【關鍵詞】高性能混凝土;粉煤灰;配合比
High performance concretes in Shapotou Yellow River especially big bridge construction application?
Hou Jiansheng?
【Abstract】Unifies Shapotou Yellow River especially big bridge Shui Zhongdun to receive Taiwan to use the pulverized coal ash concretes the construction practice, introduced the high performance concretes’ definition, the performance, the concrete study pulverized coal ash concretes’ high performance characteristic and the mixture ratio composition request, elaborated raw material selects basic principle. Through the experiment, has conducted the research to the pulverized coal ash high performance concretes’ configuration. ?
【Key words】High performance concretes; Pulverized coal ash; Mixture ratio
1. 工程概略?
沙坡頭黃河特大橋位於寧夏回族自治區中衛市常樂鎮小灣村西側，處於黃河黑山峽峽谷河段，向西穿越騰格裏沙漠東南活動沙丘與孟家灣段道路相接，是上海至武威公路中寧至營盤水高速公路逾越黃河的一座特大橋樑。黃河大橋起自K58+347，終至K59+688.5，全長1341.5m。中寧岸引橋採用9孔40m先簡支後連續預應力混凝土箱梁；主橋採用（65+2×120+65）m預應力混凝土連續鋼構箱梁；孟家灣岸引橋採用15孔40m先簡支後連續預應力混凝土箱梁。主橋墩採用矩形薄壁空心墩，墩身中間採用兩系樑銜接，根底採用18根Φ2.0m鑽孔灌注多排樁。橋址區屬黃河上游，橋位處河面寬爲200m～250m，施工常水位H=1241.20m，水深7.0～8.0m。?
沙坡頭黃河特大橋主橋11#墩位於黃河中間，墩身高度55.4m，墩身底單柱截面尺寸爲8.0×2.0m，採用雙柱矩形薄壁空心墩構造方式，根底採用18根64m長直徑2.0m的鑽孔灌注多排樁，承臺尺寸28.8×13.2×4 m?3（長×寬×高）。承臺混凝土的設計強度爲30MPa，承臺混凝土設計總方量爲1520.64m?3，屬於大致積的混凝土。承臺採用鋼套箱施工，鋼套箱內部尺寸爲29.0×13.4×8.5 m?3，混凝土澆築採用泵送的施工辦法，混凝土澆築開端時間7月21日16：45時，完畢時間7月23日17:00時,澆築時間48小時，混凝土澆築量1684m?3。?
由於11#墩承臺所處的特殊位置及龐大的體積，決議混凝土必需具有高抗滲性、良好的工作性能、優越的耐久性，因而在主橋承臺施工中針對性採用了摻有粉煤灰的高性能混凝土。?
2. 高性能混凝土概念及特性?
高性能混凝土（High Performance Concrete，HPC）是20世紀80年代末90年代初，一些興旺國度基於混凝土構造耐久性設計提出的一種全新概念的混凝土，它以耐久性爲首要設計指標，這種混凝土有可能爲根底設備工程提供100年以上的運用壽命。?
我國著名混凝土科學家吳中偉院士以爲高性能混凝土（HPC）是一種新型的高技術混凝土，是在大幅度進步混凝土性能的根底上，採用現代混凝土技術，選用優質原資料，除了水泥、水、集料以外，必需摻加足夠數量的細摻合料與高效外加劑，以耐久性作爲主要設計指標的混凝土，滿足耐久性、施工性、適用性、強度、體積穩定性和經濟性等。?
配製高性能混凝土時，摻入活性細摻合料能夠使水泥漿的活動性大爲改善，空隙得到充沛填充，使硬化後的水泥混凝土強度有所進步.更重要的是，參加活性細摻合料改善了混凝土中水泥與骨料的介面構造.使混凝土的強度、抗滲性與耐久性均得到進步。活性細摻合料是高性能混凝土必用的組成資料，在高性能混凝土中常用的活性細摻合料有粉煤灰、磨細礦渣粉、硅粉、自然沸石粉等。?
區別於傳統混凝土，高性能混凝土由於具有高耐久性、高工作性、高強度和高體積穩定性等許多優秀特性，被以爲是目前全世界性能最爲全面的混凝土，至今已在不少重要工程中被採用，特別是在橋樑、高層建築、海港建築等工程中顯現出其共同的優越性，在工程平安運用期、經濟合理性、環境條件的順應性等方面產生了明顯的效益。?
3. 粉煤灰混凝土的耐久性、抗滲性及良好的可泵性特性?
粉煤灰是火電廠燃煤鍋爐排出的煙道灰，它能進步混凝土的抗滲性，顯著改善混凝土拌合物的工作性，進步易泵性，硬化混凝土抗裂性能進步，進步構造物的耐久性。?
傳統意義混凝土耐久性差的主要緣由是單純水泥水化硬化後，水泥的水化反響生成物有水化硅酸鈣、水化鋁（鐵）酸鈣、氫氧化鈣和水化硫鋁酸鈣等，其中的氫氧化鈣是招致水泥混凝土耐久性差的本源，特別是氫氧化鈣大片狀結晶，在有（壓）水浸透的條件下，首先被軟水溶出，形成軟水腐蝕，同時招致混凝土的空隙率增大，抗滲性、耐水性及抗氯鹽浸透性變差，更容易發作冰凍、鹽凍、鹼集料反響和鋼筋鏽蝕等毀壞。假如要使混凝土配製成將耐久性視爲重要根本特徵的高性能混凝土，在其水泥水化產物中，就必需設法減少或消弭氫氧化鈣這種有損強度、耐久性的大結晶體。?
粉煤灰等活性摻合料具有與水泥水化生成的氫氧化鈣反響的特性，活性摻合料與氫氧化鈣發作的反響比水泥水化滯後，稱作“二次反響”，粉煤灰等活性摻合料的主要成分是氧化鈣和氧化鋁，二次反響的生成物仍然是水化硅酸鈣和水化鋁酸鈣凝膠體，水化硅酸鈣和水化鋁酸鈣是水泥石中提供強度的主要礦物來源。這就不只使耐久性改善，而且使混凝土強度進步。由於二次反響形成了摻粉煤灰的水泥混凝土凝結較慢，緩凝0.5～1h，水化熱低，更適用於大致積混凝土；在保溼養生良好的條件下，後期強度增長率大，長齡期強度高，強度進步後，抗滲性、抗磨性等耐久性就好。由於減少了氫氧化鈣晶體，水泥石中的細觀裂紋尖端少，幹縮變形小，不只使粉煤灰水泥混凝土的抗（微）裂性進步，而且使摻粉煤灰的公路工程混凝土構造抗衝擊、耐疲倦動載特性得以改善。?
高質量粉煤灰的形態多數是空心微珠玻璃球，由於“微珠”效應，使摻用粉煤灰的水泥混凝土施工所需求的流變性、粘聚性、飾面性等工作性良好，易於泵送、修飾，平整度高，構造外觀缺陷少，更美觀，更平整，且更密實，有利於進步防水抗滲性。其次，優質粉煤灰的“微珠”效應同時使硬化混凝土的幹縮變形減少，抗裂性能進步。平均散佈在混凝土中的.粉煤灰顆粒不會大量吸水，不但起到滾珠作用而且能與水泥粒子組成合理的微粒級配，減少填充水數量，影響混凝土的堆積狀態，進步混凝土的堆積密度，具有減水作用，使新拌混凝土工作性優秀，硬化後的混凝土構造愈加平均密實。不會發作泌水離析現象，使施工性、可泵性和抗浸透性效果更好。?
4. 高性能混凝土配製?
4.1 原資料的選用?
（1）水泥：配製高性能混凝土的水泥，應具有較高的強度、良好的流變性能以及與外加劑良好的相容性，普通應爲質量穩定的硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥，其強度宜採用不能低於42.5（R）級，以保證混凝土的高強度。爲確保其活動性，所用水泥的流變性能更爲重要，普通請求選用中熱硅酸鹽水泥，並宜選擇活性較高的，這樣其規範稠度用水量較低，能使混凝土在較低水灰比例下具有良好的工作性，並能夠降低水泥的水化熱，進步混凝土的體積穩定性，減少溫度裂痕的產生。我們選用了中寧P.O42.5普通硅酸鹽水泥。?
（2）粉煤灰:粉煤灰是火電廠燃煤鍋爐排出的煙道灰，它能進步混凝土的抗滲性，顯著改善混凝土拌合物的工作性。配製高性能混凝土所用的粉煤灰必需來自燃煤工藝先進的電廠，粉煤灰的燒失量應儘可能地低。我們選用寧夏大壩電廠的Ⅰ級優質粉煤灰。?
（3）粗骨料：高性能混凝土必需選用強度高、吸水率低、級配良好的粗集料，宜選擇外表粗糙、外形有棱角、針片狀顆粒含量低(不宜大於5%)的硬質砂岩、石灰岩、花崗岩、玄武岩碎石，級配契合標準請求，粗集料還應留意集料的粒型、級配和岩石品種，普通採取連續級配，其中尤以級配良好、外表粗糙的石灰岩碎石爲最好，這可能是由於石灰岩的礦物成分能與水泥漿有較好的分離所致.粗集料的線收縮係數要儘可能小，這樣能大大減小溫度應力，從而進步混凝土的體積穩定性。?
粗集料選用孟家灣石灰岩石料場的石料，粒徑5～40mm連續級配石灰石碎石，含泥量0.3%，針片狀顆粒含量3.5%，壓碎指標4.7%。?
（4）細骨料：細集料宜選用質地堅硬、乾淨、級配良好的自然中、粗河砂，其質量請求應契合普通混凝土用砂石規範中的規則.砂的粗細水平及含泥量對混凝土強度有明顯的影響。細集料選用營盤水砂場水洗河砂，細度模數2.39，含泥量2.2%，泥塊含量0.2%。?
（5）泵送劑：泵送劑首要的是應具備良好的可泵送性，就是混凝土拌合物具有順利經過保送管道、不梗塞、不離析、粘塑性良好的性能。本項目選用KDNOF-7高強泵送劑。?
（6）水：選用乾淨黃河浸透過濾沉澱水。?
4.2 配合比設計：主墩承臺混凝土配合比是依據混凝土的設計強度及工作性的請求停止設計的，混凝土的設計強度爲C30的高性能混凝土，施工請求泵送。?
粉煤灰混凝土配合比計算辦法採用了外加法配合比，依據基準混凝土計算出的各種資料用量（C、W、S、G），選定外加粉煤灰摻入率（f%），再對各種資料停止計算調整。?
配合比除應滿足混凝土設計強度和耐久性請求外，必需滿足可泵性請求。
依照《公路橋涵施工技術標準》（JTJ041-2000）有關技術請求，大致積混凝土最大膠材總量不宜超越350kg/m?3，泵送混凝土最小水泥用量280kg/m?3請求，計算出摻粉煤灰不宜大於70 kg/m?3即水泥用量的25%，由於工期的請求我們爲了進步早期強度採用了10%的粉煤灰摻量；適合水灰（膠）比應控制在0?45～0.60之間；砂率宜爲40%～45%；經屢次實驗比擬，最終肯定粉煤灰混凝土配合比爲水泥∶粉煤灰∶砂∶石∶水∶泵送劑=315∶31.5∶822∶1090∶161∶2?77，水膠比0.46，砂率43%，坍落度140mm，混凝土試件7天及28天抗壓強度分別爲35.1 MPa、42.4 MPa，滿足高性能混凝土技術規範。?
在整個承臺施工過程中，混凝土的和易性、工作性能良好，在泵送過程中沒有因混凝土質量而惹起堵管，混凝土硬化後也沒有發作由於水化熱和溫差惹起的裂痕。在施工過程中項目部實驗室及監理中心實驗室隨機抽取混凝土試件共25組，28天均勻強度35.84Mpa、規範偏向2.11、變異係數5.88，滿足強度請求。?
5． 結論?
沙坡頭黃河特大橋水中墩承臺大致積混凝土的施工，在應用粉煤灰高性能混凝土方面取得勝利，爲土建工程在大致積有抗滲性請求混凝土施工方面積聚了經歷。高性能混凝土是一種新型高技術混凝土，是在大幅度進步普通混凝土性能的根底上採用現代混凝土技術製造的混凝土。它以耐久性作爲設計的主要指標，針對不同用處請求，對下列性能重點予以保證:耐久性、工作性、適用性、強度、體積穩定性和經濟性。但在詳細混凝土設計和施工時，還要把各種實踐影響要素思索進去，依據工程特性、所處環境、施工氣候及條件、經濟才能等，量體裁衣，選擇出契合工程實踐請求的原資料，並經過實驗室的試配調整，肯定出合理的配合比，以保證高性能混凝土的質量，滿足工程的需求。?
參考文獻?
[1] 吳中偉.高性能混凝土的開展趨向與問題[J].建築技術，1998年29卷第1期?
[2] 姚汝方.高性能混凝土組成資料的選配[J].建材技術與應用,2004.3?
[3] 傅智.公路工程水泥混凝土外加劑與摻合料應用技術指南.交通部公路科學研討院?
[4] 公路橋涵施工技術標準（JTJ041-2000）.人民交通出版社?