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隨著現(xiàn)代混凝土技術(shù)的快速發(fā)展，混凝土的要求也越來(lái)越高，不僅要滿足施工，還要高強(qiáng)耐久、經(jīng)濟(jì)合理、節(jié)能環(huán)保。在此背景下?lián)胶狭蠎?yīng)用更加廣泛，選擇空間也相對(duì)較大。所以需要進(jìn)行大量試驗(yàn)，通過(guò)摻加粉煤灰、礦粉合理進(jìn)行配合比試驗(yàn)，盡可能節(jié)約水泥、降低成本、節(jié)能環(huán)保。現(xiàn)以湖北省宜昌市白洋長(zhǎng)江公路大橋大體積混凝土錨碇為背景，從混凝土配合比設(shè)計(jì)、施工過(guò)程、混凝土養(yǎng)護(hù)等方面的控制，有效避免大體積混凝土容易出現(xiàn)的問(wèn)題，為后期的施工提供了理論依據(jù)。

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工程概況

白洋長(zhǎng)江公路大橋白洋側(cè)錨碇為重力式嵌巖錨，分別由錨塊、散索鞍支墩、壓重塊等組成。錨碇基礎(chǔ)共設(shè)四級(jí)臺(tái)階，基礎(chǔ)總長(zhǎng)62.5m，最大開(kāi)挖深度48.0m左右。錨塊采用C40混凝土，共計(jì)62593.4m³，為大體積混凝土。為滿足需要，我們?cè)囼?yàn)室自行進(jìn)行設(shè)計(jì)，大量摻入粉煤灰、礦粉，從混凝土配合比設(shè)計(jì)、施工過(guò)程控制、混凝土養(yǎng)護(hù)等方面的控制，有效避免大體積混凝土容易出現(xiàn)的問(wèn)題，為后期的施工提供了理論依據(jù)。

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粉煤灰、礦粉摻復(fù)摻混凝土的理論依據(jù)

1)粉煤灰，是一種火山灰質(zhì)工業(yè)廢料，是燃煤電廠的主要固體廢物，其顆粒多呈球形，表面光滑，堆積密度1590～2400kg/m³，松散堆積密度為550～800kg/m³。滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》(GB1596—2005)的粉煤灰可分為F類與C類，根據(jù)技術(shù)要求不同分Ⅰ級(jí)、Ⅱ級(jí)、Ⅲ級(jí)。混凝土中摻加粉煤灰，可以節(jié)約水泥、細(xì)集料用量，減少用水量;改善混凝土的和易性;增強(qiáng)混凝土的可泵性;減少混凝土的徐變;減少水化熱、熱膨脹性;提高混凝土抗?jié)B能力;增加混凝土的修飾性等(粉煤灰參見(jiàn)表1)。

2)礦渣粉，又稱粒化高爐礦渣粉，符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《用于水泥和混凝土中的粒化高爐礦渣粉》(GB/T18736—2008)中，正式將礦渣微粉命名為“礦物外加劑”，分S105級(jí)、S95級(jí)、S75級(jí)或Ⅰ級(jí)、Ⅱ級(jí)、Ⅲ級(jí)。礦粉等量取代部分水泥摻入混凝土中，可改善混凝土的工作性，凝結(jié)時(shí)間、提高強(qiáng)度、改善混凝土的耐久性。目前礦粉的應(yīng)用，改變了以粉煤灰為主要摻合料的局面，同時(shí)克服了僅摻粉煤灰時(shí)取代水泥量有限的弱點(diǎn)，可進(jìn)一步降低水泥用量，減少水化熱、增加強(qiáng)度、改善混凝土工作性能、改善混凝土耐久性，而且大大降低生產(chǎn)成本，節(jié)約能源、保護(hù)環(huán)境，為混凝土的可持續(xù)發(fā)展提供基礎(chǔ)(其他原材料參見(jiàn)表2～7)。

3)礦粉與粉煤灰復(fù)摻混凝土理論效應(yīng)。①兩種材料的火山灰效應(yīng)、形態(tài)效應(yīng)和微集料效應(yīng)相互疊加，形成工作與強(qiáng)度互補(bǔ)效應(yīng)，使混凝土具有良好的抗?jié)B性和可泵性;②工作性方面，對(duì)于新拌制混凝土，粉煤灰中富含的球狀玻璃體對(duì)漿體起潤(rùn)滑作用，增加拌合物的流動(dòng)性，減少泵送阻力，改善由于礦粉摻入導(dǎo)致的混凝土拌合物粘聚性高的問(wèn)題，能使拌合物具有最佳流動(dòng)性和粘聚性;③粉煤灰等量取代水泥與空白混凝土28d強(qiáng)度相比都偏低，適宜的礦粉摻入后會(huì)改善混凝土強(qiáng)度。兩者復(fù)合會(huì)兼顧早期與后期強(qiáng)度。根據(jù)不同的技術(shù)需要可以按不同比例進(jìn)行調(diào)整。

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粉煤灰、礦粉復(fù)摻混凝土配合比設(shè)計(jì)特點(diǎn)

混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C40，混凝土采用泵送方式澆筑，要求施工時(shí)應(yīng)具有良好的勻質(zhì)性及粘聚性，同時(shí)后期具有良好的耐久性。設(shè)計(jì)坍落度要求(180±20)mm，擴(kuò)展度(450±30)mm。粉煤灰摻入比例為膠凝材料的40%，礦粉摻入比例為膠凝材料的20%，水泥摻入比例為膠凝材料的40%。

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配合比設(shè)計(jì)及試驗(yàn)

根據(jù)《普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》(JGJ55—2011)，水膠比按下式計(jì)算:

本試驗(yàn)采用粉煤灰摻量為膠凝材料的40%，礦粉摻量為膠凝材料的20%。考慮到復(fù)摻對(duì)強(qiáng)度的影響，經(jīng)前期試驗(yàn)選用基準(zhǔn)水膠比0.36。為滿足混凝土和易性，選定水泥混凝土砂率確定為38%。根據(jù)基準(zhǔn)水膠比上下浮動(dòng)，進(jìn)行以下配合比試驗(yàn)，如表8。

試驗(yàn)結(jié)果。

1)1號(hào)配合比混凝土拌合物，測(cè)得初始坍落度為200mm，擴(kuò)展度為460×460mm，容重2430kg/m³，和易性、粘聚性良好，無(wú)泌水，含砂量:中，1h坍落度、擴(kuò)展度無(wú)損失，含氣量2.4%。

2)2號(hào)配合比混凝土拌合物，測(cè)得初始坍落度為195mm，擴(kuò)展度為470×460mm，容重2430kg/m³，和易性、粘聚性良好，無(wú)泌水，含砂量:中，1h坍落度、擴(kuò)展度無(wú)損失，含氣量2.0%。

3)3號(hào)配合比混凝土拌合物，測(cè)得初始坍落度為190mm，擴(kuò)展度為450×460mm，容重2420kg/m³，和易性、粘聚性良好，無(wú)泌水，含砂量:中，1h坍落度、擴(kuò)展度無(wú)損失，含氣量2.1%。

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試驗(yàn)結(jié)果分析

根據(jù)對(duì)比試驗(yàn)可以得出，2號(hào)配合比工作性、強(qiáng)度各項(xiàng)指標(biāo)均滿足要求，施工成本低。加入高效緩凝減水劑有效延長(zhǎng)混凝土凝結(jié)時(shí)間，試驗(yàn)表明初凝時(shí)間可控制在30h左右，能有效降低夏季高溫季節(jié)施工風(fēng)險(xiǎn)，確定用于錨碇大體積混凝土的施工。

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施工情況

混凝土拌合物現(xiàn)場(chǎng)入模坍落度控制在(180±20)mm，沒(méi)有超過(guò)200mm;在澆筑至最后一層30cm時(shí)，將混凝土的坍落度降至160～180mm，適量加入聚丙烯粗纖維，可有效防止混凝土產(chǎn)生裂縫。由于施工處于夏季高溫季節(jié)，拌合站采用循環(huán)冷卻系統(tǒng)對(duì)水進(jìn)行降溫可將拌和用水溫度降到5℃以下，原材料采用搭棚遮陰，對(duì)粉料儲(chǔ)存罐進(jìn)行土工布包裹淋水降溫，混凝土入模溫度控制在28℃以下。

施工現(xiàn)場(chǎng)混凝土澆筑采用整體式水平分層連續(xù)澆筑，且多點(diǎn)同時(shí)澆筑，以加快施工進(jìn)度。混凝土澆筑時(shí)，由四周往中心布料，布料過(guò)程中始終保持承臺(tái)周邊混凝土高度略高。加強(qiáng)邊角處振搗，使混凝土均勻分布，以避免膠凝材料漿體發(fā)生過(guò)長(zhǎng)距離流動(dòng)并堆積在承臺(tái)四周而產(chǎn)生較大溫度應(yīng)力及收縮應(yīng)力而增大混凝土側(cè)面和邊角開(kāi)裂風(fēng)險(xiǎn)。以30～50cm分層澆筑，振搗均勻，密實(shí)。

分層面混凝土澆筑完畢首先覆蓋塑料薄膜或土工布保濕;初凝過(guò)后及時(shí)進(jìn)行鑿毛，分塊進(jìn)行鑿毛作業(yè)，對(duì)未鑿毛及已經(jīng)完成鑿毛的分層面保持覆蓋養(yǎng)生。

本工程蓄水養(yǎng)護(hù)的養(yǎng)護(hù)用水采用冷卻水管出水，養(yǎng)護(hù)水與混凝土表面溫差≤15℃;蓄水深度需大于30cm。

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結(jié)論

通過(guò)粉煤灰、礦粉復(fù)合摻配的混凝土，具有良好的工作性，可泵性高。不易離析、泌水。施工易控制，通過(guò)施工后觀察無(wú)明顯施工裂縫，有適宜的強(qiáng)度和良好的耐久性，適合大體積混凝土施工，可推廣使用，在經(jīng)濟(jì)效益方面，由于粉煤灰、礦粉摻入比例大，極大程度地節(jié)約了施工成本，減少了環(huán)境污染，具有較好的社會(huì)效應(yīng)。

作者：張曉靜，如涉及作品內(nèi)容、版權(quán)和其它問(wèn)題，請(qǐng)及時(shí)聯(lián)系，我們將盡快處理。