C55微膨胀自密实混凝土在钢壳混凝土索塔中的应用.docx

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1、C55微膨胀自密实混凝土在钢壳混凝土索塔中的应用目录1 .序言12 .微膨胀混凝土种类和功能21. 1.补偿收缩22. 2.产生自应力23. 3.抗裂34. 4.抗冲击及抗震33 .工程中微膨胀混凝土的应用场景34 .配合比设计44.1.混凝土的要求44.2.原材料54.3.试配试验64.4.混凝土的评价64.4.1,拌和物的工作性64.4.2.混凝土的抗压强度74.4.3.混凝土的限制膨胀率74. 5.配合比的选定85.微膨胀混凝土的质量控制85.1. 适当增大搅拌所用的时间85.2. 做好振捣工程85. 3.加强混凝土养护86 .工程应用结果81. 1.施工准备的前期工作96. 2.工艺方

2、法97. 3.实体质量98. 4.实体的应用情况97 .结束语91.序百C55微膨胀自密实混凝土，是在中等强度的普通混凝土的基础上通过掺入各种掺和料及外加剂配置的。在普通混凝土中掺入合适的膨胀剂，使混凝土硬化时产生一定的微膨胀，使结构混凝土内部更加致密。高性能混凝土中有一种自密实混凝土,它的主要特点是流动性大、扩展度大、泵送性和保水性良好、无离析和泌水现象。浇筑时，依靠混凝土自身的重量流动，可自行充满钢壳的钢板壁，充分包裹在剪力钉、钢筋、角钢中。微膨胀混凝土和自密实混凝土混在一起，就变成了微膨胀自密实混凝土，它既要求混凝土拌和物的工作性能高，坍落度及扩展度大，且具备自密实的特点，又要求混凝土硬

3、化后不会变形收缩，在钢壳内对钢板不会产生过大的内应力。对钢壳自密实混凝土索塔来说，索塔施工的前期准备，是试配出适用于钢壳内微膨胀自密实混凝土的配合比。本文利用合适的高效减水剂、掺和料、钙镁复合膨胀剂及当地优质的原材料配制出的C55微膨胀自密实混凝土，被成功应用于河南黄河高速公路黄河特大桥主桥的索塔工程中，经现场施工及检测，C55微膨胀自密实混凝土的工作性能满足现场施工要求，硬化后的混凝土抗压强度满足设计要求，密实度效果良好。2.微膨胀混凝土种类和功能在当前的建筑工程施工中所采用的微膨胀混凝土的种类可以按照使用功能的不同将其分为补偿性收缩混凝土、填充用微膨胀混凝土和自应力混凝土等三种形式。其功能

4、作用则分别为补偿收缩、抗裂防渗、产生自应力、抗冲击、防震等，具体分析如下所示：1. 1.补偿收缩当混凝土的体积受到约束时，因其体积膨胀而产生压应力的全部或大部分补偿了因水泥硬化收缩而产生的拉应力，这种混凝土称为补偿收缩混凝土。补偿收缩是微膨胀混凝土的主要功能，其目的在于减轻或避免混凝土因体积收缩而引起的开裂。混凝土在使用过程中，经常由于干燥失水、温度降低等原因而导致混凝土体积收缩，这是众所周知的。而微膨胀混凝土在硬化过程中所产生的膨胀可以用来补偿和抵消混凝土的收缩，从根本上去消除导致混凝土开裂的因素，达到限制开裂，提高混凝土耐久性的目的。2. 2.产生自应力自应力是一种预应力，是由化学能所产生

5、的，因此又叫做化学预应力。微膨胀混凝土有足够的膨胀能来张拉钢筋。并且能够根据钢筋配置的方向作多向张拉，从而产生预应力。当混凝土体积受到一定约束时，因其体积膨胀而产生的压应力，除抵消水泥硬化收缩产生的拉应力外，还有剩余部分压应力储存于混凝土内部，这种混凝土称为自应力混凝土。微膨胀混凝土具有的自应力，能够提高构件或制品的承载与工作能力，同时也有减免混凝土裂缝的功效。2. 3.抗裂与普通混凝土相比，6%掺量的膨胀纤维混凝土的抗裂能力可以提高近90%o由于膨胀纤维在混凝土中乱向分布，这种分布形式有助于消弱混凝土塑性收缩及冻融时产生的应力。在每立方米微膨胀混凝土中有上千万条纤维单丝，这些纤维单丝抗拉强度

6、高，并且弹性模量相对较低，因此，混凝土收缩的能量被分散到纤维单丝上。使混凝土的韧性在很大程度上得以加强，从而抑制了微细裂缝的产生和发展。此外，膨胀纤维经特殊的生产工艺进行了表面处理.使之与水泥基料有极强的粘结力，所以，它可以迅速井轻易地与混凝土材料混合，并且分布极其均匀，彻底。2.4. 抗冲击及抗震由于微膨胀混凝土内的膨胀纤维采取了独特的表面处理工艺，使其可以和水泥基料紧密地结合在一起，提高了混凝土的整体强度。因为握裹水泥的高强纤维丝相粘联成致密的、乱向分布的网状增强系统。混凝土一旦受到冲击，纤维便会吸收大量的能量。有效减少了集中应力的作用，并且使混凝土中裂缝不能迅速扩展，从而增强了混凝土的抗

7、冲击及抗震能力。3 .工程中微膨胀混凝土的应用场景黄河特大桥是安罗高速公路兰原至郑州段的控制性工程之一，主桥为双塔双索面组合梁斜拉桥，桥跨布置为(IOo+135)+520+(135+100)m,钢主梁采用双边箱梁断面，索塔采用钢壳混凝土樽型塔，分离式承台，群桩基础。黄河特大桥主桥索塔包括上塔柱、中塔柱、下塔柱、上横梁、中横梁和下横梁，总高182m。其中，上塔柱(含塔冠)高57.8m,中塔柱高95.3m,下塔柱高28.9m,索塔在桥面以上的高度约为142m,高跨比为0.273。索塔是由钢壳+自密实混凝土组合而成的，塔柱采用空心圆端形单箱单室断面，塔柱横、纵桥向外轮廓尺寸均为Iom,上塔柱壁厚均为

8、0.8m,中间设钢锚梁；中塔柱壁厚0.81.1m,下塔柱壁厚1.11.4m0塔冠内侧底部设排水孔。在横梁顶底板和进塔入孔的塔内相应位置均设置了钢横隔板，其上浇筑03m厚的混凝土，形成组合结构板。单侧塔柱共有36个节段。其中，下塔柱T1节段为起步段，高2.5m；其他节段根据起吊重量、壁厚变化及与横梁的关系，高度分别为4m、4.4m、4.5m4.679m4.721m、5m5.2m5.4m、5.6m6m等。索塔内外壁钢板与混凝土之间，通过加劲肋开孔，形成PB1剪力键及剪力钉，实现了钢壳与混凝土的结合，使钢板与混凝土协同受力。竖向加劲肋上设置50mm的钢筋孔，水平加劲肋上设置60mm和50mm的预留孔

9、，部分孔内设置拉筋。拉筋采用HRB400级钢筋，直径16mm,塔壁上设置剪力钉，剪力钉钉规格中22x150mm。索塔节段的钢结构由水平加劲肋、水平角钢、竖向角钢、竖向加劲肋、内钢壁板、外钢壁板、焊钉组成。外侧钢壁板厚度有36mm、30mm、20mm16mm四种，内侧钢壁板标准厚度为8mm,起步段厚度为12mm,钢牛腿附着壁板板厚20mm；竖向加劲肋尺寸分为12010mm和15010mm两种，标准间距为500mm；水平加劲肋尺寸分为120x12mm、12020mmIOoX12mm、IoOX20mm四种，标准间距为500mm。水平加劲肋部分采用角钢连接；利用水平角钢把内钢板与外钢板焊接在一起，成为

10、固定的整体结构。角钢在竖向及水平方向形成桁片，索塔内灌混凝土均采用C55微膨胀自密实混凝土。4 .配合比设计4.1. 混凝土的要求按照配合比设计规范、自密实混凝土应用技术规程规范及工程设计图纸要求，确定黄河特大桥钢壳C55微膨胀自密实混凝土的具体要求如下：强度：钢壳混凝土设计强度等级C55,配制强度为64.9MPa.工作性：扩展度为550650mm,不得出现离析、泌水现象，泵送性能良好。密实性：自密实、微膨胀、无收缩，索塔内填充密实，无明显的脱空现象，混凝土的限制膨胀率水中14d0.025%,转空气中28d-0.010%4. 2.原材料1 .水泥：河南新乡平原同力水泥有限责任公司生产的PO52

11、.5级，其检测指标结果见表1。2 .粗集料：河南卫辉市融创实业有限公司生产的碎石，由5IOmm碎石、1020mm碎石组成，其物理性能指标见表2。3 .细集料：河南南阳市卧龙区清鑫砂石有限责任公司生产的天然砂，其物理性能指标见表3。4 .减水剂：江苏苏博特股份有限公司生产的型号为PCA10的聚竣酸高效减水剂（缓凝型），其物理性能指标见表4。表I水泥检测指标结果水泥怵准州度(%)较纬时M(in)安定性1折震庾(MP切搬终找3天28天3天28天P-O52.5291792146.48.035.455.6表2粗集料物理付他生料g杯(nun)表现密度(grm,)地枳百度)金”(%)收覆率比(%)送水率比(

12、%)氯离子金(%)7天摩天20+110f1421302.699240.007表5件快亚合膨胀剂物理性能指标履结时同(min)限制彰胀率(”)抗强W(Mp)切艳水中7天空弋中21天7天28天2002950.0650.01037.648.2表6粒蚀版物理性能指标Jt(%)需水量比(%)二氯化iAUU%)8.9M2.05031.2b0表7不同水股比、粉煤灰和整张剂推喂的混混上配合比(kgm)水酸比水泥历战友河“碎石外加利0.2843485755956451586.77-r0.304047977295642IS86-7.J0.3238074789956401582.9”、5 ,钙镁复合膨胀剂：江苏苏博

13、特新材料股份有限公司生产的氧化镁复合膨胀剂HME-II,其物理性能指标见表5o6,粉煤灰：河南省鹤壁同力建材有限公司生产的F类I等级粉煤灰，其物理性能指标见表6。4.3.试配试验依据自密实混凝土应用技术规程(JGJT2832012)规范和钙镁复合膨胀剂厂家推荐的膨胀剂掺量为8%。根据混凝土配合比设计规范要求，配置了三种不同水胶比的C55自密实微膨胀混凝土配合比，详见表7。4.4.混凝土的评价4.4.1.拌和物的工作性不同水胶比的混凝土配合比坍落度及扩展度检测结果见表8o从表中可以得出，水胶比为0.28和0.30的混凝土配合比坍落度及扩展度都满足施工要求。表8不同水胶比混凝土配合比坍落度及扩展度检测结果水股比坍落度(mm)扩展度(mi11)出机Ih3h出机Ih3h0.28230220205620595560().302452402206306(X)570()322352252106255X054(r4.4.2.混凝土的抗压强度将不同水胶比混凝土配合比7d和28d的混凝土试件依据公路工程水泥及水泥混凝土试验规程(JTG34202023)进行了抗压强度试验，其结果见表9o表9不同水胶比混摄土配合比抗压强度试验结果水胶比抗压强度(MPQ7d2810.2865.273.20.3058.668.20.3254.164.2通过检测结果可以看出，水胶比为0.28和0.30的混凝土配合比7d与28