基礎(chǔ)特種混凝土的設(shè)計(jì)范文

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《石油化工建設(shè)雜志》2014年第六期

1影響混凝土的強(qiáng)度

1.1影響混凝土的抗?jié)B性能的因素分析

混凝土的抗?jié)B性能就是混凝土的密實(shí)性能，其影響因素主要包括：（1）混凝土骨料的特征。改善混凝土的粗細(xì)骨料級(jí)配，使骨料中的大、中、小顆粒互相搭配填充而組成最密實(shí)，孔隙率最小的混凝土；（2）對(duì)混凝土抗?jié)B性能有益的水泥，并且水泥漿飽滿。混凝土混合物中飽滿的水泥漿將骨料充分包裹起來，并使之成為互相不接觸的隔離體，保證了混凝土的密實(shí)性能；（3）外加劑。實(shí)踐證明在混凝土中摻入各種不同性能的外加劑都可以改善混凝土的密實(shí)性能。減水劑、引氣劑、加氣劑、密實(shí)劑、膨脹劑等都具有改善和提高混凝土密實(shí)性的效果；（4）其他因素，加強(qiáng)施工管理，保證施工質(zhì)量也是混凝土抗?jié)B性能的必要條件。

1.2影響混凝土的抗凍性能的因素分析

混凝土的抗凍性能，即混凝土抵抗凍融破壞的能力。混凝土在大氣中遭受凍融破壞的機(jī)理比較復(fù)雜，一般認(rèn)為混凝土內(nèi)部在某一凍溫下存在結(jié)冰的水和過冷的水，結(jié)冰的水產(chǎn)生體積膨脹及過冷的水發(fā)生遷移引起各種壓力，從而緩慢地造成混凝土的破壞。影響混凝土的抗凍性能的因素主要有：（1）齡期。混凝土齡期是抗凍的重要保證，一般混凝土在齡期較短時(shí)易受凍，混凝土強(qiáng)度損失較大，擁有一定齡期的混凝土再受凍，強(qiáng)度損失較小；（2）骨料的品質(zhì)。混凝土骨料品質(zhì)越好，抵抗凍融破壞的能力越強(qiáng)，抗凍性能就好。石英石是所有骨料中最堅(jiān)硬、最穩(wěn)定的材料；（3）引氣劑。引氣劑具有顯著的提高混凝土抗凍性能的作用，其作用機(jī)理是：在混凝土中引入均勻分布的細(xì)小氣孔，當(dāng)混凝土受凍時(shí)，毛細(xì)孔水結(jié)冰時(shí)引起的膨脹壓力使多余的水很容易地滲流到周圍的氣孔中，混凝土的飽水程度降低，當(dāng)飽水程度低于某一臨界值時(shí)，混凝土并不發(fā)生凍融破壞。但引氣劑也有一定的缺點(diǎn)，主要缺點(diǎn)是混凝土的強(qiáng)度隨著含氣量的增加而有所降低，一般每增加1%的含氣量，抗壓強(qiáng)度降低3～5%，因此使用時(shí)必須控制其摻入量。

2混凝土組成材料選定及混凝土配合比設(shè)計(jì)方法

2.1混凝土材料選擇

2.1.1水泥選用質(zhì)量穩(wěn)定可靠的普通硅酸鹽42.5等級(jí)的水泥，原因是其早期強(qiáng)度高，對(duì)混凝土的抗?jié)B、抗凍性能都不錯(cuò)。

2.1.2水灰比（水膠比）C30控制在0.45；C25控制在0.49。

2.1.3骨料細(xì)骨料選用石英中砂，粗骨料選用石英石碎石，粒徑按混凝土的要求分兩種：C30細(xì)石選5～10mm粒徑；C25選5～31.5mm粒徑。

2.1.4外加劑外加劑選用復(fù)合性能的引氣型高效減水劑，摻量控制在0.5%以下,這樣的選擇對(duì)混凝土的抗?jié)B、抗凍都有利，摻量不大對(duì)混凝土的強(qiáng)度降低影響不大。所有混凝土材料在混凝土配合比試驗(yàn)之前，均需按材料檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)合格后，方可進(jìn)行混凝土配合比試驗(yàn)，試驗(yàn)用水均采用潔凈的飲用水標(biāo)準(zhǔn)。

2.2配合比的確定C30混凝土配合比（重量比）為，水泥∶水∶砂∶碎石=1∶0.45∶1.45∶2.40。C25混凝土配合比（重量比）為，水泥∶水∶砂∶碎石=1∶0.50∶1.57∶2.61。2.3珠光砂混凝土的配合比設(shè)計(jì)珠光砂混凝土即膨脹珍珠巖混凝土，是采用膨脹珍珠巖和水泥、砂為配料，加水?dāng)嚢杈鶆蚝髩嚎s成型的輕集料混凝土。該混凝土據(jù)有極低的導(dǎo)熱性和可靠的化學(xué)穩(wěn)定性，良好的充填流動(dòng)性和極低的容重性，是很好的隔熱保溫特種混凝土。試驗(yàn)時(shí)采用優(yōu)質(zhì)穩(wěn)定的42.5級(jí)普通水泥。珍珠巖采用一級(jí)膨脹珍珠巖，堆積密度為35kg/m3。膨脹珍珠巖是由玻璃質(zhì)火山巖經(jīng)破碎及高溫焙燒而成，呈白色圓珠狀松散顆粒，它無毒、無味，不燃燒，不腐蝕，無任何副作用，是優(yōu)秀的隔熱、斷冷、防凍建筑材料。外加劑采用高效微孔塑化劑，使用摻量僅為水泥重量的0.05%。高效微孔塑化劑屬于粘稠黑棕色液體，使用前需要用80℃的熱水配成1%的水溶液，并攪拌到有氣泡析出后備用。水使用飲用水。珠光砂混凝土應(yīng)采用特殊的成型工藝，不適合振搗成型，宜采用壓縮成型。經(jīng)過多次試驗(yàn)，當(dāng)壓縮比控制在1∶3左右時(shí)成型效果最好，抗壓強(qiáng)度可以達(dá)到0.8Mpa以上。珠光砂混凝土的攪拌成型方式是：首先將水泥、砂和膨脹珍珠巖按比例投入攪拌機(jī)并攪拌1～2min至均勻，然后加部分水拌合；再摻入外加劑和剩余的水并攪拌2～3min至混合料均勻、顏色一致、外觀松散、手握成團(tuán)不散即可。可以用坍落度筒檢測控制其坍落度在3～5cm范圍，千萬不要多加水，否則影響混凝土的強(qiáng)度和導(dǎo)熱系數(shù)。珠光砂混凝土配合比（重量比），強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)M7.5為，水泥∶膨脹珍珠巖∶石英砂∶水=1∶0.35∶0.30∶0.65。

3混凝土試件的成型、養(yǎng)護(hù)及檢測

3.1混凝土試件的制備C30細(xì)石混凝土抗壓試件2組，規(guī)格100mm×100mm。抗?jié)B試件（圓臺(tái)）1組，抗凍試件2組，規(guī)格100mm×100mm。標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)同規(guī)格強(qiáng)度對(duì)比試件2組。C25混凝土抗壓試件2組，規(guī)格150mm×150mm，抗?jié)B試件（圓臺(tái)）1組，抗凍試件2組，規(guī)格100mm×100mm，標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)同規(guī)格強(qiáng)度對(duì)比試件2組。珠光砂混凝土試件2組70.7mm3，用于抗壓強(qiáng)度，導(dǎo)熱系數(shù)的試件規(guī)格根據(jù)檢測儀器的規(guī)格確定。可以是200mm×200mm×30mm規(guī)格的的三塊一組，也可以是300mm×300mm×25mm規(guī)格的三塊一組。試件的制作要求是上下兩個(gè)表面應(yīng)平行，側(cè)面應(yīng)垂直，并磨平。

3.2混凝土強(qiáng)度及耐久性檢測結(jié)果

3.2.1強(qiáng)度測試C30抗壓強(qiáng)度代表值是7d為27.8Mpa，28d為35.6Mpa。C25抗壓強(qiáng)度代表值是7d為23.4Mpa，28d為31.2Mpa。

3.2.2抗?jié)B性能測試抗?jié)B試件拆模后立刻送標(biāo)養(yǎng)室養(yǎng)護(hù)，在試件標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)27d后取出，表面晾干，1d后按操作要求封模后作抗?jié)B檢測。抗?jié)B試驗(yàn)采用逐級(jí)加壓標(biāo)準(zhǔn)方法檢測，從0.1Mpa開始加壓，每8h增加0.1Mpa,直到有三個(gè)試件滲水，停止加壓試驗(yàn)。實(shí)際檢測結(jié)果是用C30、C25混凝土配合比制作的抗?jié)B試件，水壓檢測經(jīng)過13次加壓到1.3MPa，所有檢測的抗?jié)B試件均未出現(xiàn)滲水，超過了設(shè)計(jì)要求的抗?jié)B等級(jí)，因此停止了加壓試驗(yàn)。判定混凝土的抗?jié)B等級(jí)大于P13，大于混凝土設(shè)計(jì)要求抗?jié)B等級(jí)P12。3.2.3抗凍性能測試抗凍試驗(yàn)檢測需要對(duì)比兩個(gè)指標(biāo)，一個(gè)是凍融循環(huán)后強(qiáng)度損失百分比，標(biāo)準(zhǔn)要求小于25%；二是凍融循環(huán)后質(zhì)量損失百分比，標(biāo)準(zhǔn)要求小于5%。抗凍檢測采用標(biāo)準(zhǔn)慢凍法檢測，試件標(biāo)養(yǎng)24d后取出，然后放入在18～20℃的水中浸泡4d，使試件含水量達(dá)到完全飽和。飽和試件取出后，擦干表面水分，然后試件編號(hào)，并按編號(hào)稱量每個(gè)試件的質(zhì)量，并做好記錄。凍融循環(huán)設(shè)計(jì)降溫階段1.5h,負(fù)溫-18℃～-20℃環(huán)境恒溫4h，注水、升溫及在正溫度18～20℃的水中融化4.5h，整個(gè)過程10h為一次凍融循環(huán)。設(shè)計(jì)要求D75,實(shí)際檢測經(jīng)過75次凍融循環(huán)后，所檢試件無任何外觀異常情況，檢測停止。取出試件擦干其表面的水分，并按著編號(hào)量測每個(gè)試件凍融后質(zhì)量，然后檢測其凍融后的抗壓強(qiáng)度。本次試驗(yàn)凍融后實(shí)測強(qiáng)度代表值C30∶32.7Mpa；C25強(qiáng)度代表值：28.5Mpa。標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)對(duì)比試件強(qiáng)度代表值C30∶36.1Mpa；C25∶31.6Mpa。則C30、C25凍融后強(qiáng)度損失率：{（36.1—32.7）/36.1}*100%=9.4%＜25%{（31.6—28.5）/31.6}*100%=9.8%＜25%實(shí)測C30、C25重量損失率都是0，所檢測的試件經(jīng)過凍融循環(huán)后，外觀完好，無掉角，無裂紋，無掉粉，表面堅(jiān)硬無疏松。以上倆個(gè)指標(biāo)，依據(jù)混凝土耐久性標(biāo)準(zhǔn)評(píng)定，均滿足D75的抗凍要求。

3.3珠光砂混凝土試件檢測結(jié)果導(dǎo)熱系數(shù)0.112KJ/m.h.℃；抗壓強(qiáng)度代表值：0.92Mpa，符合設(shè)計(jì)要求。本次深冷、隔溫、絕熱混凝土配合比設(shè)計(jì)是一次非常成功的嘗試，主要體現(xiàn)在檢測數(shù)據(jù)真實(shí)可靠，檢測數(shù)據(jù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于設(shè)計(jì)要求，尤其是混凝土耐久性抗凍、抗?jié)B的性能非常好，說明本次試驗(yàn)成功。主要體會(huì)有以下二點(diǎn)：（1）材料的選擇和質(zhì)量把關(guān)是配合比設(shè)計(jì)成功的基礎(chǔ)和關(guān)鍵（2）試驗(yàn)檢測中必須依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格準(zhǔn)確，一絲不茍，才能保證設(shè)計(jì)意圖的實(shí)現(xiàn)。

作者：裴麗梅焦迎杰單位：天津新濱工程技術(shù)檢測有限公司天津二十冶有限公司市政分公司