C35复合双掺高性能混凝土在象山港跨海大桥中的应用

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BRIDGEANDTUNNELCONSTRUCTIONANDMACHINEIY文章编号：1000033X(2014)03—0077—03C35复合双掺高性能混凝土在象山港跨海大桥中的应用山宏宇，段炎红，经冠举。，叶青(1．贵州省交通规划勘察设计研究院股份有限公司，贵州贵阳550001；2．河南省建筑科学研究院有限公司，河南郑州450053；3．长安大学材料学院，陕西西安710064；4．江苏交通技师学院道路与桥梁工程系，江苏镇江212003)摘要：结合工程实例，研究了复合双掺高性能海工混凝土中矿物外掺料掺量、水胶比和胶凝材料用量对混凝土工作性能和力学性能的影响规律。结果表明：增大上述参数值可有效改善混凝土的工作性能和力学性能，但应结合经济等其他因素综合考虑，确定最佳取值。关键词：海工混凝土；矿物外掺料；工作性能；力学性能中图分类号：U445．47文献标志码：BApplicationofC35HighPerformanceConcreteinXiangshanSea—crossingBridgeSHANHong—yu，DUANYan—hong。，JINGGuan—ju。，YEQing(1．GuizhouTransportationPlanningSurvey＆DesignAcademeCo．Ltd．，Guiyang550001，Guizhou，China：2．HenanBuildingResearchInstituteCo．Itd．，Zhengzhou450053，Henan，China；3．SchoolofMateria1sandEngineering，Chang’anUniversity，Xi’an710064，Shaanxi，China；4．DepartmentofRoad&BridgeEngineering，JiangsuJiaotongCollege，Zhe~iang212003，Jiangsu，China)Abstract：Theinfluencerulesofmineraladmixture，water—binderratioandcementingmaterialamountontheconcreteworkingperformanceandmechanicalpropertyofhighperformancemarineconcretemixedwithtwotypesofmineraladmixtureswerestudiedcombinedwithactualproject．Theresultsshowthatincreasingthevaluesofthosefactorscouldeffective1yimprovetheworkingperformanceandmechanicalpropertiesofconcrete，butthebestvaluesshouldbedeterminedafterconsideringeconomyandotherfactors．Keywords：marineconcrete；mineraladmixture；workingperformance；mechanicalproperty目前，国内外主要采用双掺技术来确保海工混0引目凝土的耐久性能，即向混凝土中加入磨细矿渣粉和由于温度与收缩变化引起的内部压力，海洋磨细粉煤灰，以降低水化热和提高抗渗性能。]。但环境中的混凝土结构极易产生裂缝。混凝土一旦如何掺配两种矿物外掺料及掺配比例是具有研究价产生裂缝，不但会降低结构的承载能力，还为值的问题，且外加剂、水泥与矿物外掺料之间的适应Mg”、s()j一和C1一等侵蚀介质提供便捷通道，加速性问题也成值得研究。混凝土性能劣化，严重影响混凝土结构的耐久象山港跨海大桥工程，北岸起始于宁波鄞州云龙性。这不仅会增加使用过程中的修理费用，影镇绕城高速，向南跨象山港，终点为戴港。大桥长约响混凝土结构的正常使用，而且会过早结束使用6．7km，宽25．5m，为双塔双索面斜拉桥，主跨688年限，严重浪费资源。m，为全省之最；设计基本风速46．5m·s一，为全国收稿日期：2013092077 BRJDGEANDTUNNELCoNSTRUCTIoNANDMACHINERY之最。本文对桩基用C35混凝土复合双掺矿物掺见表2。合料进行配合比优化，研究混凝土组成、外掺料等因(3)矿物掺合料：宁波海得建材科技有限公司素对混凝土工作性能、力学性能的影响规律。产矿粉，各项指标见表3。(4)外加剂：江苏特密斯混凝土外加剂有限公1试验原材料与方法司产TMS—YJ型聚羧酸高效减水剂，各项指标见1．1原材料表4。水为自来水。(1)水泥：强蛟海螺水泥有限公司产P．1142．51．2试验方法硅酸盐水泥，安定性检验合格，其各项指标见表1。依据《大体积混凝土施工技术规范》测定混凝土(2)粉煤灰：北仑电厂产粉煤灰Ⅱ级，各项指标的工作性能，如流动度、扩展度等。表1水泥的各项指标项目其他／烧失量／SO3／Mg()／比表面积／(ITI。·kg_1)初凝／rain终凝／min3d抗折／MPa3d抗压／MPa指标0．882．412．6l0．97343166214．928．5表2粉煤灰的各项指标表6矿物掺合料用量对混凝土工作性能的影响试验结果项目细度需水比烧失量含水量SO3FCaO其他坍落度／ram扩展度／mm编号指标21．9O94．000．670．40O．30O．1O2．99初始1h后初始1h后表3矿粉的各项指标P一120018O450×450420×420P一219518O43OX430400×420密度，比表面积／活性流动度含水量S0|烧失量／项目(g·till)(m·kg)指数比／％P一3l8O1604OO×4OO380×420指标28740j78102O．1300901lP一4l7O1454OO×4OO38O×42O表4外加剂的各项指标净浆流动密度／固含量／含气量／减水率／项目pH值度／ram(g·cm)室鹱指标2191．O826．2821．0l3．229．O依据《普通{昆凝土力学性能试验方法》(GB／T50081—2。02)测定混凝土7、28d强度，所用试件尺寸为100mm×100mm×100mm。胶凝材料中矿物掺合料的含量，o2结果与分析图1矿物掺合料含量对抗压强度的影响低，而后期强度发展较快的现象，后期强度均超过设2．1矿物掺合料用量对混凝土性能的影响计强度的120。这是由于粉煤灰和矿粉中的活性在矿物掺合料用量对混凝土性能的影响试验成分需要与水泥水化生成的CH反应才能发挥效中，所用配合比见表5，试验结果见表6。用，这使得混凝土早期强度发展缓慢，导致7d抗压配合比中矿物掺合料占胶凝材料的比例逐渐增强度较低。但粉煤灰和矿粉易与CH及强度稳定性大，混凝土在力学性能上的表现如图1所示。矿物差的高碱度水化硅酸钙发生二次反应，生成C—S—H掺合料用量增加，P一1～P～4均表现出早期强度比较等水化产物，减少水化产物中的CH和高碱度水化表5矿物掺合料用量对混凝土性能的影响试验配合比硅酸钙含量，提高强度稳定性良好的低碱度水化硅碎石编号水泥矿粉粉煤灰砂水外加剂酸钙含量，优化了水泥石中胶凝物质的组成，因此混粗细凝土后期强度又明显增加j。P1151．2100．8l68735882220143LO3从表6可看出，随着粉煤灰和矿粉用量的增加，P一2163．8l09．2l4773588222O1431．O3混凝土的坍落度和扩展度增大，坍落度和扩展度经P3176．475．6l6873588222O1431．O3时损失变小。这是因为粉煤灰和矿粉的珠状颗粒具P4196．475．61487358822201431．O5有形态效应，减少了水泥颗粒间、水泥颗粒与骨料间78 BRJDGEANDTUNNELCONSTRUCT10NANDMACHINEI的摩擦，提高拌和物的流动性；同时，大量的微细颗为光滑，也起到滚动润滑的作用，能减小粗集料颗粒粒与水泥颗粒形成良好的颗粒级配体系，这种填充之间的摩擦阻力，因而随着胶凝材料含量的增加，混效应减小了混凝土的孔隙率，增大了有效拌和水比，凝土拌和物流动性增大。由于胶凝材料比表面积很从而提高了混凝土拌和物的流动性l_5]。而且在粉煤大，故增加胶凝材料用量可以提高混凝土的粘聚性，灰微粒的作用下，水泥浆体中水泥颗粒均匀分散，粉混凝土拌和物粘性越大，其稳定性、均匀性越好，这煤灰表现出“解絮”行为。粉煤灰的良好保水性和较样骨料堆积就变得更密实，从而提高了强度。高的比表面积使粉煤灰颗粒表面吸附了一部分水，表1O胶凝材料用量对混凝土性能影响试验结果形成水膜，起到“滚珠”作用，从而显著改善了拌和物胶凝材料坍落度／mm扩展度／ram抗压强度／MPa编号的工作性能。用量／kg初始1h后初始1h后7d28d2．2水胶比对混凝土性能的影响P84162OO18O500×500450×45O3O．345．2水胶比对混凝土性能影响的试验配合比见P942022O195500×500450×45031．446．6表7，测试结果见表8。P1O43022O195500×50045O×45032．247．0表7水胶比对混凝土性能的影响试验配合比水泥／矿粉／粉煤灰／砂／碎石／kg外加剂／3结语编号水胶此kgkgKgkg粗细kg(1)矿物外掺料中的活性物质能有效改善水泥P517386l7372379820O4．32o．33水化产物的形式和含量，还能使混凝土内部结构致P一617386l737237982004．32o．34密，有效提高海工混凝土的工作性能和强度。随着P一71951O713O6888272O64．320．35掺量增加，混凝土的各方面性能得到改善，但掺量过表8水胶比对混凝土性能的影响试验结果高时，混凝土的性能反而会降低。坍落度／ram扩展度／ram抗压强度／MPa(2)提高拌和水用量可以改善混凝土的工作性编号泌水初始1h后初始1h后7d28d能，但用水量过高会导致胶凝材料与骨料粘聚性不P一5无18O16O400×40038O×38O33．649．5好，产生离析现象。同时，混凝土水化产生的大量孔P一6无19O17548O×48O4OO×4OO31．547．3隙及通道数量会增加，使混凝土结构致密性变差，严P一7无21O195500×500450×45030．245．3重影响混凝土强度；因此，实际操作中，应该在保证工作性的前提下尽量降低混凝土的水胶比。由表8可以看出，混凝土的坍落度及扩展度随(3)由于胶凝材料比表面积很大，增加胶凝材着用水量的增加而增大，其经时损失也随用水量增料用量可以提高混凝土的粘聚性，混凝土拌和物粘加而变大，混凝土的强度随用水量增加而降低。2．3胶凝材料用量对混凝土性能的影响聚性越大，其稳定性、均匀性越好，骨料堆积越密实，强度也越高。胶凝材料用量对混凝土性能影响的试验配合比见表9，测试结果见表10。参考文献：表9胶凝材料用■对混凝土·I生能影响试验配合比[1]吴中伟，廉慧珍．高性能混凝土EM]．北京：中国铁道出版社，碎石编号水泥矿粉粉煤灰砂水外加剂1999．粗细[2]陈琳，潘如意，沈晓冬，等．粉煤灰一矿渣一水泥复合胶凝材料P一817O12O12676121O8411474．16强度和水化性能[J]．建筑材料学报，2010，13(3)：380384．P917O1401lO7272Ol8O51474．2[3]周万良，龙靖华，詹炳根．粉煤灰一氟石膏一水泥复合胶凝材料P一10175831727312lO84215O4．3性能的深入研究[J]．建筑材料学报，2008，11(2)：179—182．[4]史非，王立久．高掺量粉煤灰矿渣水泥水化进程及水化热的由表1O可以看出，随着胶凝材料用量的逐渐增研究EJ]．建筑石膏与胶凝材料，2003(1)；14-16．加，坍落度有一定的增加，强度也有一定的提高。这[5]阎培渝．粉煤灰在复合胶凝材料水化过程中的作用机理[J]．是由于胶凝材料在混凝土中填充粗骨料空隙，使骨硅酸盐学报，2007，35(s1)：l67-171．料堆积结构更加致密，而且其表面包裹一层水膜，较[责任编辑：谭忠华]79