鐵路橋梁高性能混凝土配合比設(shè)計(jì)參數(shù)研究

周榮貴

【摘 要】目前階段，高性能混凝土在國(guó)內(nèi)外的應(yīng)用范圍都極其廣泛，由于該種施工材料中的高性能砼構(gòu)成成分十分繁雜，各類構(gòu)成因素之間互相制約，很難通過(guò)統(tǒng)一的制定標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行配比。論文對(duì)鐵路橋梁高性能混凝土配合比設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行研究，結(jié)合數(shù)據(jù)通過(guò)闡述高性能混凝土的配合比設(shè)計(jì)著手。此次研究的目的是為了更好地提升現(xiàn)今鐵路橋梁工程的施工質(zhì)量。

【Abstract】At this stage， the scope of application of high performance concrete at home and abroad is very extensive， as the composition of high performance concrete is very complicated， factors restrict each other， it is difficult to develop a unified standard ratio. This paper analyzes the design parameters of mix ratio of high performance concrete for railway bridges， and combining with the data， explores the design of mix ratio of high performance concrete， in order to improve the quality of the current railway bridge construction.

【關(guān)鍵詞】鐵路橋梁；高性能混凝土；工程施工

【Keywords】railway bridge； high performance concrete； engineering construction

【中圖分類號(hào)】TU528.31 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A 【文章編號(hào)】1673-1069（2017）09-0191-03

1 引言

高性能混凝土又被簡(jiǎn)稱之為，其能夠有效提高普通混凝土的性能，并在此基礎(chǔ)上應(yīng)用了現(xiàn)代施工混凝土配置技術(shù)制作出了性能更高的工程混凝土。依照混凝土不同的使用需求，可以在強(qiáng)度、工作性、經(jīng)濟(jì)實(shí)用性等多個(gè)性能中進(jìn)行選擇性保障。在高性能混凝土的配置過(guò)程中，通常會(huì)具有水膠比低、原料較為優(yōu)質(zhì)、添加、等特點(diǎn)，都對(duì)道路橋梁的發(fā)展起到了積極的推動(dòng)作用?；诖?，針對(duì)鐵路橋梁高性能混凝土配合比設(shè)計(jì)參數(shù)這一課題展開(kāi)深入的研究相當(dāng)有必要。

2 高性能混凝土的配合比設(shè)計(jì)原則

2.1 水膠比原則

在可塑狀態(tài)下，水膠比對(duì)混凝土的實(shí)際強(qiáng)度生成具有決定性的作用，下文將會(huì)通過(guò)對(duì)比試驗(yàn)進(jìn)行論證，與此同時(shí)，其還能夠?qū)炷劣不Ч某志眯跃哂幸欢ǖ恼嬗绊憽Ｓ捎诨炷恋膹?qiáng)度與水膠比之間呈倒數(shù)比例關(guān)系，所以水膠比一經(jīng)確定后，便不能夠再隨意改變[1]。

2.2 最小水泥用量原則

為了有效降低混凝土的升溫速度，并達(dá)到增強(qiáng)混凝土的抗侵蝕性能目的，需要在混凝土強(qiáng)度符合相關(guān)施工強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)的情況下，最大程度的降低水泥用量在膠凝材料中的參數(shù)值。

3 運(yùn)用正交試驗(yàn)方法進(jìn)行高性能混凝土的配合比參數(shù)設(shè)計(jì)

高性能混凝土的配合比設(shè)計(jì)過(guò)程中的關(guān)鍵參數(shù)主要是指水膠比、礦參比、漿集比、砂率以及外加劑摻量五大點(diǎn)內(nèi)容。

高性能混凝土的關(guān)鍵性性能指標(biāo)主要包括以下四點(diǎn)：抗折、抗壓強(qiáng)度以及抗凍、抗?jié)B性[2]。

目前階段中，聚羧酸高性能減水劑是鐵路橋梁施工現(xiàn)場(chǎng)比較常用的材料，不同的外加劑其自身的后側(cè)滑蓋成分以及性能之間都會(huì)存在比較大的差異性。

文中將會(huì)通過(guò)水膠比、礦摻比以及漿體百分比和砂率這幾點(diǎn)內(nèi)容開(kāi)展正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)工作，希望能夠從中總結(jié)出影響高性能混凝土相關(guān)參數(shù)的影響規(guī)律，做到提升混凝土自身抗凍、耐久性等功能。

在這一過(guò)程中，通常會(huì)將水膠比：礦摻比之間的配合比參數(shù)設(shè)計(jì)為五個(gè)水平，將砂率：漿集之間的配合比參數(shù)設(shè)計(jì)為六個(gè)水平，進(jìn)行多組試驗(yàn)。

關(guān)鍵設(shè)計(jì)參數(shù)的數(shù)據(jù)范圍如表1所示。

在試驗(yàn)過(guò)后，需要針對(duì)相關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)、混凝土性能之間的聯(lián)系開(kāi)展有價(jià)值的有效應(yīng)分析工作，檢驗(yàn)實(shí)際的方差檢驗(yàn)，本文采用軟件進(jìn)行分析。相關(guān)分析結(jié)果如下：

①依照試驗(yàn)結(jié)果表明，以抗凍性能以及耐久性能相關(guān)指數(shù)為因變量的主體間效應(yīng)試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2內(nèi)容。

根據(jù)研究數(shù)據(jù)能夠明顯觀察到，高性能混凝土的抗凍耐久性指數(shù)的形成過(guò)程中，對(duì)于配比參數(shù)設(shè)計(jì)產(chǎn)生效應(yīng)的對(duì)應(yīng)關(guān)系為：砂率<水膠比<礦摻比<漿集比，后兩者產(chǎn)生的影響比較小。

②依照研究結(jié)果可知，通過(guò)28d抗壓強(qiáng)度這一因變量進(jìn)行高性能混凝土主體之間的效應(yīng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表3所示。

根據(jù)表3中的數(shù)據(jù)可知，配合比設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)于高性能混凝土抗壓強(qiáng)度形成的影響相應(yīng)順序分別為：礦摻比<漿集比<砂率<水膠比，后三者相對(duì)來(lái)講，對(duì)高性能混凝土抗壓強(qiáng)度的形成影響不大。

4 鐵路橋梁高性能混凝土配合比配置途徑分析

4.1 混凝土配置的途徑及方法

在進(jìn)行高性能混凝土的配置過(guò)程中要注重對(duì)混凝土公用的礦物質(zhì)進(jìn)行調(diào)配，也就是說(shuō)在實(shí)際配置中應(yīng)該將礦物質(zhì)和混凝土的比例掌握好[3]。一般情況下是將具有二氧化硅的活性成分礦物質(zhì)應(yīng)用于混凝土的空隙結(jié)構(gòu)中，這樣做的目的是降低混凝土因溫度的變化而出現(xiàn)裂縫現(xiàn)象，在HPC技術(shù)的應(yīng)用下混凝土和煤灰粉實(shí)現(xiàn)了良好的配置融合，將混凝土界面存在的水泥水化后出現(xiàn)了氫氧化鈣和二氧化硅的沉淀反應(yīng)。在二者反應(yīng)的過(guò)程中，由于高性能堿水劑的添加，使得整個(gè)混凝土配合中產(chǎn)生了大面積的凝膠顆粒。凝膠顆粒在轉(zhuǎn)變的過(guò)程中會(huì)形成帶電的負(fù)荷反應(yīng)，在電排斥現(xiàn)象的帶動(dòng)下實(shí)現(xiàn)了分散，最終使得混凝土的應(yīng)用具有很好的流動(dòng)性。endprint

4.2 混凝土配置的過(guò)程分析

一般情況下鐵路橋梁混凝土應(yīng)用中的配置過(guò)程由六個(gè)部分組成，第一部分是混凝土配置中的摻水量計(jì)算，要按照和混凝土配置的具體應(yīng)用材料進(jìn)行摻水量的預(yù)估計(jì)算。第二部分是混合漿體的體積計(jì)算，在這一過(guò)程中，要將混凝土和煤灰粉以及凝膠顆粒等混合后的體積進(jìn)行預(yù)估，同時(shí)在進(jìn)行混凝土體積預(yù)估的過(guò)程中要對(duì)混凝土混合中的孔縫隙進(jìn)行測(cè)算，一般情況下混凝土孔縫隙的直徑為0.35到0.45之間。第三部分是混凝土集料用量計(jì)算，在這一過(guò)程中要根據(jù)實(shí)際的工程需求進(jìn)行混凝土配合集料的計(jì)算。第四部分是對(duì)混凝土拌和中的用料分析。這一過(guò)程也要按照實(shí)際的工程需求拌和混凝土，在拌和的過(guò)程中要將各種材料的密度和體積因素充分考慮其中。第五部分是配合用料的實(shí)驗(yàn)，將已經(jīng)測(cè)算好的混凝土及各種材料按照實(shí)際的需求進(jìn)行專門的實(shí)驗(yàn)，選定一塊施工地作為實(shí)驗(yàn)的基地，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)反饋，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中注重對(duì)混凝土及各種配料的比例進(jìn)行調(diào)整。第六部分是按照地區(qū)性差異進(jìn)行專門的實(shí)驗(yàn)用料分析，這一過(guò)程中將地區(qū)因素考慮進(jìn)混凝土的配合應(yīng)用中，由于鐵路橋梁施工的環(huán)境狀況都不相同，因此在實(shí)際施工中要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的地理環(huán)境進(jìn)行專門的配合設(shè)計(jì)。

5 總結(jié)

通過(guò)上文中正交試驗(yàn)方法的應(yīng)用，重點(diǎn)研究了水膠比、漿集比、礦摻比以及砂率四個(gè)指標(biāo)對(duì)于高性能混凝土的抗壓和抗凍配比設(shè)計(jì)參數(shù)的影響。

試驗(yàn)結(jié)果表明，對(duì)高性能混凝土抗凍性影響最大的是漿集比設(shè)計(jì)參數(shù)，對(duì)高性能混凝土抗壓強(qiáng)度影響最大的是水膠比設(shè)計(jì)參數(shù)。

另外在試驗(yàn)過(guò)程中，能夠明確觀察到，砂率高性能混凝土各項(xiàng)高性能的形成影響比較小，而對(duì)于混凝土高性能形成影響比較大的是砂率，由此可知，在進(jìn)行高性能混凝土配比設(shè)計(jì)工作期間，應(yīng)該注重在文中試驗(yàn)結(jié)果中的取值范圍內(nèi)進(jìn)行配比工作，換而言之，需要按照：

①計(jì)算出水膠比；

②優(yōu)化砂石料配置；

③計(jì)算出最優(yōu)砂率；

④依照鐵路橋梁的耐久性要求進(jìn)行確定最終的漿集比、礦摻施工材料的摻混量。

【參考文獻(xiàn)】

【1】毛發(fā)強(qiáng).關(guān)于高性能混凝土配合比的設(shè)計(jì)要點(diǎn)以及質(zhì)量控制的研究[J].江西建材，2017（21）：123.

【2】李國(guó)棟，王宗林.高性能混凝土板式構(gòu)件的早期收縮特性及預(yù)測(cè)模型[J].土木建筑與環(huán)境工程，2017（01）：93.

【3】惠洪義，鄒通，王超.高寒地區(qū)超寬箱梁C50高性能混凝土配合比設(shè)計(jì)與應(yīng)用[J].公路，2017（02）：188.endprint