江海高架工程高強輕質混凝土設計實踐應用探析

張珂峰夏正

1南通華榮建設集團有限公司（226000）2南通市廣播電視大學（226000）

江海高架工程高強輕質混凝土設計實踐應用探析

張珂峰1，2夏正2

1南通華榮建設集團有限公司（226000）2南通市廣播電視大學（226000）

為提高南通江海大道高架工程的混凝土質量，完成高強輕質的設計要求，提出運用混凝土內部濕度補償理論實踐應用，加入鋼釬維、陶粒制成輕質混凝土，提出相應的配合方法，為類似的工程應用提供依據，具有很好的推廣意義。

高強輕質混凝土;陶粒;高架工程

0 前言

2012～2013年南通市進行江海高架工程，工程需要使用高強輕質混凝土減少高架自重，并減少道路噪聲。所以工程中運用了創新的混凝土設計思路。該設計源于南通江海大道高架工程的鋼纖維次輕混凝土科技成果的技術在混凝土配比過程中引入濕度調節材料，可以在混凝土內部濕度下降過程中，通過濕度調節材料釋已經儲存的水，進而混凝土內部濕度補償，這樣可以降低混凝土自收縮增加的可能性及速度，解決由于收縮應力增加過快而導致混凝土的開裂問題。

1 正文

為了保證鋼纖維次輕混凝土滿足施工需求，生產過程中首先要注意選料，對輕集料要進行預濕過程，使輕集料達到吸水飽和。砂的含水率測定要精準，并且必須現場測定，因為配置這種混凝土對水特別敏感。對于投料的順序，應嚴格按照圖1所示順序拌置混凝土。

圖1 混凝土拌置順序

通過圖中的工藝流程可以提高混凝土的耐久性。混凝土熱膨脹系數隨著輕集料的引入會有一定程度的降低,為達到輕質并運用溫度補償方法，工程設計中我們選擇人造輕集料材料作為濕度補償介質，選擇的是吸水率適中的頁巖陶粒。該材料具有如下優點:

1）在濕度補償作用下水泥石的水化程度提高。

2）在合理輕集料摻量內混凝土的抗壓強度不明顯降低。

3）混凝土的抗裂性能得到改善。

4）顯著改善的滲透性能與耐久性能，包括抗硫酸鹽侵蝕性能、抗凍性能、抗鋼筋銹蝕性能、抗碳化性能、抗滲性能。

5）充分發揮內部濕度補償作用，減小混凝土自收縮。

采用濕度調節材料(輕集料)配制高強混凝土，具有高強、體積穩定性好、表觀密度低等優良的物理力學性能，也稱之為高強次輕混凝土。

根據本設計提出的高強混凝土內部濕度補償理論和高強次輕混凝土的強度設計理論模型，參考高強普通集料混凝土和高強輕集料混凝土的配合比設計經驗，通過大量試驗研究，提出如下高強次輕混凝土配合比。設計計算見C45陶粒混凝土配合比設計方案。

1）配置要求

①設計強度為45 MPa。

②塌落度為120～150 mm。

2）材料

①水泥:P.O52.5級南通華新水泥，密度3.1 g/ cm3，28 d抗折強度9.5 MPa，28 d抗壓強度58.2 MPa。②黃砂:中砂，級配良好，細度模數2.6，松散容重1 520 kg/m3，表觀密度2.6 g/cm3。③陶粒:為頁巖陶粒,規格為5～25 mm,連續級配,筒壓強度>5.0 MPa,干松散容重760 kg/m3，密度1 370 kg/m3。一小時吸水率5.3%(面干)，潮濕狀態含水率10.8%。④外加劑:采用高性能減水劑。⑤粉煤灰:II級灰。⑥鋼釬維。

3）配合比計算

①確定試配強度

②計算水膠比

水泥28 d強度fce=58.2，摻入20%粉煤灰則膠漿強度為58.2×0.8=46.4。

③由于高標號陶粒混凝土的強度主要取決于膠砂強度，每立方米混凝土陶粒體積占0.65～0.75，用量取760×0.67=509 kg/m3。

根據塌落度設計要求，確定單位用水量

④計算水泥和粉煤灰用量

摻入1.6%YD-PCA2高性能減水劑，在保持工作性能和坍落度不變的情況下,減水率為22%,則調整用水量為mw=254×（1-22%）=198 kg。

由于頁巖陶粒間隙吸附膠材，根據經驗陶粒混凝土實際膠材用量提高10%～15%，則實際膠材取483×110%=531 kg；外加劑用量531×1.6%=8.5 kg。

⑤實際測得砂和陶粒松干容重為13.25 kg/ 10L3，其中陶粒為760×0.67×1.053=5 360g，砂7 890 g。

砂用量為:2 600×（1-198/1 000-531/3 100-509/ 1 370）2 600×0.26=676 kg/m3。

⑥干表觀密度為:1.15Mc+Ms+Md=1.15×531+ 676+509=1 795 kg/m3。

濕表觀密度為:531+509+676+198+8.5=1 922.5 kg/m3。

⑦調整混凝土工作性，確定基準配合比

按計算和初步配合比試拌20 L混凝土拌合物，各種材料用量如下:

水泥:531×0.8×0.02=8.5 kg。

水:（198-509×5.3%）×0.02=3.42 kg。

黃砂:676×0.02=13.52 kg。

陶粒:509×1.053×0.02=10.7 kg。

粉煤灰:531×0.2×0.02=2.12 kg。

外加劑:8.5×0.02=0.17 kg。

測定坍落度為155 mm，黏聚性和保水性良好。混凝土工作性能符合泵送的要求。

測定實際拌合料濕密度為1 910 kg/m3。

表1 基準配合比

⑧坍落度測定為130 mm。

3 結語

該工藝及配合比方法應用于南通江海大道高架工程的鋼纖維次輕混凝土工程中，混凝土強度到達45 MPa，混凝土重量1 700 kg/m3。強度提高的情況下,密度比普通混凝土降低30%,并且降噪效果明顯。高強輕質混凝土在工程領域有很好的應用前景。

[1]丁慶軍.高強次輕混凝土的研究與應用[D].學位論文,2006,武漢理工大學.