忻保五标高性能混凝土配合比应用.doc

忻保五标高性能混凝土的配合比设计与应用 摘要：高性能混凝土是最近十几年出现的混凝土新品种也是至今为止性能最为完善的混凝土今后它将会逐步替代普通混凝土在绝大多数的各类建筑物中使用。硅作为掺和料能够大幅度提高混凝土的性能同时也变废为宝减少了环境污染。 随着混凝土技术的发展以及工程的需要，使用的混凝土不仅强度要求在提高，混凝土的综合性能需求也在发展。特别是近年来，越来越多的大跨径桥梁、高层建筑、高速铁路等工程的修建和使用，高性能混凝土的需求越来越大。高性能混凝土一词是从英文Hight Performance Concrte (HPC)翻译过来的。 关于高强混凝土与高性能混凝土的关系，我们赞同吴中伟院士的观点：高强混凝土不一定是高性能混凝土，高性能混凝土不只是高强混凝土，而是包括各种强度等级的混凝土，其应用范围十分广泛。这也正是高性能混凝土成为混凝土发展方向的重要原因。由于新的桥梁工程的结构设计提出了设计使用年限为100年的要求，对混凝土结构而言，就需要明确其耐久性指标，从而在施工过程中进行有效控制。 二、工程概况 忻州至保德高速公路项目位于山西省中北部的忻州市境内，是山西省高速公路网规划的“人字骨架、9横9环”高速公路网主骨架第三横（五台长城岭至保德）的重要组成部分，途径忻府区、静乐县、宁武县、可岚县、保德县五个（区）县，路线终点跨黄河与陕西境神木至府谷一级公路相连，路线全长191.451公里。我公司承建的第五合同段起点桩号为K29+600，终点桩号为K32+600，全长3公里。本合同段共有大桥984米/4座，上部均采用30米后张法预应力混凝土箱梁，先简支后连续结构，混凝土强度等级C50, 共需预制260片箱梁。根据工程量大以及工程结构质量要求高的特点，必须配制出具有高流动性、高耐久性的高性能混凝土，以满足结构物施工的需要。 三、高性能混凝土的设计思路 基于抗裂和耐久性考虑，“大掺量矿物掺和料+高性能外加剂”是配制预应力混凝土箱梁高性能混凝土的主要技术路线。 混凝土的强度和耐久性在很大程度上取决于混凝土混合物的一系列性质，因为它最终能确定混凝土硬化后的结构是否密实，以及与密实密切相关的混凝土强度、抗渗性、抗冻性等。 高性能混凝土是在传统混凝土中加入了超塑化剂和其他外加剂以及矿物掺料(如粉煤灰等)，采用低水胶比制作而成的，具有较高的力学性能(如抗压、抗折、抗拉强度)、高耐久性(如抗冻融循环、抗碳化和抗化学侵蚀)、高抗渗性等特性。 混凝土配合比设计过程包括两个相关步骤：①选择混凝土的适宜组分（水泥、集料、水、外加剂、掺和料）；②求出它们的相关数量或比例，使之尽可能地配置出工作性、强度和耐久性合适的混凝土。虽然事实上许多混凝土的性质很重要，但传统的配合比设计方法，大都以混凝土的某一指定工作度和某一龄期时达到的抗压强度为基准，这在高性能混凝土设计中是远远不够的。 高强混凝土并不等同高性能混凝土，其原因是高强混凝土存在令人担忧的耐久性问题：①高强混凝土生产要求非常严格，人为因素、机械拌和作业因素影响较大，稍有不慎则可带来质量隐患；②水泥用量大，早期水化热高、后期收缩大，具有明显的脆性，给结构的耐久性和安全性带来很大的威胁。针对上述问题，国内国外许多专家和工程技术人员正致力于高强高性能混凝土的研究，同时适宜于高性能混凝土施工的新材料、新工艺、新技术也不断问世。高性能混凝土的设计不仅基于强度，而更主要的是基于混凝土的耐久性，它要求：①混凝土应有较小的体积变形，硬化早期具有较小的水化热，后期收缩小；②具有良好的施工性能，拌和浇注时自流平、自密实，使其质量不受或很少受人工操作的影响。 四、高性能混凝土配合比试验 为确保桥梁主要承重结构能满足 100 年使用期的要求，桥梁结构所用工程材料必需符合国家和部门的有关标准和规范，砼结构所采用的混凝土应满足耐久性混凝土的要求。 对预应力箱梁混凝土来说，混凝土本体的抗裂性是首要考虑的因素，基于对水化热和体积稳定性的考虑，决定了选择粉煤灰和硅粉作为辅助胶凝材料，在满足设计要求的情况下，尽可能降低水泥用量并限制水泥浆体体积，在满足流动度要求的前提下，通过优选高效减水剂的品种与剂量，尽可能降低混凝土的水胶比。现预应力混凝土箱梁所采用的高效减水剂必须具有低收缩、减水效果好、保坍、增强性能的高性能外加剂。 在箱梁预制施工中，原材料的选择是基础，也是高性能混凝土质量保证的关键之一。原材料主要包括水泥、骨料、掺合料(粉煤灰、硅粉)、外加剂，以及工程用水等，对预制箱梁高性能混凝土原材料的选择及技术要求主要有以下几种。 高性能混凝土的配制与试验： 1、水泥 配制预制箱梁高性能混凝土，水泥应选用强度等级不低于42．5级的低水化热和低碱含量普通硅酸盐水泥，其技术要求应满足国家标准的规定。本合同段采用阳美亚美P.O52.5.