C80高性能混凝土的研究与应用

文摘   2024-10-13 07:03   河南  

0引言

高性能混凝土是一种新型的建筑材料,它以优异的性能在建筑工程中发挥着越来越重要的作用。相比于普通混凝土,高性能混凝土通过控制其中水泥的含量、粘结材料的种类以及颗粒级配等因素,提高了其工作性能、抗压强度和耐久性,且相对更加稳定和可靠。它的优点不仅仅限于抗压强度高,还具有较高的抗渗、抗裂和耐磨性能。除此之外,高性能混凝土还具有良好的环保效益,其生产过程中用水量较少,以相对低的水泥用量获取更高的强度,减少了资源的消耗;并且高性能混凝土可以以较小的截面积实现较大的承载能力,采用C80高性能混凝土,相比C60混凝土,其构件截面可减小25%,建筑高度可增加33%,增大建筑使用面积和空间,有助于提高土地资源利用率,减少模板、加固构件等建筑材料的消耗,减少了二氧化碳排放量,助力“双碳”目标,对于环境的贡献是显著的。

随着人们对建筑质量要求的提高,高性能混凝土被越来越广泛地应用于高层建筑、桥梁、隧道、水利工程等重要工程项目中。这些工程项目对构件的强度、耐久性和稳定性要求极高,采用高性能混凝土能够减少施工过程中的人员和材料成本,而且使得建筑物的使用寿命更长,社会效益显著。目前,高性能混凝土生产和质量控制的技术也得到了迅速发展,缩小了其价格与普通混凝土的差距,大大提高了其市场竞争力。

在生产高性能混凝土时,关键的混凝土材料比例调配,质量控制和施工技术都非常重要。因此,生产高性能混凝土需要严格控制各种原材料的选择、质量、调配和施工工艺的掌握,以确保最终产品的稳定性、可靠性和耐久性。

1C80高性能混凝土的设计思路

1.1高强度

影响C80高性能混凝土强度的主要因素为水胶比、掺合料种类及掺量、骨料种类、胶凝材料的总量和组成、砂率等。在满足强度和工作性能的前提下,尽可能的降低水胶比即减少配方用水量以期获得一定的强度保证率。

1.2高性能

和易性:C80混凝土的胶凝材料总量较大,其浆体量对达到良好和易性和泵送性是足够的。但是C80混凝土水胶比很小,因此浆体的粘性可能较大,容易导致混凝土流动性差。主要考虑从胶凝材料组成、外加剂性能、骨料种类与品质这几方面调整。

耐久性能:对于C80混凝土,由于胶凝材料总量较大,水化热比较大,应通过原材料选择、优化配合比、规范的施工方法方面防止较大的收缩开裂。

2C80高性能混凝土原材料的选择与配合比的确定

2.1配制要求

采用常规生产工艺,配制C80高性能混凝土,其性能指标如下:

⑴配制强度:fcu,28=92MPa;

⑵坍落度:≥220mm;

⑶混凝土拌和物性能倒置坍落度筒排空时间:>5s且<20s;

⑷扩展度:≥600mm。

2.2原材料的选择

⑴水泥是配制高性能混凝土最主要的原材料,选用质量稳定的粤秀P•Ⅱ42.5R硅酸盐水泥。

⑵掺合料选用韶钢S95级矿粉和南雄市家鑫实业公司硅灰。

⑶细骨料选用级配良好的天然河砂,粗骨料选用质地坚硬、针片状少、粒径为5~20mm的花岗岩碎石。

⑷外加剂选用广东瑞安科技实业公司高性能聚羧酸减水剂。各原材料的常规技术参数如表1:

        

2.3配合比的优化

依据选用的原材料和试验数据,考虑水胶比和复合矿物掺合料掺量对混凝土强度和工作性能的综合影响,采用正交设计方案进行配比的优选:正交试验采用L9(33)试验方案,即3因素、3水平正交试验,各因素水平见表2:

本试验共进行9组配比试验,具体试验数据见表3,极差分析见表4。

2.4结果分析

⑴采用水胶比0.23和0.21所配制的混凝土28d抗压强度均可达到所要求的的配制强度。

⑵三个因素对混凝土的28d抗压强度影响强度中,水胶比的影响非常显著,掺合料掺量的影响次之,相对砂率对强度影响不显著。

⑶对工作性能(以坍落度和扩展度表示)的影响程度,掺合料掺量和砂率影响显著,水胶比相对不显著。

根据上述因素影响分析和配比试验结果,综合经济效益和实际生产条件,得出:表3中第4组,即A2B1C2方案最符合要求,最终确定并微调配合比如表5。

采用最佳配比后,经重复性验证,配制的C80高性能混凝土的技术指标符合设计预期,详细数据如表6。

3C80高性能混凝土的生产与交付控制

与普通混凝土相比,C80高性能混凝土生产和施工过程有一定的差异,对各个环节的控制需要更加严格的管理。高性能混凝土的生产过程控制包括材料质量监控,称量准确度、搅拌均匀性、出机混凝土和易性监控等关键步骤。为确保该工程混凝土的质量和顺利供应,质量部门统筹协调各部门的工作,严格把好原材料进场质量关,专仓专用,专线生产C80高性能混凝土,并采取如下的质量控制措施,以确保混凝土达到预期的工作性能、强度和其他重要参数。

3.1原材料的贮存和计量

硅灰贮存地点要做好防雨防潮措施。每次生产C80高性能混凝土前,必测砂石骨料含水率,生产配方砂石含水率根据实测值设定。为了保证硅灰称量的准确性,提高混凝土搅拌均质性,配合比中硅灰采用人工添加,为配合人工称量,叫硅灰厂家打包装每袋20公斤规格,同时配合比根据硅灰掺量适时微调,方便人工添加,即最佳配比中掺量每方加40公斤硅粉,每方加2袋硅灰,每盘3方加6袋硅灰,每袋添加前要过称复核重量,6袋硅灰分散下料点,提高硅灰在混凝土中的均匀性,以降低人为因素和设备因素对配合比的影响。

3.2搅拌

搅拌是生产高性能混凝土的第一步,也是影响混凝土品质的重要因素之一。依据JGJ/T281-2012标准《高强混凝土应用技术规程》表7.4.1规定,设定搅拌时间为100s,以保证高性能混凝土拌和物质量均匀。

3.3质量控制

依据现行标准GB50164-2011《混凝土质量控制标准》,我司制订有关于混凝土生产施工的完整的技术方案。在生产施工的过程中,在工地浇筑地点对混凝土拌合物进行抽样检验,测试C80高性能混凝土拌合物的排空时间、坍落度与扩展度,通过“两头抓”的质量检验,确保混凝土拌合物在生产地点与浇筑地点质量一致。同时,派遣专员驻工地全程跟踪C80高性能混凝土的交货质量,及时沟通协商处理施工出现的异常情况,确保浇筑的C80高性能混凝土正常顺利施工。

4C80高性能混凝土的工程应用实例

绿地集团是超高层建筑建设的专业户,是中国城市天际线的缔造者,佛山市绿地中心二期T4项目,便是绿地集团在佛山市屹立的崇高身影。该项目位于佛山市禅城区季华六路与镇安东路交汇处,建筑高度215米,占地面积约为6000平方米,设计采用的钢筋混凝土框架核心筒结构,对混凝土材料的性能要求极其严格,特别需求C80高性能混凝土,其施工性能与力学性能均触摸混凝土产品的技术上限。建设单位与施工单位经过对佛山市多个混凝土搅拌站进行严格考察后,最后确定建通公司作为该项目高性能混凝土的建设合作单位。

我司高度重视该项目的供应施工工作,严格按照项目设计与施工要求,结合公司对高性能混凝土的研制应用经验,进行反复多次的材料选型、配方优化、试验验证调整、确定最佳配方后进行生产试产验证,再进行实际应用。从理论设计到实际工程应用的过程中,遇到并克服了种种困难,经历了不同原材料、不同压力试验机试压、不同材质试模之间的对比等等。自2022年9月至今,我司在佛山市禅城区绿地中心二期T4项目实际应用了C80高性能混凝土2000多方,到目前为止,我司C80高性能混凝土由搅拌车运输到达施工现场时,各项工作性能指标实测值与试验室目标值相近,和易性好,易于振捣,不离析、不泌水,利于现场施工浇筑,现场制作试块强度均超过配置强度92MPa,无开裂情况,各方面质量与产品性能获得施工单位好评。

5结论

⑴本论文利用公司现有原材料加硅灰通过正交试验设计,得出最佳配合比,配制成功C80高性能混凝土,其28d抗压强度在试验与生产应用取样验证值均超过设计值。

⑵利用该技术配制的C80高性能混凝土流动性好、坍落度经时损失小,适合于超高层、大跨度、异形结构建筑的施工。

⑶通过材料选型、优化配方、严控材料质量、针对性的控制生产与交付浇筑过程,能够顺利研制与应用C80高性能混凝土,为建筑节能与城市发展做出应有的贡献。(来源:《广东建材》2023.09)

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