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1、“磁悬浮高速列车”工程清水混凝土的研制与应用上海的许多标志性建筑,如南浦大桥、杨浦大桥、东方明珠电视塔等,都使用了清水混凝土。清水混凝土以其古朴稳重、自然清纯的质感为建筑物增光添彩。“磁悬浮高速列车”工程作为上海市的一号重点工程,不仅要求有一流的工程质量,而且也要求使用清水混凝土。清水混凝土在保证强度、工作性、耐久性等性能指标的同时还要求色泽一致,因此对混凝土的配制、生产、施工、养护以及防护等方面都要采取相应的措施来确保混凝土质量。1清水混凝土评定标准现行的混凝土质量标准《混凝土结构工程施工质量验收规范》ＧＢ502042002对清水
2、混凝土没有明确的规定和要求,我们参考国内外相关的专业文献,结合本次课题的具体情况,制订下列标准进行控制和验收:(1)表面观感 杜绝出现蜂窝麻面,基本消除表面气泡,混凝土表面气孔直径介于0.5～0.8ｍｍ。(2)颜色必须均匀一致,因此必须在混凝土配制、生产、施工、养护及防护等方面采取相应的技术措施。2原材料技术指标及配合比确定2.1原材料分析清水混凝土可能出现的质量缺陷,关键是原材料选择和混凝土配合比设计是否科学合理。(1)水泥 含碱量控制,由于清水混凝土缺乏装饰面保护,受自然环境影响较大,混凝土大部分的碱来自于水泥,含碱量的高低对于
3、控制碱集料反应非常重要,因此我们选用低碱Ｐ·Ｏ42.5京阳牌水泥,其碱含量低于0.42%,颜色为清灰色调。(2)粉煤灰 粉煤灰的颜色是一项重要指标,颜色反映含碳量的多少和细度,按国外标准性质的ＡＢＣ81/84为质量评定和生产控制的需要,规定合格粉煤灰的颜色数据不大于7优质灰。选用电桥二级磨细灰。(3)矿粉 比表面积>350ｍ2ｋｇ,活性指标28ｄ大于98,有利于提高清水混凝土密实性和抗碳化性能,从而提高其耐久性。选用宝田Ｓ95矿粉。(4)砂石骨料 细度模数为24～26中砂,含泥量<1%;5～25ｍｍ碎石连续级配,含泥量&
4、lt;0.6%,针片状含量<1.8%。(5)外加剂选择低引气型外加剂。2.2优化的配合比(见表1)3清水混凝土质量控制要点及措施3.1色差控制控制清水混凝土的色差必须对混凝土按相同的原材料和相同的配合比配制,并不断对产品的色差进行检测。3.2和易性控制清水混凝土要求新拌制的混凝土必须具有良好的工作性和粘聚性,不允许有分层离析,不泌水,要对出厂的每车混凝土的坍落度、保水性和粘聚性进行检测或观测。配制优质的清水混凝土还要做到如下几点:(1)选择的外加剂必须与水泥有良好的适应性。(2)提高混凝土的和易性,增加混凝土的光洁度,墩身、柱
5、、盖梁等重要部位宜掺加二级粉煤灰或细度在400～500ｃｍ2/ｇ的Ｓ95以上矿粉。(3)控制混凝土的最大坍落度和最小振动指数来保证混凝土拌和物的抗离析泌水能力。3.3 碱集料反应研究要注意混凝土的碱集料反应。碱集料反应(ＡｌｋａｌｉＡｇｇｒｅｇａｔｅＲｅａｃｔｉｏｎ)是指混凝土中由于碱离子过高(主要由水泥带入),容易和集料中的活性二氧化硅反应,生成具有强烈吸水膨胀能力的硅凝胶体,由于膨胀应力导致混凝土整体结构功能发生破坏。碱集料反应被称为混凝土的“癌症”,一旦发生,将使混凝土产生毁灭性的破坏,因此一定要杜绝该反应的发生。在混凝土中掺
6、加掺和料来部分取代水泥,既能减少混凝土中胶凝材料的总碱量,降低水化热,又可以减少水泥用量,节约混凝土成本。因此我们首先考虑用矿粉和粉煤灰双掺法来部分取代水泥。再从发生碱集料反应的另外一个因素———活性二氧化硅角度出发,我们还可以选用活性二氧化硅含量较低的集料(如花岗岩骨料和河砂)配制混凝土以降低碱集料反应发生的概率。经过我们的测定分析,我们发现湖州新开元石矿的优质花岗岩和江西富池的河砂的活性二氧化硅含量很低,可以用来配制用于“磁悬浮高速列车”工程的混凝土。3.3混凝土裂缝控制混凝土的开裂不可避免,但裂缝的存在不仅影响了工程的美观,严
7、重的还可能造成混凝土结构的致命缺陷。预防裂缝的具体措施如下:(1)导致混凝土收缩开裂的原因有泌水开裂、水化热开裂、干缩开裂等。泌水开裂是由于混凝土原材料的重量比不同,使混凝土分层,形成塑性收缩,最后导致开裂。因此必须控制好混凝土的坍落度,以防止离析现象的出现。我们在试验中还发现,将混凝土的泌水量控制在0.3ｃｍ3/ｃｍ2,就可解决泌水开裂问题,根据施工实践,现场坍落度宜控制在70～100ｍｍ。(2)针对水化热开裂,只要对混凝土进行良好的养护,确保混凝土内外温差不要太大,就可解决水化热开裂的问题。(3)据文献表明:在混凝土中使用花岗岩
8、质碎石可以一定程度地降低混凝土的干缩值。选用湖州新开元的花岗岩质碎石与一般石灰岩质碎石作混凝土收缩对比试验。根据试验结果,我们发现采用花岗岩质碎石可减低收缩率20%～30%(见图1)。(4)选用收缩小、放热小的水泥(经过检验,我们发现
