基礎特種混凝土的設計范文

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《石油化工建設雜志》2014年第六期

1影響混凝土的強度

1.1影響混凝土的抗滲性能的因素分析

混凝土的抗滲性能就是混凝土的密實性能，其影響因素主要包括：（1）混凝土骨料的特征。改善混凝土的粗細骨料級配，使骨料中的大、中、小顆粒互相搭配填充而組成最密實，孔隙率最小的混凝土；（2）對混凝土抗滲性能有益的水泥，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性能；（3）外加劑。實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性能。減水劑、引氣劑、加氣劑、密實劑、膨脹劑等都具有改善和提高混凝土密實性的效果；（4）其他因素，加強施工管理，保證施工質量也是混凝土抗滲性能的必要條件。

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理比較復雜，一般認為混凝土內部在某一凍溫下存在結冰的水和過冷的水，結冰的水產生體積膨脹及過冷的水發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易受凍，混凝土強度損失較大，擁有一定齡期的混凝土再受凍，強度損失較小；（2）骨料的品質。混凝土骨料品質越好，抵抗凍融破壞的能力越強，抗凍性能就好。石英石是所有骨料中最堅硬、最穩定的材料；（3）引氣劑。引氣劑具有顯著的提高混凝土抗凍性能的作用，其作用機理是：在混凝土中引入均勻分布的細小氣孔，當混凝土受凍時，毛細孔水結冰時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，當飽水程度低于某一臨界值時，混凝土并不發生凍融破壞。但引氣劑也有一定的缺點，主要缺點是混凝土的強度隨著含氣量的增加而有所降低，一般每增加1%的含氣量，抗壓強度降低3～5%，因此使用時必須控制其摻入量。

2混凝土組成材料選定及混凝土配合比設計方法

2.1混凝土材料選擇

2.1.1水泥選用質量穩定可靠的普通硅酸鹽42.5等級的水泥，原因是其早期強度高，對混凝土的抗滲、抗凍性能都不錯。

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,這樣的選擇對混凝土的抗滲、抗凍都有利，摻量不大對混凝土的強度降低影響不大。所有混凝土材料在混凝土配合比試驗之前，均需按材料檢驗標準檢驗合格后，方可進行混凝土配合比試驗，試驗用水均采用潔凈的飲用水標準。

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計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，加水攪拌均勻后壓縮成型的輕集料混凝土。該混凝土據有極低的導熱性和可靠的化學穩定性，良好的充填流動性和極低的容重性，是很好的隔熱保溫特種混凝土。試驗時采用優質穩定的42.5級普通水泥。珍珠巖采用一級膨脹珍珠巖，堆積密度為35kg/m3。膨脹珍珠巖是由玻璃質火山巖經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。珠光砂混凝土應采用特殊的成型工藝，不適合振搗成型，宜采用壓縮成型。經過多次試驗，當壓縮比控制在1∶3左右時成型效果最好，抗壓強度可以達到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度和導熱系數。珠光砂混凝土配合比（重量比），強度標準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、養護及檢測

3.1混凝土試件的制備C30細石混凝土抗壓試件2組，規格100mm×100mm。抗滲試件（圓臺）1組，抗凍試件2組，規格100mm×100mm。標準養護同規格強度對比試件2組。C25混凝土抗壓試件2組，規格150mm×150mm，抗滲試件（圓臺）1組，抗凍試件2組，規格100mm×100mm，標準養護同規格強度對比試件2組。珠光砂混凝土試件2組70.7mm3，用于抗壓強度，導熱系數的試件規格根據檢測儀器的規格確定。可以是200mm×200mm×30mm規格的的三塊一組，也可以是300mm×300mm×25mm規格的三塊一組。試件的制作要求是上下兩個表面應平行，側面應垂直，并磨平。

3.2混凝土強度及耐久性檢測結果

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

3.2.2抗滲性能測試抗滲試件拆模后立刻送標養室養護，在試件標準養護27d后取出，表面晾干，1d后按操作要求封模后作抗滲檢測。抗滲試驗采用逐級加壓標準方法檢測，從0.1Mpa開始加壓，每8h增加0.1Mpa,直到有三個試件滲水，停止加壓試驗。實際檢測結果是用C30、C25混凝土配合比制作的抗滲試件，水壓檢測經過13次加壓到1.3MPa，所有檢測的抗滲試件均未出現滲水，超過了設計要求的抗滲等級，因此停止了加壓試驗。判定混凝土的抗滲等級大于P13，大于混凝土設計要求抗滲等級P12。3.2.3抗凍性能測試抗凍試驗檢測需要對比兩個指標，一個是凍融循環后強度損失百分比，標準要求小于25%；二是凍融循環后質量損失百分比，標準要求小于5%。抗凍檢測采用標準慢凍法檢測，試件標養24d后取出，然后放入在18～20℃的水中浸泡4d，使試件含水量達到完全飽和。飽和試件取出后，擦干表面水分，然后試件編號，并按編號稱量每個試件的質量，并做好記錄。凍融循環設計降溫階段1.5h,負溫-18℃～-20℃環境恒溫4h，注水、升溫及在正溫度18～20℃的水中融化4.5h，整個過程10h為一次凍融循環。設計要求D75,實際檢測經過75次凍融循環后，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，并按著編號量測每個試件凍融后質量，然后檢測其凍融后的抗壓強度。本次試驗凍融后實測強度代表值C30∶32.7Mpa；C25強度代表值：28.5Mpa。標準養護對比試件強度代表值C30∶36.1Mpa；C25∶31.6Mpa。則C30、C25凍融后強度損失率：{（36.1—32.7）/36.1}*100%=9.4%＜25%{（31.6—28.5）/31.6}*100%=9.8%＜25%實測C30、C25重量損失率都是0，所檢測的試件經過凍融循環后，外觀完好，無掉角，無裂紋，無掉粉，表面堅硬無疏松。以上倆個指標，依據混凝土耐久性標準評定，均滿足D75的抗凍要求。

3.3珠光砂混凝土試件檢測結果導熱系數0.112KJ/m.h.℃；抗壓強度代表值：0.92Mpa，符合設計要求。本次深冷、隔溫、絕熱混凝土配合比設計是一次非常成功的嘗試，主要體現在檢測數據真實可靠，檢測數據遠遠大于設計要求，尤其是混凝土耐久性抗凍、抗滲的性能非常好，說明本次試驗成功。主要體會有以下二點：（1）材料的選擇和質量把關是配合比設計成功的基礎和關鍵（2）試驗檢測中必須依據標準嚴格準確，一絲不茍，才能保證設計意圖的實現。

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