配制高性能钢管微膨胀混凝土应注意的几个问题

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1、配制高性能钢管微膨胀混凝土应注意的几个问题摘要：本文介绍了钢管拱桥钢管微膨胀混凝土在设计过程中应注意的几个关键因素，提供了一些控制指标，对同类桥梁施工具有一定的借鉴与参考价值。关键词：配制　钢管微膨胀混凝土　关键因素　　最近几年，我国在钢管拱桥应用技术方面发展很快，在许多大跨度的桥梁设计中都采用钢管拱桥施工技术。该桥型是目前国内风行的一种新型结构，其桥梁结构形态优美，工艺复杂，跨度大，既省材料又省时间，且在施工期间不影响下部正常的通行，发展前景十分广阔。该桥梁在设计中为了充分发挥钢管套箍作用，内灌注高性能微膨胀混凝土，以提高钢管的承载能力，提高构件的稳定性。在钢管中灌注的一般

2、是C40～C50的高性能微膨胀混凝土。该混凝土施工要求早期强度高，高流态，缓凝，自密实及可泵性非常好，最为关键性问题是，该钢管混凝土为微应力混凝土。因三向应力混凝土的主要特性是强度高，变形性好，在外荷载作用下，由于钢管约束其内部核心混凝土的横向变形，使在三向应力作用下的核心混凝土的强度比普通浇注的混凝土提高了2～3倍。普通混凝土受压的压缩应变≥0.002时，出现纵向裂缝而破坏。三向应力作用下的混凝土可看作弹塑性材料，当压缩应变达0.002时，不但仍有承载能力，而且表面不发生裂缝，它是一种很好的抗震材料。所以设置微应力，可提高构件的承载力及改变普通灌注法造成混凝土和钢管间有间隙

3、的现象。在设计中确定微膨胀率和如何设计该种配合比是关键因素。钢管内部混凝土质量对工程结构安全影响很大，稍有不慎，就会出现质量事故，造成泵送困难，内有空气，不饱满，混凝土和钢管间有收缩空隙及承重能力下降等现象。作者成功地主持了本单位两座钢管拱桥钢管微膨胀高性能混凝土的设计工作，根据已成功的经验对配制过程中需注意的事项进行分析说明。1　材　料1.1　水　泥　　水泥是混凝土中的胶凝材料，可为混凝土提供活性。混凝土中的水泥用量过多会产生不良后果：如水化热过大，混凝土收缩过大产生裂缝及空隙。因此，设计高性能微膨胀混凝土的水泥用量不宜过大，选择水泥时应选择525R早强型水泥为主体。该种混

4、凝土在施工时，一般都要求高早强、缓凝及掺加外加剂、外掺料。所以，设计中对水泥的品种、细度、化学组成含量以及矿物组成，都有比较高的要求。水泥矿物组成中C3A和C3S对水化速度和强度发挥起决定作用。C3S与水反应快，凝结硬化也快，早、后期强度都高。因此，控制C3S在40％～50％为宜；C2S与水反应慢，硬化也慢，早强低，但后期强度高，产生水化热低，C2S和C3S占水泥成分的70％～74％；C3A与水反非常快，水化热也高，但强度不高，所控制C3A在5%～9％；当减水剂加到水泥—水系统中，首先被吸附C3A，C3A含量高，吸附的就多，使C3S和C2S吸附的就少。因此，C3A含量高的，减

5、水效果就差。而水泥中碱含量过高，使水泥凝结时间缩短，早强及流动性降低。水泥细度大，有利于减水剂增强效果。所以配制高性能微膨胀混凝土选择水泥时，应全面考虑，稍有不慎，会造成性能降低，膨胀值过大或过小，造成混凝土收缩，钢管内不饱满。1.2　细骨料　　配制高性能微膨胀混凝土要求使用干净的河砂。使用时，必须考虑到砂中的云母含量、硫化物含量、含泥量和压碎指标值，该四种指标对混凝土强度和对钢筋的腐蚀性影响都非常大。因而，对该种河砂专门供应。对砂进行上述三种指标值的测定，严格按高标准控制砂中云母含量、硫化物含量、含泥量及压碎指标值，并且，此种混凝土对细度模数也有较高要求，细度模数选用2.6

6、～3.1的中砂为宜。不宜选用砂岩类山砂、机制砂、海砂，此类砂对膨胀混凝土的膨胀率影响非常大。1.3　粗骨料　　骨料的品质对高性能微膨胀混凝土有很大的影响，主要体现在骨料—砂浆界面粘结强度、骨料弹性模量和骨料的强度。在考虑该种混凝土的可泵性的同时，要考虑混凝土的早强性和后期强度。卵石混凝土的可泵性很好，但混凝土中砂浆和卵石的界面粘结力较差，强度较低，造成水泥用量过高。碎石混凝土的可泵性较差，但早期和后期强度较高。有的碎石采用含硅质的岩石，在此类岩石中由于SiO2对混凝土影响很大，所在设计中全面考虑影响因素，一般不用此类碎石。为提高混凝土和易性可以用碎石和卵石双掺的方法，也可以增

7、大砂率用碎石单独作粗骨料。使用碎石需经过二次破碎，使碎石基本无棱角，并减少针片状颗粒的含量。碎石和卵石的粒径都控制在小于30mm。粗骨料中的含泥量以及本身的强度和骨料的弹性模量，在配制时，需引起重视。1.4　掺合料　　在我国高性能混凝土使用粉煤灰已相当普遍。该材料来源广泛，价格便宜，可减少环境污染，是值得推广的外掺料。粉煤灰主要的四种化学成分，掺入混凝土内在水泥水化过程中，能与分解出来的Ca(OH)2起化学反应，生成具有胶凝性的水化产物。这些水化产物，能在空气中硬化，逐渐具有水硬性，所以也称“二次水化反