C100高强混凝土

2024-06-23

C100高强混凝土（精选3篇）

C100高强混凝土第1篇

混凝土内的水化放热是影响结构温度应力的一个重要因索, 可严重影响钢管混凝土结构的稳定性, 我国的桥梁标准中对此也进行了相关规定[1]。高强混凝土由于水泥掺量通常较大, 水化放热也相对较高。同时, 由于大量掺入硅灰等高活性的矿物掺合料, 高温条件可促使其加快进行二次水化放热, 与普通的大体积混凝土具有一定的不同。而高强度的混凝土与钢管的组合可充分发挥两种材料的优势, 虽然国内外已有大量对高强混凝土配制、力学性能以及耐久性能的研究, 但对于大体积高强混凝土内部温升的研究相对较少。

因此, 本文在成功配制C100混凝土的基础上, 模拟工程实际, 生产并浇筑了大体积钢管混凝土, 并对其内部温度场进行了研究。

1 试验

1.1 试验原材料

水泥:42.5级普通硅酸盐水泥, 28d抗压强度为54MPa;粉煤灰:漳州某电厂生产的Ⅱ级F类粉煤灰, 细度16.8%, 需水量比98%, 烧失量2.49%;矿粉:龙海某公司生产的S95级矿渣粉, 比表面积435m2/kg, 流动度比99%;硅灰:厦门某公司生产, 比表面积约为18000m2/kg, Si O2含量92.3%;石子:采用生产提供的5~10mm和10~20mm反击破碎石;河砂:细度模数2.7的中砂, 含泥量0.9%;减水剂:福建某公司生产的Point-S聚羧酸高效减水剂, 含固量21.78%;水:自来水。

1.2 试验方法

混凝土抗压强度测试按照GB/T 50081—2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》进行, 成型试件尺寸为100mm×100mm×100mm;混凝土拌合物的倒置坍落度筒排空试验测试按照JGJ/T 281—2012《高强混凝土应用技术规程》进行。

2 配合比与试验结果

2.1 配合比

在测出两种石子的粒径分布后, 按最大密实度原理确定掺入比例, 即 (5~10) : (10~20) =4:6;再使用测试净浆流动度的方法, 检验外加剂与水泥、粉煤灰等胶凝材料的适应性;在此基础上, 经试验调整水胶比、矿物掺合料比例与外加剂掺量后, 确定配合比见表1。混凝土工作性与力学性能见表2。

2.2 混凝土内部温度发展

kg/m3

注:试验使用100mm×100mm×100mm试块进行标准养护, 已乘以强度折减系数0.95。

2.2.1 绝热温升计算

根据标准[2]中的要求和附录中提供的公式, 在浇筑前应对混凝土的绝热温升进行计算。本文采用大体积混凝土常用的指数式进行计算, 首先计算总的水化热:

各胶凝材料水化热调整系数Ki取值根据其掺量决定, 粉煤灰掺量为15%, K1取0.95;矿渣粉15%, K2取0.97;硅灰8%, K3取1.0。计算总的胶凝材料水化热调整系数K=K1+K2+K3-2=0.92, 则Q=0.92×375=345k J/kg。

混凝土龄期为t时的绝热温升 (℃) 为:

每m3混凝土的胶凝材料用量为600kg/m3, 混凝土的比热C取0.96k J/ (kg·℃) , 混凝土的重力密度ρ取2450kg/m3, 与水泥品种、浇筑温度等有关的系数m取0.4。计算得到混凝土绝热温升值见表3。

由表3可见, 混凝土的绝热温升大于50°C, 为防止温度应力对钢管混凝土结构产生不利影响, 结合相关工程经验[3], 在生产和浇筑时采取以下技术措施: (1) 对料场砂石进行遮阳处理, 降低投料时砂石温度; (2) 使用有缓凝作用的聚羧酸外加剂, 减缓水化热的释放; (3) 采用42.5级水泥, 并掺入大量矿物掺合料, 减少早期放热; (4) 浇筑完成后, 在钢管混凝土顶部蓄有10mm深的水并覆膜进行养护。

2.2.2 实测温度曲线

混凝土内外温度的测试试验中, 预先将探头埋入混凝土内部, 并采用与电脑相连的温度传感器, 每隔30min自动记录数据。各测点的位置如图1、图2所示, 其中A测点位于圆柱体的中心, B测点位于距表面50mm处的混凝土内, C测点位于与A同水平面内距筒壁50mm处的筒内, D、E两点分别位于日照下和非日照下的室外。

浇筑时间距搅拌机卸除混凝土的时间约为2h。钢管厚度为5mm, 其截面直径为1m, 高为1m。浇筑完成后, 在钢管顶部圆截面处选取7个点, 使用振捣棒进行振捣。

试验从混凝土入模时测起, 连续3d内随着时间的发展, 钢管混凝土中各点温度曲线见图3。

3 试验分析

由图3可见, 在入模温度基础上混凝土内部最大温升为30℃, 其中心点与两个边界点的最大温差小于25℃, 符合大体积混凝土设计要求, 但随后温度下降较快, 应加强保温措施。钢管混凝土内部各测温点的温度与环境温度的发展变化, 主要受以下两方面的影响。

3.1 水化热的产生与环境温度共同作用对混凝土温度的影响

影响混凝土结构早期温度场的因素中最主要的是水泥水化放热量及外界环境温度变化情况[4]。由图3可见, 浇筑时的环境温度较高, 达到35℃, 而C100混凝土的入模温度约为40℃, 由此说明水化反应已开始进行, 并使混凝土整体的温度升高。

浇筑后约10h, 钢管混凝土内各点的温度达到最高峰, 中心点由于热量的累积, 升高至70℃, 而B、C测温点由于环境温度的影响, 其温度分别为45℃和55℃。说明此时水化热对混凝土内部温度影响占主导地位。之后, 中心点的温度在24h内与时间发展近似呈线性关系, 平均每小时约下降1℃, 靠近外部的B、C两点的温度比A点更快达到30℃, 说明水化反应速率减慢, 内部产生的热量少于向外部散失的热量。浇筑约3d后, 由于水化反应速率的持续减慢和热量散失, 中心点的温度降低至30℃, 低于外界温度, B、C两点的温度逐渐随着外界温度的变化而变化。说明此时环境温度对混凝土内部温度影响占主导地位。

由此可见, 大体积混凝土中心点的温度峰值主要取决于水化放热速度与散热速度, 其边界点的温度取决于水化热或环境温度的主导地位。

3.2 太阳辐射对混凝土温度的影响

初始浇筑时间为夏季的中午12:30, 正处于一天中日照最强烈时段, D、E两点的温度相似, 但靠近侧面的C比靠近上表面的B点温度高出约6℃;龄期为20h时, 即第二天上午9:30, 环境温度达到当天最大值, 随后由于阴雨的作用, B、C温度降低至曲线重合;之后两天天气为阵雨, B、C曲线的变化明显与D、E曲线变化具有一定的相关性, 而C点温度高出B点约1℃。

B、C的温度差可能是由于钢材和混凝土的热物性参数不同造成的[5], 在日照作用下, 二者组成的组合截面处可产生较大温差, 存在温度梯度, 从而进一步产生影响结构受力和安全的温度应力和变形。

由此可见, 太阳辐射对钢管混凝土内外温度场有显著影响, 距离圆截面中心越近, 温度受太阳辐射影响越小, 反之越大。相关研究表明, 辐射角不同对截面温度场的分布也会产生影响[6]。

4 结语

(1) 钢管混凝土的中心最高温度可达70℃, 小于计算所得的绝热温升最大值。

(2) 高强混凝土水化快, 入模温度较高, 其内部温升、中心点与边界点温差符合大体积混凝土技术要求, 但降温较快, 宜采用保温养护等措施。

(3) 大体积混凝土中心点的温度峰值主要取决于其水化放热速度与散热速度, 其边界点的温度取决于水化热或环境温度的主导地位。

(4) 太阳辐射对钢管混凝土内外温度场有显著影响, 距离圆截面中心越近, 温度受太阳辐射影响越小, 反之越大。

摘要：在配制出具有良好工作性C100混凝土的基础上, 模拟工程实际, 生产并浇筑成截面直径为1m的圆柱形钢管混凝土构件, 并使用自动温度传感器对其内部温度进行监控, 与计算所得的绝热温升值对比, 研究其内部温度的分布与发展规律。结果表明, 钢管混凝土的中心最高温度可达70℃, 小于计算所得的绝热温升最大值。其内部温升、温差符合大体积混凝土技术要求。水泥水化放热量、外界环境温度变化情况以及太阳辐射对钢管混凝土温度场有显著影响。

关键词：C100,大体积钢管混凝土,温升监控,太阳辐射

参考文献

[1]中华人民共和国交通部.JTG D 60—2004公路桥涵设计通用规范[S].北京:人民交通出版社, 2004.

[2]中华人民共和国住房和城乡建设部.GB 50496—2009大体积混凝土施工规范[S].北京:中国计划出版社, 2009.

[3]徐仁崇, 桂苗苗, 曾冲盛, 等.厦门财富中心钢管自密实混凝土的研究与应用[J].施工技术, 2011, 40 (347) :65-67.

[4]Kim J K.Estimation of compressive strength by a new apparent activation energy function[J].Cement and Concrete Research, 2001, 31 (2) :217-225.

[5]贾琳.太阳辐射作用下混凝土箱梁的温度分布及温度应力研究[D].南京:东南大学, 2001.

水利工程中高强混凝土的质量控制第2篇

摘要：水利工程施工过程中，很多工程项目由于负载的需要，要采用强度较大的混凝土浇筑，也就是需要高强度的混凝土工程构件，其强度级别一般要在C60级以上。在一些工程项目中，预应力管桩应用较为广泛，强度等级能达到C80级。高强度的混凝土是保证工程质量的前提，是确保工程平稳运行的先决条件，所以在施工中要采取各种措施保证高强度混凝土的施工质量，进行有效的控制。

关键词：水利工程；混凝土；高强度；质量

中图分类号：TV544

文献标识码：A

DOI编号：10.14025/j.cnki.jlny.2015.16.044

1高强混凝土质量控制

高强度混凝土不同于一般级别的混凝土，因其强度要求较高，所以在材料选择、施工技术及后期的养护上都要有所加强，重点的质量控制方面是其流动性和凝结时间，特别是其早期强度和28天强度养护方面，要做许多细致的工作，施工管理上要比普通混凝土更加细致，要求更加严格。

1.1原材料的选择与应用

在材料的管理上，要设定专业的人员进行，要定期进行检查，同时要对材料进行测定，时刻掌握原材料的性能及生产状态，在原材料的进场、保管、计量等方面要全方面监控，对材料的状况了然于胸。在材料的选择上，必须具备较好的性参指标，确保质量的稳定，至少在施工期间，材料的质量不会有太大的质的变化。一定要避免混凝土材料质变，一旦发现坚决弃用换新。混凝土在水泥水化时不可避免会在内部形成一些毛细孔，这些细孔会导致混凝土的密实性不够，从而会影响其强度，特别是高强度混凝土硬度级别在C80以上的混凝土，这些细微的毛细孔会更多，为了防止这些细孔影响混凝土的密实性，一般要在混凝土配比时，加入一些超细的活性颗粒，这些颗粒的径级要达到微米级，加入后能有效达到增密的作用。除此之外，高强度的混凝土要求的水灰比较低，而坍落度则要求较高，主要是通过掺入高性能的外加剂来实现，随着科技的不断进步，现在的混凝土外加剂品种十分丰富，也有一些高性的复合型外加剂在应用，但在使用前一定要进行试验对比，不要盲目使用。

1.2优选混凝土配比方案

高强度混凝土要达到需要的强度级别，除了在材料上要求严格外，在配比方案选择上也要严格进行，先要制定不同的配比方案，在各种材料的比例上进行优化，同时要对投料顺序进行合理设计，方案制定后要进行试验，根据试验的数据进行对比，选出最优的方案。在试验配制阶段，生产条件一定要按实际的生产条件设置，如果原材料有变动，必须要再次进行试配，不可沿用原有的配比方案，试配时搅拌必须要达到均匀一致，搅拌机需采用强制式的，较普通的混凝土搅拌时间要延长一半为宜。

1.3施工过程中的质量控制

在试验阶段，由于各种条件都相对稳定，所以配置出标准的高强混凝土比是相对容易的，但在实际施工中，由于人员、技术、工艺、环境等各种外界因素的影响，使得高强度混凝土的施工质量较难保证，因为在低水灰比的情况下，这些外部因素都会成为相当敏感的因素，直接导致混凝土强度的变化，所以在施工时要充分注意到这些条件和因素的变化，以便有针对性地调整配比和工艺参数。

水灰比控制：水灰比主要是控制水和水泥的比例，除了计算直接加的水量，还要考虑骨料中的含水量，在配比时必须要把骨料中的水量从用水量中扣除，在每次配料时，都要对骨料的含水量进行测定，用水量自动测定仪连续测出砂子中的水量，要严格控制不得添加额外水量，以保证混凝土的高强度。

温度的控制：混凝土拌合物，由于水化反应，会导致温度上升，要随时进行温度测定，同时采取措施进行合理的控温，以此延长和保证工作时间。

工序安排：要根据施工的实际情况，在施工方案的指导下，计算出每个阶段的大概时间，然后进行合理安排工艺和工序，尽可能合理减短混凝土搅拌、浇筑、捣振的时间。

人员技术指导：对于管理人员、技术人员、施工人员要预先召开现场会，进行技术交底，对于施工过程中的各个环节及过程进行完整的记录，形成施工文件存底。

2高强混凝土的性能检测

高强混凝土完工后要对其进行强度测定，但由于很多水利工程体积较大，直接测定是十分困难的，实际测量时多采用抗压试件的采样材料进行测定。

2.1混凝土强度试件的留样

高强度混凝土在施工过程完工后都存在很大的变异性，各种外界条件和因素都有可能影响其强度数值，相对于普通混凝土，高强混凝土的采样要多很多，这是测定高强混凝土强度所必须的。

2.2对拌和物性能测定

在高强混凝土施工过程中，现场的技术人员要对拌和物性能进行测定，并预留好混凝土强度试件，基本上每批预留6组，每组留3块，这样的试件数量基本能满足早期及28天强度的测定需要，有特殊需要的可适当增加。

2.3试件温度的测定

高强混凝土水灰比较低，因水化热会导致试件内部产生热量，温度升高，向外膨胀而产生较大的拉应力，所以对于试件也要进行温度测定，采取水中养护等措施进行温控，抗压强度试验前应在正常自然条件中存放几天后进行，强度测试结果较为稳定。

2.4试件强度的测定

测定时应选用标准试件和高刚度承压板试验机，控制匀速加荷，才能保证强度测定的准确性和可靠性。依据国家制定的验收规范和评定标准的有关规定对砼强度进行检验评定，在测定时应根据实际情况作分析判断。对于高强混凝土强度，可按国家相关的标准技术规程进行强度测定，采用超声波法、超声回弹综合法等来检测高强混凝土的强度。

3结语

高强混凝土在水利工程中要求较高，对于工程质量的稳定及平稳运行起着至关重要的作用，所以其施工管理及强度测定都与普通混凝土有很大差别，在材料选用、配比、施工管理等方面都要引起足够的重视，认真抓好每个环节，才能确保混凝土达到高强的级别。

C100高强混凝土第3篇

随着国家对装配式建筑的倡导,建筑工业化部品部件的生产成为装配式建筑发展的基础,而部品部件的吊装是装配式建筑不可或缺的施工方式,显然,部品部件的体量、自重是影响吊装效率的关键性制约因素,因此,研究高强混凝土配制技术及在预制构件中的应用,减轻构件自重,可极大程度地提高吊装效率[1]。

多年来,很多国家都对高强高性能混凝土进行了大量的研究工作。高强高性能混凝土的开发受到各国政府的高度重视[2]。高强混凝土具有强度高,负荷能力大,资源和能源消耗少,耐久性优异等优点,能满足土木与建筑工程轻量化、高层化、大跨化、重载化以及高耐久性等诸多方面的要求,是混凝土科学和技术发展的主要方向[3]。轻量化、重载化、高耐久性的特点尤其适用于预制构件等工厂化产品,既可保障质量,又可提高预制构件的吊装效率,因此,高强混凝土在建筑工业化部品部件、预制构件等的生产应用中具有更高的实用性和经济性。故开发研究适用于预制构件的高强混凝土制备技术具有重要意义。

2 备选原材料

结合福州周边地材和生产高强混凝土所需要的部分特殊原材料,确定了对比试验所采用的各种原材料。主要胶凝材料包括:P·O52.5水泥、II级粉煤灰、微珠、硅灰,胶凝材料的基本性能见表1~表3;集料为:细度模数为3.2的机制砂,5~25mm连续级配、针片状含量1.4%、压碎值7.2%的反击破花岗岩碎石,洁净水,固含量16.1%,减水率27.5%的高性能聚羧酸减水剂。

3 胶凝体系密实堆积试验

为了提高胶凝体系的密实度,可以从两个方面进行实现。一方面是降低水胶比,降低浆体内部孔隙率;另一方面是通过各种胶凝材料自身颗粒级配,调整比例提高胶凝体系粉体自身的密实度[4]。图1为水胶比-浆体密实度模型,图2为粉体颗粒-胶凝体系密实度模型。

3.1 水胶比对胶凝体系密实度的影响

设计了0.5和0.2水胶比的胶凝体系净浆强度试验,净浆试验见表4。

从表4可以看出,在水泥用量40%合适掺和料比例下,水胶比对净浆体系强度影响极大,水胶比0.5时,28d强度约60MPa,水胶比0.2时,相同比例胶凝体系配合比的强度高达110~120MPa,可达到高强混凝土的净浆体系要求。可见低水泥用量下,控制合适的掺合料比例,降低水胶比,能够显著提高胶凝体系密实堆积,从而配制出高强度的胶凝体系。

3.2 颗粒级配对胶凝体系密实度的影响

对P·O52.5水泥、II级粉煤灰、微珠进行了激光粒度测试,测试结果见图3;将各种胶凝材料按比例组合进行了复合胶凝体系的激光粒度测试,复合比例见表5,激光粒度测试结果见图4。

从图3中可见,D50从大到小排序依次为II级粉煤灰、P·O52.5水泥、微珠。D50一定程度上反映了粉体颗粒的细度差异。从中可见,微珠的D50为1.0μm,约为水泥的1/15,为粉煤灰的近1/20。

从表5和图4中可见,①复合胶凝体系的粒度分布与各胶凝材料的粒度、掺入比例有直接关系;②编号1和编号2的微分分布曲线较符合正态分布;编号3的微分分布曲线近似正态分布,但编号3出现一段较长的平滑段,说明编号3的粉体配比中有断级配现象,级配连续性较差;③编号1和编号2相比较,虽然二者均表现为较好的正态分布,但是编号1的微分分布曲线宽度偏窄,说明编号1的粒径范围窄,细颗粒明显偏多;而编号2的微分分布曲线宽度较大,级配区间饱满,且D50与编号1接近,整体而言编号2的配比较优。

通过各种胶凝材料自身激光粒度分析和不同比例复合胶凝体系的激光粒度分析,说明可以依据胶凝材料粒度自身特性,通过合理搭配实现胶凝体系的紧密堆积。

3.3 硬化浆体微观分析

采用扫描电镜研究低倍率、高倍率下微珠掺量为0%、10%、20%的复合胶凝材料硬化水泥石内部微观形貌,扫描电镜图像见图5。

由图5可知,对于基准组,28d龄期时硬化水泥石中生成的水化产物较少,凝胶体多呈絮状,且结构疏松,存在大量的孔隙和裂缝;微珠掺量为10%时,硬化水泥石中生成的水化产物较多,部分微珠填充于孔隙中,发挥其微集料效应和活性效应,填补了结构孔隙和裂缝,使得结构较基准组致密,虽仍可见部分未水化或水化不完全的微珠球体颗粒存在,但微小尺寸的微珠颗粒表面多被侵蚀,在表面覆盖了一层水化产物,这说明该部分微珠也已经开始发生水化反应;微珠掺量为30%时,未水化的微珠颗粒数目明显减少,大量的微珠颗粒已发生水化反应,生成许多纤维状和网状的CSH凝胶均匀分布在浆体内部,与凝胶结构结合紧密,使得水泥石结构更为致密。该结果与2.1节2.2节的结果具有良好的对应性。

4 C100预制构件制备与构件成型

在第2节试验研究基础上,得到C100高强混凝土胶凝材料的选择及胶凝体系的组合方式,结合机制砂特性及检测的细度模数,提出C100混凝土配合比设计关键参数为:砂率为40%~45%,水胶比为0.18~0.20,总胶凝材料为550~650kg/m3。

考虑高强混凝土生产效率等问题,在微珠与硅灰两种超细粉料中选用微珠做为C100高强混凝土制备所需超细粉,依据关键参数设计了多组混凝土配合比,列举三组典型配合比进行对比分析并从中选择较优配合比进行预制构件浇筑成型。三组典型配合比见表6,强度测试结果见图6。

从表6和图6中可见,配合比1中微珠掺量为20%时,混凝土7d强度与28d强度均较理想,28d强度约118MPa,满足C100设计强度要求。超细粉微珠掺量20%的强度结果与第2节中相同掺量时的激光粒度分析结果及硬化浆体微观分析结果一致。故,采用配合比1进行了C100预制梁、柱构件的浇筑。

C100预制梁、柱构件拆模后的效果见图7。浇筑及拆模效果均理想,28d强度高于110MPa。预制梁、柱构件的钢筋及混凝土表面粘贴一定数量的应变片,为后期测试预制构件力学性能及变形性能的原型加载试验做准备。

5 结论

⑴胶凝体系密实堆积程度对制备高强混凝土具有显著影响,降低水胶比并通过胶凝材料颗粒级配调整,可实现胶凝体系的密实堆积。水胶比降低至0.2以下,超细粉掺量20%时,可显著提高净浆强度。

⑵C100高强混凝土对原材料的要求有别于普通混凝土。除了需要压碎值较低、岩性好的粗集料外,C100高强混凝土的胶凝体系中必须掺入超细粉料,本文中超细粉微珠的掺量为20%时,28d混凝土强度高于110MPa。

⑶采用C100高强混凝土进行预制梁、柱浇筑成型,浇筑及拆模效果理想,构件混凝土强度发展良好,达到设计要求。

参考文献

[1]陈宝春,等.超高性能混凝土研究综述[J].建筑科学与工程学报,2014(3).

[2]吴中伟.高性能混凝土[M].北京:中国铁道出版社,1999.