C60聚丙烯纤维混凝土配合比设计与施工控制

文摘 2024-10-05 07:03 河南

0　引言

在“双碳”背景下，为了对以城市为主的混凝土存量进行提质改造，需要对不同类型的混凝土配合物特性进行研究。

张献伟结合具体工程实例，对水泥、矿物掺合料、骨料与外加剂的配合比进行研究，分析了提高混凝土材料质量的关键参数；赵明亮等对C80混凝土的制备方法进行总结，并采用低热水泥、大掺量粉煤灰制备C80混凝土，发现所制备的混凝土抗压强度及抗裂性能均有明显提升；秦立军等通过2批正交试验对可再分散聚合物乳胶粉与短切碳纤维的配合比进行研究，探究出复合改性混凝土的最佳配合比；马林建等基于富浆混凝土理论，对天然珊瑚碎屑与海水资源的配合比进行了优化，发现高强珊瑚砂混凝土具有显著脆性的特点；葛培在不同水灰比、环境及湿度下对再生骨料混凝土的力学性能进行研究，提供了相应的理论数学模型；郭晓宁等使用焚烧垃圾来替换河砂，制备了不同替换率下的超高性能混凝土，并对其工作性能进行了研究；吴贤国等采用RFNSGA-Ⅱ算法，对不同配合比下的混凝土抗冻性和抗渗性进行研究，获得最佳配合比；王升位等通过室内试验，研究了不同配合比及养护龄期下混凝土的强度性能，并探究了电导率与混凝土强度之间的关系。

为研究不同配合比下的混凝土特性，许多专家学者通过不同的配合方式对混凝土的特性进行研究，但针对聚丙烯纤维混凝土配合比的设计研究较少。本文基于具体工程案例，对C60聚丙烯纤维混凝土配合比进行研究，并对其混凝土特性进行分析。

1　工程简介

徐洪河连续梁‒拱桥（100m+200m+100m）为设计时速250km/h、线间距4.6m的双线高速铁路桥。521号墩采用支架现浇A0、A1（B1）梁段及拱座、悬臂施工A2（B2）～A21（B21）梁段、支架现浇边跨A22梁段的方式，边跨张拉后再悬臂施工B22，拆除挂篮，解除临时固结，最后合龙中跨。

2　配合比设计

2.1　理论配合比设计技术指标及要求

箱梁A0号梁段及拱座采用C60聚丙烯纤维混凝土，其掺量为1.2kg/m³，设计使用年限为100a，环境类别和作用等级为T2，混凝土56d的电通量<1000C，设计弹性模量≥3.64×104MPa，设计坍落度为160～200mm，含气量为2.0%~4.0%，56d抗冻等级≥F200，碱含量≤3.0kg/m³。

2.2　使用材料

根据本实际工程所用原材料进行试验设计。水泥采用宿州海螺水泥有限责任公司生产的P·O42.5（低碱）水泥；砂采用徐州昌亚建材有限公司（赣江）所生产的河砂（中砂）；碎石采用邳州市远通采石有限公司生产的5～20mm连续级配碎石，其级配比例按照粒径质量进行配比，5～10mm∶10～20mm碎石比为2∶8；粉煤灰采用邳州苏源徐电粉煤灰有限公司生产的产品，其等级为F类C50及以上；矿粉采用徐州金润节能保温材料有限公司生产的产品，其等级为S95；外加剂（减水剂）采用山西康力建材有限公司生产的KL-S聚羧酸高性能减水剂（标准型）；引气剂采用山西康力建材有限公司生产的KLAE引气剂；聚丙烯纤维采用上海筑荣建材有限公司生产的产品，其型号为ZR-A。

2.3　配合比设计过程

2.3.1　确定基准配合比

根据相关规范技术的标准要求，混凝土配制强度（f_cu,o）与混凝土立方体抗压强度标准值（f_cu,k）需满足f_cu,o≥1.15f_cu,k的要求，即本试验中f_cu,o≥69.0MPa；水胶比选取为0.30；根据混凝土的设计坍落度（160～200mm），并参考相关设计规程，经试拌调整确定混凝土用水量为157kg/m³，试拌相关作业如图1所示。

根据设计要求，计算单位胶凝材料用量。胶凝材料总量为523kg，粉煤灰掺量为15%，其用量为78kg；矿粉掺量为10%，其用量为52kg；水泥用量为393kg。根据相关设计要求计算减水剂、引气剂和聚丙烯纤维的用量。减水剂掺量为1.2%，其质量浓度为6.28kg/m³；引气剂掺量为1.0%，其质量浓度为5.23kg/m³；聚丙烯纤维用量取1.2kg/m³。砂率取为40%，结合质量法对材料用量进行选取，假定容重为2400kg/m³，计算得到砂、石用量为2400kg/m³。基准配合比见表1。

2.3.2　确定对比配合比

将基准配合比中水灰比分别增大或减小0.02，砂率分别增大或减小1%，得到2个对比配合比，结果见表2。

2.3.3　混凝土拌合物性能

参照相关技术要求，对以上3个配合比进行测试，混凝土拌合物的性能试验结果见表3。

2.3.5　混凝土力学性能

参照相关技术规程，对以上3个配合比进行测试，混凝土抗压强度和弹性模量试验结果见表4。

2.3.6　混凝土耐久性

根据相关技术规程，对3个配合比的耐久性进行检测，其结果如表5所示。

2.4　确认理论配合比

根据上述试验结果，依据混凝土性能发展规律及电通量随时间的变化规律，选定序号1的混凝土配合比为理论配合比，其性能满足设计和施工要求，其材料组成及用量见表1。

3　混凝土施工控制

在实际生产过程中，各种组分的变化均会对新拌混凝土的性能产生影响。

3.1　混凝土生产前原材料的控制

首先，要把好原材料质量关。要在拌和站骨料仓设立合格仓和待检仓，粉料罐也要分为合格罐和待检罐，试验室需制定严格的原材料管理制度，编制原材料检验程序。水泥、粉煤灰等粉料不得混罐，一旦发现不合格原材料，应及时通知物资部门进行处理，视不同情况进行退货或降级使用。

3.2　混凝土施工性能检测及调整

在混凝土施工前，工地技术员报检通过后给试验室提供混凝土浇筑申请表，试验人员应根据砂石料含水率调整施工配合比，然后开具混凝土开盘通知单，经监理确认后，通知拌和站生产混凝土。正常生产过程中每50m³混凝土需进行1次性能检测，以便于及时掌握混凝土的性能变化。

3.3　混凝土现场施工控制

3.3.1　混凝土施工过程控制

在混凝土入模前，试验员需测量混凝土入模温度，至少测3次，并随时填写入模温度记录表，混凝土的入模温度不宜高于30℃。冬季施工时为保证一定的混凝土入模温度，拌和站骨料仓仓口应全部悬挂保温帘，在仓内放置加热火炉。建立全封闭水房，拌和用水水罐表面应包裹隔热层，在其内部安装加热管。建立全封闭减水剂房，在其内部放置电暖气，罐体包裹加热毯。所有混凝土罐车应包裹隔热车衣，以确保冬夏施工时混凝土的出机温度和入模温度都能达到规范要求。

521号墩A0号段因混凝土用量较大，为保证浇筑质量，A0号块分2次浇筑：待梁体弹性模量及强度达到要求后再张拉。拱座2次浇筑位置如图2所示。

3.3.2　混凝土施工质量控制

在混凝土施工过程中，应根据规范要求留置试件。521号墩A0号块混凝土试块制作数量见表6。此外，电通量试件、抗冻融试件各1组。

3.3.3　混凝土后期养护控制

结构物浇筑完成后，应及时对混凝土进行养护并进行覆盖，防止其表面水分蒸发，覆盖物不能直接接触混凝土表面。A0号梁段混凝土养护现场图如图3所示。

3.3.4　梁顶面裂缝原因及防治

梁顶面出现裂缝的原因可能如下：拆除内模过早；混凝土强度未达到规定值；顶面钢筋保护层过薄；未及时养护等。

为防止梁顶面产生裂缝，现场可采取的措施为严格控制拆模时间。现场采用先张拉后拆模的方法，拆模时混凝土强度已达到张拉强度的要求，可有效控制拆模时间，避免了拆模过早的问题。

经过前期一系列措施，将521号墩A0号块拆模后，项目部组织试验室、安质部、工程部对A0号块外观和质量进行检查，不仅混凝土强度达到设计要求，而且大体积混凝土未出现气泡、水印、砂线、色差、裂缝等外观质量通病，并一次性通过521号墩A0号块混凝土质量检测。可以看出，掺入聚丙烯纤维后高标号混凝土的抗裂性、耐磨性、抗疲劳性和长期耐久性均显著提高。

4　结语

结合徐洪河特大桥521号墩A0号块混凝土施工特点，针对C60聚丙烯纤维混凝土配合比的设计与施工控制2方面进行了分析。

（1）不仅混凝土强度达到设计要求，而且大体积混凝土未出现气泡、水印、砂线、色差、裂缝等外观质量通病，并一次性通过521号墩A0号块混凝土质量检测。

（2）掺入聚丙烯纤维后高标号混凝土的抗裂性、耐磨性、抗疲劳性和长期耐久性均显著提高。（来源：《上海建材》2024.02）

http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzIzNjU1MTYwNw==&mid=2247519061&idx=4&sn=b5f1429f98dc02f5f9763d48f233a08f

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