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冬季施工泵送混凝土配合比設(shè)計及工程應(yīng)用！
引言
本地區(qū)冬期施工期一般在每年的11月下旬～次年3月，室外最低氣溫一般不低于-10℃，且建設(shè)項(xiàng)目大多是工業(yè)與民用建筑工程，混凝土結(jié)構(gòu)工程、地面工程等在冬期施工期間大多采用負(fù)溫養(yǎng)護(hù)法(在混凝土配制中摻入防凍劑)施工。顯然，在冬期施工期間使用的混凝土的早期強(qiáng)度要高、和易性要好、后期強(qiáng)度要持續(xù)增長，并且要保證強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計要求。為滿足以上性能要求，根據(jù)JGJ/T104-2011《建筑工程冬期施工規(guī)程》及JGJ55-2011《普通混凝土配合比設(shè)計規(guī)程》等國家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，通過對原材料的選擇、混凝土配合比設(shè)計、試配、調(diào)整及輔助試驗(yàn)等，得出了冬期施工泵送混凝土配合比設(shè)計主要參數(shù)的控制范圍。實(shí)踐證明，強(qiáng)度等級C20～C35的混凝土澆筑后只需進(jìn)行簡單的維護(hù)，2d齡期的抗壓強(qiáng)度均達(dá)到規(guī)定的受凍臨界強(qiáng)度值，28d和60d齡期的抗壓強(qiáng)度均達(dá)到了混凝土設(shè)計強(qiáng)度和配制強(qiáng)度，完全可滿足本地區(qū)采用負(fù)溫養(yǎng)護(hù)法施工的要求。
一、冬期施工泵送混凝土配合比的技術(shù)指標(biāo)
水泥用量及水膠比：混凝土最小用量不低于280kg，水膠比不大于0.55。
混凝土拌合物性能：初始坍落度≥200mm，坍落度1h損失值小于30mm;含氣量為2.5%～4.0%。
力學(xué)性能指標(biāo)：標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)7d齡期的抗壓強(qiáng)度不小于混凝土設(shè)計強(qiáng)度等級值的90%，標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)28d齡期的抗壓強(qiáng)度不小于設(shè)計混凝土強(qiáng)度等級的配制強(qiáng)度值。
二、原材料選擇及配合比的確定
01、原材料選擇及主要物理性能
1)水泥采用42.5R強(qiáng)度等級的普通硅酸鹽水泥，3d抗壓強(qiáng)度29.1MPa，28d抗壓強(qiáng)度49.7MPa;
2)細(xì)骨料采用II區(qū)河砂，含泥量為1.8%，泥塊含量為0.2%，細(xì)度模數(shù)2.7;
3)粗骨料采用公稱粒徑為5～25mm級配良好的碎石，含泥量0.4%，泥塊含量0.4%;
4)粉煤灰采用華能曲阜電廠II級粉煤灰，細(xì)度9.4%，需
水量比99%，強(qiáng)度活性指數(shù)73%；
5)混凝土外加劑采用寧陽瑞安工貿(mào)公司生產(chǎn)的AT720/620-I型防凍泵送劑，含固量23.2%，減水率22.7%(防凍組分為亞硝酸鈉，減水組分為聚羧酸減水劑);
6)水采用本地深層地下井水，符合鋼筋混凝土用拌和用水的技術(shù)要求。
02、配合比的確定
2.1混凝土配制強(qiáng)度的確定及粉煤灰摻量的確定
1)配制強(qiáng)度的確定
根據(jù)公式fcu,0=fcu,k+1.645σ，式中，fcu,0為混凝土配制強(qiáng)度，MPa;fcu,k為混凝土的設(shè)計強(qiáng)度等級值，MPa;σ為混凝土強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差，均取5.0MPa。計算得設(shè)計強(qiáng)度等級C20、C25、C30、C35混凝土的配制強(qiáng)度分別為28.2MPa、33.2MPa、38.2MPa、43.2MPa。
2)粉煤灰摻量的確定
在已確定的原材料的基礎(chǔ)上，考慮粉煤灰對混凝土早期強(qiáng)度的影響，粉煤灰摻量控制在膠凝材料總量的20%以內(nèi)，等量替代水泥，以保證混凝土的早期強(qiáng)度。
2.2配合比的確定
根據(jù)JGJ55-2011《普通混凝土配合比設(shè)計規(guī)程》標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行計算、試配、調(diào)整后的各強(qiáng)度等級混凝土試驗(yàn)配合比及相應(yīng)的對比配合比如表1所示。
<1>試驗(yàn)方法及試驗(yàn)結(jié)果
試拌后，按照GB/T50080-2016《普通混凝土拌合物性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》標(biāo)準(zhǔn)對各試驗(yàn)配合比及對比配合比進(jìn)行了拌合物性能試驗(yàn)。各試驗(yàn)配合比分別成型7組立方體試件(其中5組標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)試件邊長為150mm，2組負(fù)溫養(yǎng)護(hù)試件邊長為100mm);各對比配合比分別成型1組邊長為150mm的立方體標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)試件。各試驗(yàn)配合比和對比配合比標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)試件成型后均放在溫度為20℃±3℃的環(huán)境中靜置1d脫模，然后移入標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室養(yǎng)護(hù)至試驗(yàn)齡期;負(fù)溫養(yǎng)護(hù)試件成型后放在溫度為20℃±3℃的環(huán)境中養(yǎng)6h，然后放入低溫凍融試驗(yàn)機(jī)在-10℃溫度條件下養(yǎng)護(hù)7d再移入標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室養(yǎng)護(hù)至28d(標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)試件和負(fù)溫養(yǎng)護(hù)試件成型后均立即用塑料薄膜覆蓋表面)。然后依據(jù)JG/T377-2012《混凝土防凍泵送劑》和GB/T50081-2002《普通混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》標(biāo)準(zhǔn)，分別對各試驗(yàn)配合比和對比配合比的不同齡期試件進(jìn)行了抗壓試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果如表2所示。
<2>試驗(yàn)結(jié)果分析
由表2可以看出：(1)設(shè)計強(qiáng)度等級C20、C25、C30、C35混凝土配合比標(biāo)養(yǎng)3d和7d的抗壓強(qiáng)度分別達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度等級值的57%、68%、63%、60%和93%、91%、91%、92%，證明各設(shè)計配合比具有良好的早強(qiáng)性能;(2)設(shè)計強(qiáng)度等級C20、C25、C30、C35負(fù)溫養(yǎng)護(hù)-7d和-7d+28d齡期的抗壓強(qiáng)度分別達(dá)到對比配合比標(biāo)養(yǎng)28d齡期的抗壓強(qiáng)度的12%、13%、13%、14%和89%、88%、90%、93%，雖然比JG/T377-2012《混凝土防凍泵送劑》標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的-10℃、I型混凝土防凍泵送劑的要求的技術(shù)指標(biāo)(用外加劑基準(zhǔn)水泥R-7d抗壓強(qiáng)度比≥14%、R-7d+28d抗壓強(qiáng)度比≥95%)稍低，但是可以證明各設(shè)計強(qiáng)度等級混凝土配合比在-10℃養(yǎng)護(hù)條件下強(qiáng)度能夠持續(xù)增長，具有良好的防凍能力。
<3>配合比確定
通過查閱本地區(qū)近5年來11月~次年3月的歷史天氣資料，最低溫度月份的平均低溫在-7℃左右、平均高溫在8℃左右，最低氣溫每天持續(xù)時間均不超過8h，可以推定各設(shè)計強(qiáng)度等級混凝土試驗(yàn)配合比在自然養(yǎng)護(hù)7d齡期內(nèi)的抗壓強(qiáng)度會達(dá)到4MPa以上。通過以上綜合分析，各設(shè)計強(qiáng)度等級試驗(yàn)混凝土配合比可以用于本地區(qū)采用負(fù)溫養(yǎng)護(hù)法施工的工業(yè)與民用建筑混凝土工程。
三、工程應(yīng)用情況
1、試驗(yàn)方法及試驗(yàn)結(jié)果
對2017年12月寧陽縣實(shí)驗(yàn)小學(xué)地面使用強(qiáng)度等級C20的泵送混凝土、吳村城中村棚戶區(qū)改造工程42#住宅樓地下車庫出口頂板使用強(qiáng)度等級C25的泵送混凝土及天和紙業(yè)生物化機(jī)漿置換廢紙脫墨車間使用強(qiáng)度等級C30、C35的泵送混凝土分別在現(xiàn)場進(jìn)行了隨機(jī)取樣，并分別制作10組邊長為150mm的立方體試件，5組用于檢測標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)1d、2d、3d、7d、28d齡期的抗壓強(qiáng)度(試件成型后立即用塑料薄膜覆蓋表面放在溫度為20℃±3℃的環(huán)境中靜置1d脫模，然后進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)至28d)，另5組用于檢測自然養(yǎng)護(hù)2d、3d、7d、28d、60d齡期的抗壓強(qiáng)度(試件成型后在立即用塑料薄膜和5mm厚的毛氈覆蓋表面，放在溫度為8～-6℃的自然環(huán)境中靜置2d脫模，然后將試件置于塑料袋中保濕養(yǎng)護(hù)14d轉(zhuǎn)為自然養(yǎng)護(hù)至60d)。各強(qiáng)度等級混凝土標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)、自然養(yǎng)護(hù)試件強(qiáng)度的試驗(yàn)結(jié)果如表3所示。
2、試驗(yàn)結(jié)果分析
由表3可以看出：(1)現(xiàn)場取樣各強(qiáng)度等級混凝土拌合物的工作性均滿足設(shè)計及泵送施工要求;(2)在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)和自然養(yǎng)護(hù)條件下，隨著齡期的延長，混凝土強(qiáng)度都是不斷增長的，但在自然養(yǎng)護(hù)條件下的混凝土強(qiáng)度增長相對較緩慢;(3)在自然養(yǎng)護(hù)2d齡期時各強(qiáng)度等級混凝土的抗壓強(qiáng)度均滿足JGJ/T104-2011《建筑工程冬期施工規(guī)程》標(biāo)準(zhǔn)中的規(guī)定(氣溫不低于-15℃時，采用負(fù)溫養(yǎng)護(hù)法施工的混凝土受凍臨界強(qiáng)度不應(yīng)小于4MPa);自然養(yǎng)護(hù)3d和7d齡期時，各強(qiáng)度等級混凝土的抗壓強(qiáng)度分別達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度等級值的35%、33%、35%、31%和69%、71%、66%、68%，到28d和60d齡期的抗壓強(qiáng)度均達(dá)到了設(shè)計強(qiáng)度要求和配制強(qiáng)度要求。
綜上所述可見，各設(shè)計強(qiáng)度等級混凝土配合比在混凝土結(jié)構(gòu)工程冬期施工中使用是安全可靠的，完全可滿足本地區(qū)采用負(fù)溫養(yǎng)護(hù)法施工的要求。
四、結(jié)語
1)對冬期設(shè)計混凝土配合比進(jìn)行負(fù)溫養(yǎng)護(hù)-7d、-7d+28d和標(biāo)養(yǎng)1d、2d、3d、7d、28d齡期的抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)是有必要的，其試驗(yàn)結(jié)果不僅可以推定冬期施工混凝土達(dá)到受凍臨界強(qiáng)度值的時間，還可對冬期施工混凝土用成熟法計算混凝土的早期強(qiáng)度，為工程實(shí)體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的發(fā)展提供可靠數(shù)據(jù)。
2)通過對冬期施工混凝土進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)1d、2d、3d、7d、28d和自然養(yǎng)護(hù)2d、3d、7d、28d、60d各齡期的抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，弄清了冬期施工混凝土在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)和自然養(yǎng)護(hù)條件下的強(qiáng)度發(fā)展規(guī)律，為以后冬期施工混凝土配合比設(shè)計及質(zhì)量控制提供了可靠的參考依據(jù)。
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