新型鋼管混凝土性能研究

張松濤

（中國農(nóng)業(yè)銀行湖南省分行，湖南 長沙 410005）

新型鋼管混凝土性能研究

張松濤

（中國農(nóng)業(yè)銀行湖南省分行，湖南 長沙 410005）

本文制備新型高性能鋼管混凝土，經(jīng)試配后確定其配合比，并按規(guī)范規(guī)定進(jìn)行工作性能試驗(yàn)及力學(xué)強(qiáng)度試驗(yàn)，對(duì)其工作性能及力學(xué)性能進(jìn)行分析研究，研究結(jié)果表明高性能鋼管混凝土流動(dòng)性好，泌水率低，力學(xué)強(qiáng)度高而且具有早強(qiáng)特性。

鋼管混凝土 高性能 流動(dòng)性 力學(xué)強(qiáng)度

新型高性能混凝土是指在較低水灰比的條件下，以復(fù)合高效的外摻劑，同時(shí)結(jié)合活性摻合料，優(yōu)化混凝土的集料級(jí)配，從而優(yōu)化配合比，制備出比一般高性能混凝土流動(dòng)性更好，抵抗鋼筋分離能力。在實(shí)際施工過程中還可以依靠自身重力，自動(dòng)填充到模板的角落處，硬化后則具有較高的力學(xué)強(qiáng)度及良好的耐久性。新型高性能混凝土改善了配筋率高、薄壁和復(fù)雜形體之間振搗困難的工程施工狀況。

鋼管混凝土結(jié)構(gòu)由于力學(xué)性能好，塑性和抗震性能較強(qiáng)，經(jīng)濟(jì)性好，且施工方便等特點(diǎn)，廣泛用于實(shí)際工程中。鋼管混凝土在拱式體系橋梁中應(yīng)用廣泛，鋼管混凝土管內(nèi)混凝土，通常要求有良好的和易性，較大的塌落度，足以做到不泌水、不離析等。如果將新型高性能混凝土技術(shù)應(yīng)用于鋼管混凝土中，形成新型鋼管混凝土，不僅性能好，且施工質(zhì)量有保證，可以在保證工程質(zhì)量的前提下，有效的降低工程成本。鋼管混凝土作為一種特殊的組合材料，核心混凝土的力學(xué)性能較為特殊，本文對(duì)新型鋼管混凝土的配合比及其性能進(jìn)行研究，以期掌握該種新型鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的配比及規(guī)律。

1.設(shè)計(jì)目標(biāo)

高性能混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)C50,配制強(qiáng)度為60MPa，流動(dòng)性好，泌水率低，高性能混凝土應(yīng)緩凝，初凝時(shí)間不小于12小時(shí)，混凝土還應(yīng)具有早期特性，要求齡期三天時(shí)達(dá)到設(shè)計(jì)要求強(qiáng)度的80%以上。

2.原材料

水泥采用普通硅酸鹽水泥，強(qiáng)度等級(jí)為52.5級(jí)水泥，初凝時(shí)間為103min，終凝時(shí)間155min，安定性檢測(cè)合格，3天的抗壓強(qiáng)度為29.1MPa，抗折強(qiáng)度為6.3MPa，28天的抗壓強(qiáng)度為61.3MPa，抗折強(qiáng)度為9.7MPa。

砂采用中砂，細(xì)度模數(shù)為2.5，含泥量合格，泥塊含量為0.1%，有機(jī)物的含量合格。

碎石為 25-5 的連續(xù)級(jí)配碎石，含泥量及泥塊含量合格。水為自來水。

3.試驗(yàn)

新型鋼管混凝土配合比按設(shè)計(jì)我國設(shè)計(jì)規(guī)范（參考文獻(xiàn)[1]、[2]）進(jìn)行，而混凝土的和易性指標(biāo)及力學(xué)強(qiáng)度等性能測(cè)試則按國家規(guī)范（參考文獻(xiàn)[3]）完成試驗(yàn)。出于對(duì)比的目的，試驗(yàn)條件分為密封和非密封，密封條件通過在混凝土拌合物中以塑料紙包裹，切斷其與外界的水分交流，脫模后則加套兩層塑料膜，而非密封狀態(tài)下的養(yǎng)護(hù)是通過在養(yǎng)護(hù)棚內(nèi)澆水實(shí)現(xiàn)。

4.試驗(yàn)結(jié)果分析

根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，試配幾組混凝土配合比，按試配的配合比澆筑混凝土，同時(shí)進(jìn)行和易性、流動(dòng)度、塌落度等工作性性能試驗(yàn)，力學(xué)強(qiáng)度試驗(yàn)則如抗壓強(qiáng)度、抗折強(qiáng)度試驗(yàn)，最后由試驗(yàn)結(jié)果與目標(biāo)值，不斷調(diào)整配比以達(dá)到目標(biāo)值要求，試驗(yàn)結(jié)果見表1。

水灰比 水泥用量 砂率 外摻劑用量塌落度/擴(kuò)展度mm（0h）塌落度/擴(kuò)展度mm（4h）塌落度/擴(kuò)展度mm（8h）0.31 450 37 12 190/450 165/330 45/200 0.32 470 43 12 225/460 195/440 165/310

0.32 470 45 12 235/560 220/550 200/350 0.36 480 36 15 205/500 193/430 140/310

從表 1可知，水灰比相同時(shí)，砂率對(duì)混凝土的工作性能有影響，砂率變小，塌落度指標(biāo)變小，工作性能相應(yīng)地變差，當(dāng)水灰比增大后，就算增大外加劑用量，也不能增加混凝土的工作性能，相反會(huì)使得和易性能變差，這表明，外加劑的使用有最佳用量，過多和過少使用外加劑都不能發(fā)揮外加劑的作用。另外外加劑在水灰比增大到0.36時(shí)，減水效果不再增加，砂率的變化，對(duì)工作性能影響比較大。由于水泥質(zhì)量的問題，外加劑和粗細(xì)骨料不均勻性能影響，高性能混凝土流動(dòng)性能重復(fù)性較差。

按規(guī)范規(guī)定要求，成型試件后，完成高性能混凝土的力學(xué)抗壓和抗折強(qiáng)度試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果如表2所示。

表2 高性能混凝土的力學(xué)強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果

由上表可知，水灰比的增大，混凝土四個(gè)齡期強(qiáng)度都將隨之降低，當(dāng)然彈性模量也隨之減小，幾種配比下的高性能混凝土早期強(qiáng)度較高，強(qiáng)度在七天和二十八天接近，屬于早強(qiáng)性混凝土，施工方便，可縮短養(yǎng)護(hù)時(shí)間，從而縮短工期。非密封和密封條件養(yǎng)護(hù)時(shí)早期強(qiáng)度（7d和28d）差別不大，但是后期強(qiáng)度差別比較大，非密封條件下的試件強(qiáng)度更高，但彈模比較低，這可能是因?yàn)殡S著時(shí)間的推移，非密封的試件與水接觸比較徹底，水化反應(yīng)隨時(shí)間的推移，更加完全。非密封養(yǎng)護(hù)條件下的高性能混凝土的力學(xué)強(qiáng)度更高，力學(xué)性能更好，強(qiáng)度均符合設(shè)計(jì)要求，三天可達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的 90%左右，而七天更是超過了設(shè)計(jì)強(qiáng)度要求，后期強(qiáng)度穩(wěn)定增長，耐久性好。

5.結(jié)論

本文自行研發(fā)了新型高性能鋼管混凝土，通過試配，確定其配合比，所制備的高性能混凝土性能優(yōu)良，具有良好的工作性能，塌落度符合國家要求，保水性好，泌水率小，另外力學(xué)強(qiáng)度較高，完全可以滿足設(shè)計(jì)要求，尤其是后期強(qiáng)度增長較大。密封及非密封的養(yǎng)護(hù)條件對(duì)高性能鋼管混凝土的早期強(qiáng)度幾乎沒影響，但對(duì)后期強(qiáng)度有一定的影響。

新型高性能鋼管混凝土可有效減少施工中經(jīng)常出現(xiàn)的空洞、蜂窩、麻面等問題，還能減少施工工序時(shí)間，提高速度，實(shí)現(xiàn)良好的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益，其應(yīng)用前景廣闊。

[1]JGJ55- 2000 普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程[S].

[2]GB50119- 2003混凝土外加劑應(yīng)用技術(shù)規(guī)范[S].

[3]CB/T50069- 2002普通混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)方法[S]

[4]王遠(yuǎn)鋒. 大型鋼管混凝土拱橋泵送混凝土配合比設(shè)計(jì)[J]. 水利水電快報(bào), 2002, 23(4)∶12-15

[5]丁慶軍. 龍?zhí)逗哟髽蜾摴芑炷僚浜媳仍O(shè)計(jì)與施工[J]. 建筑材料學(xué)報(bào), 2001,4(3)∶22-25

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