C50箱梁混凝土中添加硅粉及粉煤灰技术

贾丽霞

随着高速公路的飞速发展,桥梁工程在公路施工中占的比重逐渐增大,如何提高桥梁的使用寿命、增强桥梁外观美感,同时降低工程造价,已成为工程管理的一个重要课题。现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来提高箱梁强度、降低工程成本这一技术做一阐述。

1 工程概况

我公司承建忻保高速公路路基桥涵工程施工任务,该合同段共有大桥9座,箱梁 636片,箱梁混凝土 20359 m3,箱梁造价约1833万元。这么大的混凝土数量,如果要想降低成本,就必须调整配合比。

2 方案选择

原设计配合比为:水泥∶水∶砂∶碎石 =514∶1.5∶673∶1217,20359 m3混凝土共需用水泥10559 t。为了改善混凝土工作性能,增强混凝土外观美感,同时为了减少水泥用量,选择在混凝土中加入硅粉和粉煤灰。经验证,确认C50混凝土设计配合比:水泥∶砂∶碎石∶水∶硅粉∶粉煤灰∶高效减水剂=451∶631∶1172∶176∶27.1∶45.1∶5.41。

28 d强度达到 67.3MPa,大于设计强度61MPa,坍落度158mm,大于标准坍落度80mm～100mm。同时20539 m3混凝土用水泥9181 t,减少水泥用量 1378 t。

3 外加剂对水泥混凝土性能的改善

1)改善工作性能。外加剂的掺入,使胶凝材料的总量增加,混凝土工作性能大幅度改善,更适合浇筑:a.混凝土的振动粘度系数减小,有利于振捣密实;b.静态坍落度变小,有利于防止塌边;c.胶凝材料的总量增加使浇筑成型的混凝土表面光滑平整;d.和易性的改善,减小了泵送、振捣的阻力,减轻了工作负荷。这些性能的改善是由于硅粉、粉煤灰有较大的比表面积和球状微珠对流变学性能的影响所致。同时硅粉能够填充水泥颗粒间的孔隙,同时与水化产物生成凝胶体,与碱性材料氧化镁反应生成凝胶体。在对未掺入硅粉、粉煤灰的水泥混凝土浇筑时,为了振动密实,必须提高混凝土的坍落度,这样的混凝土容易塌边。如果为了防止塌边,必须降低混凝土坍落度,这样又必须加大振捣棒的振动频率,同时机器前进的阻力增大,加大了机器的工作负荷。加硅粉、粉煤灰后,这一矛盾得到了协调统一。2)提高强度。水泥混凝土使用硅粉、粉煤灰,能提高抗折强度,尤其是使后期强度大幅度提高。在水泥用量相当的情况下,掺入硅粉可使混凝土的抗压强度提高1.3倍～2.3倍,抗水沙冲磨强度提高1.3倍～3.5倍,抗空蚀强度提高1.6倍以上,说明掺入硅粉,不仅仅只是为了提高混凝土的抗压强度,最主要的是它能够显著的提高混凝土的抗冲耐磨能力,尤其是能够大幅度的提高混凝土的抗空蚀能力。3)降低泌水率。掺入硅粉、粉煤灰可降低混凝土的泌水率,具有保水、防止离析的作用,有利于混凝土的运输、泵送。4)降低水泥水化速度。掺入硅粉、粉煤灰可降低水泥水化速度,混合料凝结时间延长,有利于高温季节施工,并有利于远距离运输。5)显著延长混凝土的使用寿命。特别是在氯盐污染侵蚀、硫酸盐侵蚀、高湿度等恶劣环境下,可使混凝土的耐久性提高一倍甚至数倍。

4 掺加方法

硅灰混凝土及浇筑料应由试验室作出施工配合比。严格按照配合比施工。在硅灰混凝土的搅拌中硅灰应在骨料投料之后立即加入搅拌机。加入程序:投入骨料,随后投入硅灰、水泥干拌后,再加入水和其他外加剂。

5 施工方法

硅灰混凝土与普通混凝土的施工方法并无重大区别,但施工中良好地组织与振捣密实很有必要。硅灰混凝土早强的性能会使终凝时间提前,在抹面时应更加注意;同时掺加硅灰会提高混凝土的粘滞性和大幅度减少泌水,使抹面稍显困难。

6 经济效益和社会效益分析

1)社会效益。取得的社会效益主要体现为对环境的贡献:粉煤灰是热电厂的排放物,硅粉是硅铁和硅金属生产中的工业尘埃,其堆放不仅占用大量土地,而且污染环境。全合同段20359 m3C50混凝土使用了55万t硅粉,92万t粉煤灰,减少热电厂用于存放粉煤灰、硅铁厂用于存放硅粉的土地,保护了土地资源。少用525号水泥 1378 t,减少了生产水泥时 CO2的排放量,减少了对大气的直接污染。另外,箱梁混凝土强度、外观等工程质量的提高获得了业主及监理的好评,提高了我单位的声誉。

2)直接经济效益。全段20359 m3箱梁混凝土减少使用水泥1378 t,水泥费用减少74万元。

3)结论。在水泥混凝土中适当地掺入粉煤灰硅粉后,改善了混凝土的工作性能,降低了泌水率和水泥水化速度,使之更适合运输、泵送和振捣,提高了混凝土的抗折强度、抗压强度和抗磨性,提高了桥梁工程质量,保护环境,取得了可观的社会效益和经济效益。虽然存在干缩性大、温度裂缝等缺陷,但通过合理的技术措施和加强施工管理,这些问题完全可以解决,并不妨碍硅粉、粉煤灰的使用。硅粉、粉煤灰水泥混凝土在桥梁箱梁高强度混凝土施工中值得推广。

[1]孙卫成,邹清辉,刘 晗.C50微膨胀混凝土配制实例[J].山西建筑,2008,34(1):180-181.