核电站纤维混凝土的配制与应用

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1、核电站纤维混凝土的配制与应用崔晓斌,陈云飞,张颖,马健维(山东电力建设第二工程公司济南250100)摘要本文介绍了核电站聚丙烯纤维混凝土在配制阶段采用试验室内混凝土配合比初步试验和搅拌站可行性试验相互验证的试配方案,对试验室内拌制混凝土和搅拌站拌制混凝土工作性能进行对比验证,以确定混凝土配合比在该搅拌站的可生产性。在搅拌站生产过程中用试配前所优选原材料的性能指标对生产中控制原材料进行控制的技术措施,减小混凝土工作性能波动,并在生产过程中建立关键点进行有效监控,使混凝土拌合物具备良好的工作性能,增强了纤维混凝土的施工性能。阳江核电站一期工程PX联合泵房及GD廊道所施工纤维混凝土结

2、构内在质量及表面观感都达到较好的水平,提高了该项目混凝土结构的耐久性,创造了良好的经济效益。关键词聚丙烯纤维混凝土坍落度出机温度核电站阳江核电站一期工程PX联合泵房及GD廊道使用聚丙烯纤维混凝土。聚丙烯纤维是经特殊工艺制成的聚丙烯单丝短纤,掺加在混凝土中,可有效防止混凝土早期裂缝,提高抗裂、抗渗、抗冻等性能,增加混凝土延性,对于改善混凝土结构、提高混凝土的耐久性、保障工程质量、延长工程寿命均有显著意义。1混凝土的配制1.1核电站纤维混凝土的技术要求核电站PX联合泵房及GD廊道使用纤维混凝土约9万m3,其技术要求:技术规格书要求强度等级C40;抗渗等级P10;PX联合泵房局部要求

3、抗冻等级F150;最小胶凝材料用量不低于325kg;聚丙烯纤维掺量0.9kg/m3;混凝土氯离子含量小于技术要求600g/m3;采用泵送施工,要求坍落度为100mm~140mm。1.2原材料的选择(1)聚丙烯纤维聚丙烯纤维(见图1)为半透明状,束状单丝结构,投入水中具有良好分散性,投入混凝土中搅拌后呈不规则乱向单丝状分布。聚丙烯纤维应有以下基本要求[1]:具有较高的抗拉强度和变形能力,防止搅拌过程中纤维折断、拉断,增强硬化后的韧性;具有较高的弹性模量,有利于应力传至纤维,提高早期的抗裂效果;具有合适的长径比,兼顾抗拉、抗弯强度与韧性,提高其分散性,使易于搅拌,不易结团;与水泥基

4、材有良好的化学相容性,不受侵蚀;环保无害,来源广泛。技术规格书规定掺量0.9kg/m3,物理参数见表1。表1聚丙烯纤维物理参数纤维类型密度当量直径长度抗拉强度弹性模量断裂伸长率束状单丝0.91g/cm318-48μm19mm450MPa3900MPa15%图1聚丙烯纤维外观(2)水泥在开工前,对水泥厂家进行源地评审,要求水泥熟料、掺合料产地稳定,要求供应核电的水泥专线生产、专库储存,保证水泥品质稳定。采用强度等级42.5水泥,氯离子含量小于0.05%。(3)骨料砂石选自核电站自建砂石厂,砂符合JGJ52-2006中II区要求的中砂,细度模数为2.6~2.8,碎石符合JGJ52-

5、2006要求的公称粒径5mm~31.5mm,采用二级配,为5mm-16mm和16mm-31.5mm,按质量比4:6混合后满足5mm~31.5mm连续级配。大小石子分库存放,避免离析。(4)掺合料在技术规格书中规定了最小水泥用量,所以在满足混凝土设计强度的前提下,掺加粉煤灰主要改善混凝土的和易性。采用I级粉煤灰,氯离子含量小于0.05%。(5)外加剂针对阳江常年炎热气候,添加外加剂的主要作用是缓凝、减水,且外加剂应具有稳定的坍落度经时变化量和减水率。如果坍落度经时变化量达不到要求,应由外加剂厂家调整外加剂中缓凝、保坍成分,直到调整合格。1.3纤维混凝土工作性能的特点按普通混凝土设

6、计方法,在其他材料不变的情况下,拌制2组混凝土,观察试拌情况(见图2),试拌结果如下表2。表2普通混凝土与纤维混凝土拌合物状态(出机)对比组别纤维掺量(kg/m3)纤维分布情况坍落度(mm)和易性情况第1组//120均匀坍落粘性充分//120均匀坍落粘性充分//125均匀坍落粘性充分第2组0.9单丝乱向、均匀90较粘稠流动性减弱0.9单丝乱向、均匀85较粘稠流动性减弱0.9单丝乱向、均匀90较粘稠流动性减弱第1组混凝土拌合(出机)状态第2组混凝土拌合(出机)状态第1组混凝土坍落状态第2组混凝土坍落状态图2普通混凝土与纤维混凝土拌合状态及坍落状态由试验结果可以看出:普通混凝土直接

7、掺入纤维后,纤维在浆体与骨料之间起到一定的拉结作用,增强了对新拌混凝土流动性的约束,表现为坍落度降低,拌合物更加粘稠,工作性能变差。1.4混凝土配合比初步试验在试验室内进行的混凝土配合比初步试验,根据给定参数对设计基准配合比,通过以下措施调整纤维对混凝土工作性能的影响。1)通过采用聚羧酸类高性能减水剂,降低单方用水量,使混凝土拌合物具有要求的坍落度,增强坍落度保持性;2)适当调大砂率(41%以上),调大粉煤灰用量增大浆体量,保持混凝土流动性。初步试验时,基准配合比拌制3次,以验证重衍性。每盘

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1、核电站纤维混凝土的配制与应用崔晓斌,陈云飞,张颖,马健维(山东电力建设第二工程公司济南250100)摘要本文介绍了核电站聚丙烯纤维混凝土在配制阶段采用试验室内混凝土配合比初步试验和搅拌站可行性试验相互验证的试配方案,对试验室内拌制混凝土和搅拌站拌制混凝土工作性能进行对比验证,以确定混凝土配合比在该搅拌站的可生产性。在搅拌站生产过程中用试配前所优选原材料的性能指标对生产中控制原材料进行控制的技术措施,减小混凝土工作性能波动,并在生产过程中建立关键点进行有效监控,使混凝土拌合物具备良好的工作性能,增强了纤维混凝土的施工性能。阳江核电站一期工程PX联合泵房及GD廊道所施工纤维混凝土结

2、构内在质量及表面观感都达到较好的水平,提高了该项目混凝土结构的耐久性,创造了良好的经济效益。关键词聚丙烯纤维混凝土坍落度出机温度核电站阳江核电站一期工程PX联合泵房及GD廊道使用聚丙烯纤维混凝土。聚丙烯纤维是经特殊工艺制成的聚丙烯单丝短纤,掺加在混凝土中,可有效防止混凝土早期裂缝,提高抗裂、抗渗、抗冻等性能,增加混凝土延性,对于改善混凝土结构、提高混凝土的耐久性、保障工程质量、延长工程寿命均有显著意义。1混凝土的配制1.1核电站纤维混凝土的技术要求核电站PX联合泵房及GD廊道使用纤维混凝土约9万m3,其技术要求:技术规格书要求强度等级C40;抗渗等级P10;PX联合泵房局部要求

3、抗冻等级F150;最小胶凝材料用量不低于325kg;聚丙烯纤维掺量0.9kg/m3;混凝土氯离子含量小于技术要求600g/m3;采用泵送施工,要求坍落度为100mm~140mm。1.2原材料的选择(1)聚丙烯纤维聚丙烯纤维(见图1)为半透明状,束状单丝结构,投入水中具有良好分散性,投入混凝土中搅拌后呈不规则乱向单丝状分布。聚丙烯纤维应有以下基本要求[1]:具有较高的抗拉强度和变形能力,防止搅拌过程中纤维折断、拉断,增强硬化后的韧性;具有较高的弹性模量,有利于应力传至纤维,提高早期的抗裂效果;具有合适的长径比,兼顾抗拉、抗弯强度与韧性,提高其分散性,使易于搅拌,不易结团;与水泥基

4、材有良好的化学相容性,不受侵蚀;环保无害,来源广泛。技术规格书规定掺量0.9kg/m3,物理参数见表1。表1聚丙烯纤维物理参数纤维类型密度当量直径长度抗拉强度弹性模量断裂伸长率束状单丝0.91g/cm318-48μm19mm450MPa3900MPa15%图1聚丙烯纤维外观(2)水泥在开工前,对水泥厂家进行源地评审,要求水泥熟料、掺合料产地稳定,要求供应核电的水泥专线生产、专库储存,保证水泥品质稳定。采用强度等级42.5水泥,氯离子含量小于0.05%。(3)骨料砂石选自核电站自建砂石厂,砂符合JGJ52-2006中II区要求的中砂,细度模数为2.6~2.8,碎石符合JGJ52-

5、2006要求的公称粒径5mm~31.5mm,采用二级配,为5mm-16mm和16mm-31.5mm,按质量比4:6混合后满足5mm~31.5mm连续级配。大小石子分库存放,避免离析。(4)掺合料在技术规格书中规定了最小水泥用量,所以在满足混凝土设计强度的前提下,掺加粉煤灰主要改善混凝土的和易性。采用I级粉煤灰,氯离子含量小于0.05%。(5)外加剂针对阳江常年炎热气候,添加外加剂的主要作用是缓凝、减水,且外加剂应具有稳定的坍落度经时变化量和减水率。如果坍落度经时变化量达不到要求,应由外加剂厂家调整外加剂中缓凝、保坍成分,直到调整合格。1.3纤维混凝土工作性能的特点按普通混凝土设

6、计方法,在其他材料不变的情况下,拌制2组混凝土,观察试拌情况(见图2),试拌结果如下表2。表2普通混凝土与纤维混凝土拌合物状态(出机)对比组别纤维掺量(kg/m3)纤维分布情况坍落度(mm)和易性情况第1组//120均匀坍落粘性充分//120均匀坍落粘性充分//125均匀坍落粘性充分第2组0.9单丝乱向、均匀90较粘稠流动性减弱0.9单丝乱向、均匀85较粘稠流动性减弱0.9单丝乱向、均匀90较粘稠流动性减弱第1组混凝土拌合(出机)状态第2组混凝土拌合(出机)状态第1组混凝土坍落状态第2组混凝土坍落状态图2普通混凝土与纤维混凝土拌合状态及坍落状态由试验结果可以看出:普通混凝土直接

7、掺入纤维后,纤维在浆体与骨料之间起到一定的拉结作用,增强了对新拌混凝土流动性的约束,表现为坍落度降低,拌合物更加粘稠,工作性能变差。1.4混凝土配合比初步试验在试验室内进行的混凝土配合比初步试验,根据给定参数对设计基准配合比,通过以下措施调整纤维对混凝土工作性能的影响。1)通过采用聚羧酸类高性能减水剂,降低单方用水量,使混凝土拌合物具有要求的坍落度,增强坍落度保持性;2)适当调大砂率(41%以上),调大粉煤灰用量增大浆体量,保持混凝土流动性。初步试验时,基准配合比拌制3次,以验证重衍性。每盘

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