C50箱梁混凝土中添加硅粉及粉煤灰技術

賈麗霞

隨著高速公路的飛速發展,橋梁工程在公路施工中占的比重逐漸增大,如何提高橋梁的使用壽命、增強橋梁外觀美感,同時降低工程造價,已成為工程管理的一個重要課題。現就忻保高速公路施工中,采用在C50箱梁混凝土中添加硅粉及粉煤灰來提高箱梁強度、降低工程成本這一技術做一闡述。

1 工程概況

我公司承建忻保高速公路路基橋涵工程施工任務,該合同段共有大橋9座,箱梁 636片,箱梁混凝土 20359 m3,箱梁造價約1833萬元。這么大的混凝土數量,如果要想降低成本,就必須調整配合比。

2 方案選擇

原設計配合比為:水泥∶水∶砂∶碎石 =514∶1.5∶673∶1217,20359 m3混凝土共需用水泥10559 t。為了改善混凝土工作性能,增強混凝土外觀美感,同時為了減少水泥用量,選擇在混凝土中加入硅粉和粉煤灰。經驗證,確認C50混凝土設計配合比:水泥∶砂∶碎石∶水∶硅粉∶粉煤灰∶高效減水劑=451∶631∶1172∶176∶27.1∶45.1∶5.41。

28 d強度達到 67.3MPa,大于設計強度61MPa,坍落度158mm,大于標準坍落度80mm～100mm。同時20539 m3混凝土用水泥9181 t,減少水泥用量 1378 t。

3 外加劑對水泥混凝土性能的改善

1)改善工作性能。外加劑的摻入,使膠凝材料的總量增加,混凝土工作性能大幅度改善,更適合澆筑:a.混凝土的振動粘度系數減小,有利于振搗密實;b.靜態坍落度變小,有利于防止塌邊;c.膠凝材料的總量增加使澆筑成型的混凝土表面光滑平整;d.和易性的改善,減小了泵送、振搗的阻力,減輕了工作負荷。這些性能的改善是由于硅粉、粉煤灰有較大的比表面積和球狀微珠對流變學性能的影響所致。同時硅粉能夠填充水泥顆粒間的孔隙,同時與水化產物生成凝膠體,與堿性材料氧化鎂反應生成凝膠體。在對未摻入硅粉、粉煤灰的水泥混凝土澆筑時,為了振動密實,必須提高混凝土的坍落度,這樣的混凝土容易塌邊。如果為了防止塌邊,必須降低混凝土坍落度,這樣又必須加大振搗棒的振動頻率,同時機器前進的阻力增大,加大了機器的工作負荷。加硅粉、粉煤灰后,這一矛盾得到了協調統一。2)提高強度。水泥混凝土使用硅粉、粉煤灰,能提高抗折強度,尤其是使后期強度大幅度提高。在水泥用量相當的情況下,摻入硅粉可使混凝土的抗壓強度提高1.3倍～2.3倍,抗水沙沖磨強度提高1.3倍～3.5倍,抗空蝕強度提高1.6倍以上,說明摻入硅粉,不僅僅只是為了提高混凝土的抗壓強度,最主要的是它能夠顯著的提高混凝土的抗沖耐磨能力,尤其是能夠大幅度的提高混凝土的抗空蝕能力。3)降低泌水率。摻入硅粉、粉煤灰可降低混凝土的泌水率,具有保水、防止離析的作用,有利于混凝土的運輸、泵送。4)降低水泥水化速度。摻入硅粉、粉煤灰可降低水泥水化速度,混合料凝結時間延長,有利于高溫季節施工,并有利于遠距離運輸。5)顯著延長混凝土的使用壽命。特別是在氯鹽污染侵蝕、硫酸鹽侵蝕、高濕度等惡劣環境下,可使混凝土的耐久性提高一倍甚至數倍。

4 摻加方法

硅灰混凝土及澆筑料應由試驗室作出施工配合比。嚴格按照配合比施工。在硅灰混凝土的攪拌中硅灰應在骨料投料之后立即加入攪拌機。加入程序:投入骨料,隨后投入硅灰、水泥干拌后,再加入水和其他外加劑。

5 施工方法

硅灰混凝土與普通混凝土的施工方法并無重大區別,但施工中良好地組織與振搗密實很有必要。硅灰混凝土早強的性能會使終凝時間提前,在抹面時應更加注意;同時摻加硅灰會提高混凝土的粘滯性和大幅度減少泌水,使抹面稍顯困難。

6 經濟效益和社會效益分析

1)社會效益。取得的社會效益主要體現為對環境的貢獻:粉煤灰是熱電廠的排放物,硅粉是硅鐵和硅金屬生產中的工業塵埃,其堆放不僅占用大量土地,而且污染環境。全合同段20359 m3C50混凝土使用了55萬t硅粉,92萬t粉煤灰,減少熱電廠用于存放粉煤灰、硅鐵廠用于存放硅粉的土地,保護了土地資源。少用525號水泥 1378 t,減少了生產水泥時 CO2的排放量,減少了對大氣的直接污染。另外,箱梁混凝土強度、外觀等工程質量的提高獲得了業主及監理的好評,提高了我單位的聲譽。

2)直接經濟效益。全段20359 m3箱梁混凝土減少使用水泥1378 t,水泥費用減少74萬元。

3)結論。在水泥混凝土中適當地摻入粉煤灰硅粉后,改善了混凝土的工作性能,降低了泌水率和水泥水化速度,使之更適合運輸、泵送和振搗,提高了混凝土的抗折強度、抗壓強度和抗磨性,提高了橋梁工程質量,保護環境,取得了可觀的社會效益和經濟效益。雖然存在干縮性大、溫度裂縫等缺陷,但通過合理的技術措施和加強施工管理,這些問題完全可以解決,并不妨礙硅粉、粉煤灰的使用。硅粉、粉煤灰水泥混凝土在橋梁箱梁高強度混凝土施工中值得推廣。

[1]孫衛成,鄒清輝,劉 晗.C50微膨脹混凝土配制實例[J].山西建筑,2008,34(1):180-181.