產(chǎn)前按供應(yīng)量一次性備好材料，再抽樣做適應(yīng)性試驗(yàn)，檢測(cè)外加劑減水率、比重及含氣量，與原試驗(yàn)比較，如有顯著差異，應(yīng)立即查找原因，及時(shí)排除。
　　5.2計(jì)量和攪拌控制
　　生產(chǎn)前對(duì)電子稱(chēng)進(jìn)行自校，確保計(jì)量準(zhǔn)確，生產(chǎn)中控制砂、石稱(chēng)量誤差±2％以?xún)?nèi)，粉料及外加劑、水控制稱(chēng)量誤差在±1％以?xún)?nèi)。實(shí)際生產(chǎn)中，攪拌設(shè)備使用丹麥產(chǎn)的SKAKO 2m3立軸行星逆流強(qiáng)制式攪拌機(jī)，稱(chēng)量系統(tǒng)采用珠海志美的CB2800自動(dòng)控制系統(tǒng)，將原材料一次性?xún)?chǔ)存于生產(chǎn)線的各儲(chǔ)倉(cāng)中，攪拌時(shí)間控制在45s。
　　5.3出廠檢驗(yàn)控制
　　對(duì)每車(chē)混凝土出廠前進(jìn)行坍落度檢查，首車(chē)出廠的混凝土必須檢測(cè)含氣量，后出廠的混凝土按抽檢頻率對(duì)含氣量進(jìn)行檢測(cè)，合格后才能出廠，并作為現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)含氣量的參考值。混凝土裝料前要注意滾筒不能積水，保持中速(5～8轉(zhuǎn)/min)裝料，運(yùn)輸過(guò)程中慢速轉(zhuǎn)動(dòng)(1～4轉(zhuǎn)/min)，至現(xiàn)場(chǎng)卸料前快速轉(zhuǎn)動(dòng)(9～12轉(zhuǎn)/min)不少于60s，方才卸料，以免混凝土離析。
　　5.4現(xiàn)場(chǎng)控制
　　混凝土到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)后，由攪拌站派駐現(xiàn)場(chǎng)的技術(shù)員對(duì)混凝土進(jìn)行抽檢，最主要的項(xiàng)目為含氣量，必須確保含氣量在5％～7％范圍，并對(duì)坍落度小的混凝土，摻加適量的外加劑(一般每m3混凝土不超過(guò)0.5kg)，快速轉(zhuǎn)動(dòng)攪拌均勻后才卸料，泵送過(guò)程中，保證連續(xù)性，但控制泵送的速度不能太快，泵機(jī)保持低壓，若混凝土供應(yīng)不及時(shí)，要保持混凝土泵每隔3～5min來(lái)回反復(fù)泵送2～3次，防止管內(nèi)混凝土離析堵管。
　　5.5施工控制
　　5.5.1施工時(shí)，為保證混凝土的入模溫度盡量低，所有的砂、石在施工前均用自來(lái)水淋濕降溫，選擇傍晚至次日拂曉這段時(shí)間為澆筑混凝土。
　　5.5.2采用兩臺(tái)車(chē)泵，同時(shí)泵送混凝土，保證下層混凝土初凝前，被上層新料混凝土覆蓋。
　　5.5.3分四層澆筑，每層的澆筑高度約80～100cm，但澆筑的速度不能太快，控制在1.5～2.5h左右一層，讓已澆筑混凝土內(nèi)部骨料的沉降大致穩(wěn)定。同時(shí)，注意振搗的深度和間距，防止過(guò)振和漏振。
　　5.5.4在結(jié)構(gòu)中預(yù)埋測(cè)溫管，終凝后，每4h測(cè)量混凝土內(nèi)部最高溫度和表面溫度，根據(jù)溫差及時(shí)調(diào)整養(yǎng)護(hù)措施，將內(nèi)外最高溫差控制在25℃以?xún)?nèi)。
　　混凝土澆筑完畢后，在初凝后、終凝前加強(qiáng)二次、三次抹面，以消除表面龜裂縫，并注意覆蓋濕麻布，保濕養(yǎng)護(hù)，同時(shí)在混凝土上表面四周砌15cm高的磚池。24h后拆除側(cè)模，并在混凝土的側(cè)面基坑及頂面開(kāi)始蓄水，每1m間隔設(shè)一加熱棒，根據(jù)混凝土內(nèi)外溫度，控制內(nèi)外最高溫差在25℃以?xún)?nèi)。
　　6.工程應(yīng)用實(shí)例
　　佛山德力梅塞爾氣體有限有限公司180TPD液體空分項(xiàng)目工程分餾塔冷箱底設(shè)備基礎(chǔ)是長(zhǎng)16m×寬10m×高3.8m的大體積混凝土基礎(chǔ)，混凝土量為608m3�；炷恋脑O(shè)計(jì)指標(biāo)為C30P12F100，采用泵送施工，一次性連續(xù)澆筑成型。施工當(dāng)日為陰天天氣，氣溫21℃～24℃，相對(duì)濕度為56％82％。由于采取了嚴(yán)格的質(zhì)量控制措施，確保了施工的順利進(jìn)行和工程質(zhì)量。C30P12F100抗凍大體積泵送混凝土坍落度穩(wěn)定，1h坍落度幾乎沒(méi)有損失，流動(dòng)性、粘聚性、可泵性良好，凝結(jié)時(shí)間和抗凍混凝土的關(guān)鍵控制項(xiàng)含氣量數(shù)據(jù)都符合設(shè)計(jì)施工要求，在施工過(guò)程中，未出現(xiàn)堵塞泵管等不良現(xiàn)象�；炷帘砻嫫秸�，未發(fā)現(xiàn)溫度收縮裂縫、蜂窩麻面等缺陷，用慢凍法測(cè)試的抽檢試件經(jīng)150次凍融循環(huán)后，強(qiáng)度損失率為14.6％<25％，平均失重率為2.19％<5％，表明混凝土抗凍融能力大于F150�；炷列阅軝z驗(yàn)結(jié)果匯總見(jiàn)表8。按《混凝土強(qiáng)度檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》(GBJ107－87)混凝土強(qiáng)度評(píng)定為優(yōu)良�；炷羶�(nèi)外溫度控制曲線如圖1所示。曲線表明，水化放熱峰值出現(xiàn)的時(shí)間被延緩至5－6天，最高溫升為73℃，由于采取了切實(shí)可行的溫控措施，混凝土內(nèi)外最高溫差<25℃，保證了混凝土不因溫度應(yīng)力導(dǎo)致結(jié)構(gòu)開(kāi)裂。工程目前已投入生產(chǎn)應(yīng)用，經(jīng)半年的質(zhì)量跟蹤滿足設(shè)計(jì)生產(chǎn)的使用要求，效果良好。7.結(jié)語(yǔ)
　　7.1混凝土配合比采取摻優(yōu)質(zhì)Ⅱ級(jí)粉煤灰和引氣緩凝高效減水劑等措施，使混凝土的坍落度損失減少，可泵性提高，混凝土的粘聚性保水性得到顯著改善，降低了水化熱，延緩了水化放熱峰值出現(xiàn)的時(shí)間，確保施工的順利進(jìn)行和工程質(zhì)量，大大提高了混凝土的抗裂能力。
　　7.2摻入KJ－70AL引氣緩凝高效減水劑能大幅度降低混凝土單位用水量和引入大量微小穩(wěn)定封閉的氣泡，這對(duì)混凝土的抗凍融、抗?jié)B透能力大幅度增強(qiáng)起到了極其重要的作用，因此抗凍融混凝土設(shè)計(jì)與施工摻加優(yōu)良性能的引氣劑技術(shù)措施是最有效最方便的方法。
　　7.3通過(guò)對(duì)原材料和出廠檢驗(yàn)、運(yùn)輸、現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)的嚴(yán)格把關(guān)，施工過(guò)程又采取分層澆筑、控制施工節(jié)奏、2～3次抹面以消除表面微裂縫，蓄水、加熱控制溫差等措施配合，是C30P12F100抗凍大體積泵送混凝土能夠較好地滿足工程設(shè)計(jì)、使用要求的重要環(huán)節(jié)。
　　參考文獻(xiàn)
　　1.中華人民共和國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn).普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程.JGJ/T55－2000
　　2.匡楚勝，黃仕階，等.應(yīng)用新型高性能引氣減水劑提高商品混凝土耐久性.混凝土，2003

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