大體積承臺混凝土配合比優(yōu)化設(shè)計

1、<p>　　大體積承臺混凝土配合比優(yōu)化設(shè)計</p><p>　　[摘要] ：分析大體積混凝土裂縫產(chǎn)生的主要原因，通過優(yōu)化配合比設(shè)計，在大體積混凝土中摻入粉煤灰、減水劑來減少用水量和水泥用量，有效降低混凝土內(nèi)部因水化熱引起的溫升，來保證大體積混凝土的質(zhì)量。 </p><p>　　[關(guān)鍵詞]：大體積混凝土，配合比，優(yōu)化設(shè)計 </p><p>　　中圖分類號：T

2、U375 文獻標識碼：A </p><p><b>　　1 工程概況 </b></p><p>　　大體積混凝土施工時遇到的普遍問題是溫度裂縫，溫度裂縫主要出現(xiàn)在結(jié)構(gòu)成型之初，由于澆筑初期，水泥的水化作用放出大量水化熱，但由于混凝土表面散熱條件好，因而溫度上升較少，而混凝土內(nèi)部由于散熱條件差，熱量散發(fā)少，內(nèi)部溫度上升較快，體積膨脹，導(dǎo)致形成溫度梯度，形成內(nèi)約束力，結(jié)果

3、混凝土內(nèi)部產(chǎn)生壓應(yīng)力，在表面引起拉應(yīng)力，當這些拉應(yīng)力超出混凝土的抗裂能力時，即會在混凝土表面出現(xiàn)裂縫。后期水泥水化熱基本釋放，混凝土內(nèi)部溫度逐漸降溫，引起混凝土冷卻收縮，再加上混凝土中多余水分蒸發(fā)等引起體積收縮變形，但由于受到基礎(chǔ)或老混凝上的約束，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)結(jié)合面出現(xiàn)拉應(yīng)力。當拉應(yīng)力超過混凝土抗拉強度時，也會在約束面向上形成裂縫。如果溫度應(yīng)力足夠大，可以形成貫穿結(jié)構(gòu)的整體裂縫，影響結(jié)構(gòu)整體使用。 </p><p>

4、　　某獨塔雙索面混凝土斜拉橋，全長250m，橋跨布置為2×25+（110+67+23），其中主橋長度200.0m。主塔承臺共有2座，外形尺寸均為17.25m×17.25m×4.5m，采用C35混凝土，單個承臺混凝土方量為1339.03m3，采用一次澆筑完成的施工工藝，屬大體積混凝土結(jié)構(gòu)。施工時環(huán)境溫度晝夜溫差大，造成混凝土內(nèi)表溫差也大。在這些綜合因素作用下，混凝土內(nèi)部存在產(chǎn)生裂縫的危險，必須采取專門措施防止

5、因為混凝土水化熱溫升而出現(xiàn)的溫度裂縫，以滿足設(shè)計要求，保證大橋的長期安全使用。 </p><p>　　2 原材料選用及配合比設(shè)計 </p><p>　　以降低混凝土內(nèi)部溫升為指導(dǎo)思想，在保證強度的前提下，通過摻加粉煤灰、減水劑來減少用水量和水泥用量，降低水化熱，改善和易性，進行配合比優(yōu)化設(shè)計。 </p><p><b>　　2.1 膠凝劑 </b&g

6、t;</p><p>　　水泥的水化熱是大體積混凝土內(nèi)部熱量的主要來源，由于大體積混凝土截面厚度大，水化熱聚集在混凝土內(nèi)不易散失，控制水泥產(chǎn)生水化熱是控制大體積混凝土內(nèi)部溫度的重要措施。為此，對膠凝材料提出了如下要求： </p><p>　?、俨捎玫退療岬钠胀ü杷猁}水泥。避免使用早強、水化熱較高和C3A含量較高的水泥，水泥中的C3A含量應(yīng)控制在6%～12%之間。 </p>

7、<p>　　②水泥中的氯離子含量應(yīng)低于0.3%；水泥含堿量應(yīng)小于0.6%。 </p><p>　?、鬯嗉毝瓤刂圃?%～6%之間，防止水泥細度過小，從而引起早期發(fā)熱過快，不利于溫控。 </p><p>　　④降低水泥用量，在確保膠凝體總量不變的情況下采用雙摻技術(shù)，即加入粉煤灰及外加劑。粉煤灰采用組分均勻和各項性能穩(wěn)定的Ⅱ級以上優(yōu)質(zhì)粉煤灰，而且燒失量應(yīng)不大于4%，需水量比應(yīng)小于等于

8、95%，以降低用水量；為提高混凝土耐久性和減少用水量，改善混凝土和易性，施工時應(yīng)摻加適量的高效緩凝減水劑，延緩水泥水化熱釋放速度，凝結(jié)時間適當延長，以有效降低水化熱峰值。減水劑的減水率不低于20%，以減少水泥用量，從而降低水化熱。 </p><p>　?、莓斔鄿囟却笥?0℃時，不允許進入水泥儲料罐。同時應(yīng)做到先入罐的水泥先用，以保證水泥有足夠的降溫時間。 </p><p><b&g

9、t;　　2.2 骨料 </b></p><p>　　骨料在大體積混凝土中主要起骨架和填充作用，細骨料以選用中粗砂為佳，粗骨料以滿足泵送性能要求，選取粒徑較大、級配連續(xù)、強度高的骨料。這樣可以獲得較小的空隙率及表面積，從而減少膠凝材料的用量，降低水化熱，減少干縮，減小混凝土裂縫的延展；另外，石灰?guī)r骨料尤其是多棱角的石灰?guī)r骨料可以使混凝土的溫度變形系數(shù)值減小，同時可以使混凝土的極限拉伸顯著提高。 <

10、/p><p>　　根據(jù)上述分析，結(jié)合工程所在地實際情況，配合比設(shè)計時選用的骨料粒徑為5mm～31.5mm，級配連續(xù)。細骨料為中粗砂，細度模數(shù)為2.4～2.6。 </p><p>　　2.3 混凝土配合比設(shè)計 </p><p>　　根據(jù)膠凝劑、骨料、外加劑對大體積混凝土溫度、強度的影響分析，為了減少水泥用量，降低水化熱（每減少10kg水泥用量水化熱升溫可以減低大約1℃～1

11、.2℃），充分利用混凝土后期強度，配合比設(shè)計時，經(jīng)設(shè)計同意，將混凝土28天強度改為45天強度設(shè)計，這樣可以充分利用粉煤灰的后期強度，在規(guī)范允許的范圍內(nèi)盡量采用粉煤灰替代部分水泥，以達到減小水泥用量及混凝土絕熱溫升的目的。 </p><p>　　依據(jù)上述原則，本工程大體積混凝土做了兩個配合比，比較如下： </p><p>　?。?）、基準配合比設(shè)計： </p><p>

12、;　　①試配強度：fcu.0=fcu.k+1.645σ=35+1.645×5=43.225(MPa) </p><p>　　fcu,0--混凝土配制強度(MPa)； </p><p>　　fcu,k--混凝土立方體抗壓強度標準值(MPa)； </p><p>　　σ---混凝土強度標準差(MPa)，σ取5 MPa。 </p><p>

13、;　?、谟嬎闼冶龋篧/C=αa.fce/（fcu,0+αa.αb.fce） </p><p>　　式中：αa，αb--回歸系數(shù)，本次采用碎石澆筑混凝土，按經(jīng)驗取值αa=0.46，αb=0.07 </p><p>　　fce--水泥28d抗壓強度實測值(MPa)，采用P.O 42.5水泥，強度富裕系數(shù)取1.1 </p><p>　　W/C=αa.fce/（fcu,0

14、+αa.αb.fce） </p><p>　　=0.46×42.5×1.1/（43.2+0.46×0.07×42.5×1.1）=0.48 </p><p>　?、塾嬎阌盟浚簃w0按經(jīng)驗選取210（kg/m3），摻高效減水劑1.4%，減水率18%，則：mw0=210×（1－18%）=172(kg/m3) </p>&

15、lt;p>　?、苡嬎闼嘤昧浚?mc=mw0÷W/C=172÷0.48=358(kg/m3) </p><p>　　⑤由于是大體積混凝土，為降低水化熱，摻入20%粉煤灰，可替代水泥用量：358*0.20=72kg </p><p>　?、抻嬎銣p水劑用量：mj=358×1.4%=5.02kg/m3 </p><p>　?、哂嬎闵奥剩?/p>

16、βs0按經(jīng)驗選取40% </p><p>　?、嘤嬎闵笆亓浚O(shè)混凝土密度為2400kg/m3。 </p><p>　　358+ms0+mg0+172+5.02+72=2400 </p><p>　　40%=ms0/（ms0+mg0）×100% </p><p>　　解之得：ms0=717(kg/m3)、mg0=1075(kg/m3

17、) </p><p><b>　?、岢醪脚浜媳龋?</b></p><p>　　水泥：砂：碎石：水：減水劑：粉煤灰=358：716：1075(753+322)：172：5.02：72 </p><p>　　水灰比W/C=0.48，砂率βs0=40%； </p><p>　?。?）調(diào)整配合比，在基準配合比的基礎(chǔ)上水灰比增加

18、0.05，砂率增加1%，則： </p><p>　?、偎冶龋篧2/C2=W/C＋0.05=0.48＋0.05=0.53； </p><p>　?、谏奥剩害聅2=40%＋1%=41%； </p><p>　?、塾盟浚簃w2=172(kg/m3)； </p><p>　?、苡嬎闼嘤昧浚簃c2=mw2÷W2/C2=172÷

19、0.53=325(kg/m3) </p><p>　?、輷饺?0%粉煤灰：325*0.20=65kg </p><p>　　⑥計算減水劑用量：mj2=325×1.4%=4.55kg/m3 </p><p>　?、哂嬎闵笆亓浚O(shè)混凝土密度為2400kg/m3。 </p><p>　　325+ms2+mg2+172+4.55+65=2

20、400 </p><p>　　41%=ms2/（ms2+mg2）×100% </p><p>　　解之得：ms2=751(kg/m3)、mg2=1081(kg/m3) </p><p><b>　　則配合比確定為： </b></p><p>　　水泥：砂：碎石：水：減水劑：粉煤灰=325：752：1082（75

21、7+325）：172：4.55：65 </p><p>　　水泥采用常州盤固P.O42.5、黃砂采用江西中粗砂、碎石采用安徽產(chǎn)5～31.5mm連續(xù)級配碎石、粉煤灰采用諫壁科源粉煤灰、外加劑采用特密斯TMS-Y1型外加劑。粉煤灰摻量占膠結(jié)總量的20%。 </p><p><b>　　3 工程應(yīng)用情況 </b></p><p>　　根據(jù)試拌結(jié)果，二

22、個配合比均能滿足混凝土強度要求，考慮降低大體積混凝土水化熱，選用調(diào)整配合比。每座承臺混凝土澆筑時間為15h左右，施工中采取控制入倉溫度、布設(shè)冷卻水管及外部覆蓋保溫材料，并對混凝土的溫度進行實時監(jiān)測，根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)指導(dǎo)養(yǎng)護工作。本工程承臺模板在混凝土澆筑完成后14d拆除，從承臺外部觀測未發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)性裂縫，承臺大體積混凝土施工取得了較好的效果，達到了預(yù)期目的。 </p><p><b>　　4 結(jié)束語 <

23、/b></p><p>　　大橋主墩承臺大體積混凝土施工中通過優(yōu)化配合比設(shè)計，在大體積混凝土中摻入粉煤灰、減水劑來減少用水量和水泥用量，有效降低混凝土內(nèi)部因水化熱引起的溫升，結(jié)合在混凝土澆筑時采取一定的控制措施，確保混凝土不出現(xiàn)過大的溫度應(yīng)力，避免出現(xiàn)有害裂縫。 </p><p><b>　　[參考文獻]： </b></p><p>　　

24、1、JGJ 55-2000，普通混凝土配合比設(shè)計規(guī)程[S]。 </p><p>　　2、謝偉英、黃順祥、丘慶發(fā)，東沙大橋大體積混凝土配合比優(yōu)化設(shè)計及施工[J]，公路，2007，(1)。 </p><p>　　3、苗春、湯俊、繆小星、馮華君、MIAO&#160;Chun、TANG&#160;Jun、MIAO&#160;Xiao-xing、FENG&#160;H