高寒地區(qū)混凝土配合比設(shè)計(jì)及應(yīng)用

尹起亮，溫國梁，白梅榮

（山東省水利勘測設(shè)計(jì)院，山東濟(jì)南 250013）

經(jīng)驗(yàn)交流

高寒地區(qū)混凝土配合比設(shè)計(jì)及應(yīng)用

尹起亮，溫國梁，白梅榮

（山東省水利勘測設(shè)計(jì)院，山東濟(jì)南 250013）

晝夜溫差大的高寒地區(qū)，由于自然條件惡劣，對混凝土的抗凍融性提出了較高要求。為了配制出滿足要求的混凝土，在進(jìn)行混凝土配合比設(shè)計(jì)時(shí)通過摻加高效引氣減水劑、降低水灰比等，提高混凝土的密實(shí)性和引入一定量的有益氣泡，從而達(dá)到增強(qiáng)混凝土抗凍性的目的。

混凝土；抗凍性；配合比

1 前言

日喀則地區(qū)位于我國西南邊陲，平均海拔4 000 m以上，日平均氣溫低、溫差大，惡劣的氣候條件對混凝土的耐久性能提出更高的要求。對高寒地區(qū)來說，混凝土的耐久性主要指混凝土抵御凍融破壞的能力。溫度由正溫到負(fù)溫反復(fù)變化，再加上干濕交替變化，混凝土就會發(fā)生凍融破壞，溫度變幅越大，正負(fù)變化越頻繁，凍融破壞越厲害。因此，對該地區(qū)的工程混凝土進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)時(shí)要充分考慮高抗凍性，一般應(yīng)達(dá)到300次凍融循環(huán)以上，以此為出發(fā)點(diǎn)，進(jìn)行了配合比試驗(yàn)研究。

2 原材料檢測

為了配制出滿足要求的混凝土，首先對原材料進(jìn)行優(yōu)選。充分考慮各種材料的產(chǎn)地、質(zhì)地、價(jià)格、運(yùn)距、產(chǎn)量等因素，對比較理想的原材料取樣，根據(jù)相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行試驗(yàn)檢測。

2.1 水泥

選用西藏某廠家P.O42.5級水泥，根據(jù)通用硅酸鹽水泥GB 175—2007標(biāo)準(zhǔn)要求，對水泥比表面積、凝結(jié)時(shí)間、安定性、標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量、膠砂強(qiáng)度等參數(shù)進(jìn)行檢測，檢測結(jié)果見表1。

表1 水泥物理力學(xué)指標(biāo)檢測結(jié)果

水泥是影響混凝土強(qiáng)度、抗凍性、抗?jié)B性和抗侵蝕性等特性的主要材料。

2.2 粗骨料

粗骨料為薩迦縣雄瑪鄉(xiāng)生產(chǎn)的碎石，粒徑為5～20mm、20～40mm，對粗骨料的表觀密度、含泥量、泥塊含量、針片狀顆粒含量、超遜徑顆粒含量等參數(shù)，依據(jù)水工混凝土試驗(yàn)規(guī)程SL 352—2006進(jìn)行檢測，檢測結(jié)果見表2。

表2 粗骨料檢測結(jié)果

2.3 細(xì)骨料

細(xì)骨料為薩迦縣雄瑪鄉(xiāng)產(chǎn)的天然砂，對細(xì)骨料的表觀密度、堆積密度、泥塊含量、含泥量、空隙率、細(xì)度模數(shù)等參數(shù)，依據(jù)水工混凝土試驗(yàn)規(guī)程SL 352—2006進(jìn)行檢測，檢測結(jié)果詳見表3。

表3 細(xì)骨料質(zhì)量檢測結(jié)果

2.4 外加劑

外加劑為西藏某公司生產(chǎn)的引氣減水劑，型號為SJ-1，建議摻量為1.0%。對外加劑的減水率、泌水率比、含氣量、凝結(jié)時(shí)間之差、抗壓強(qiáng)度比等參數(shù)，依據(jù)混凝土外加劑GB 8076—2008進(jìn)行檢測，檢測結(jié)果詳見表4。

表4 外加劑質(zhì)量檢測結(jié)果

經(jīng)過檢測，以上選用的各種原材均滿足相應(yīng)規(guī)范、規(guī)程要求，可以用于該混凝土的配制。

3 抗凍性能試驗(yàn)

混凝土抗凍性能即混凝土抵御凍融破壞的能力，或混凝土在飽水狀態(tài)下，經(jīng)受多次凍融循環(huán)作用，保持強(qiáng)度和外觀完整性的能力，是混凝土耐久性最重要的指標(biāo)之一。硬化混凝土因凍融循環(huán)而劣化與混凝土本身復(fù)雜的微觀結(jié)構(gòu)有關(guān)。一般認(rèn)為，處于飽水狀態(tài)下的混凝土中的毛細(xì)管在冰結(jié)溫度時(shí)存在結(jié)冰水和過冷水，結(jié)冰的水產(chǎn)生體積膨脹及過冷的水發(fā)生遷移，形成各種內(nèi)壓，使混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部因脹力而損傷，在多次凍融循環(huán)作用后，損傷逐步加劇，最終導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)開裂和散裂。水膠比的降低，水化產(chǎn)物的增加，孔結(jié)構(gòu)的改善，都將使砼的密實(shí)性增加，從而使砼的抗凍性得到提高。

進(jìn)行抗凍性試驗(yàn)的混凝土配合比見表5，水灰比調(diào)整0.03，砂率相應(yīng)增減1%。

表5 混凝土配比表

A、B、C三組配合比經(jīng)拌制測得坍落度、含氣量分別為：220mm、5.0，195mm、4.3，165mm、3.7。在標(biāo)準(zhǔn)條件下養(yǎng)護(hù)28 d后，測得抗壓強(qiáng)度值分別為36.7 MPa、45.1 MPa、49.5 MPa,故選用水灰比為0.38的B組混凝土配合比進(jìn)行抗凍試驗(yàn)，循環(huán)次數(shù)為4.3，結(jié)果見表6。由表6可以看出，該配合比滿足設(shè)計(jì)要求。

表6 混凝土的抗凍能力試驗(yàn)%

4 幾點(diǎn)建議

1）嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)，對進(jìn)場的原材料按規(guī)范、規(guī)程要求進(jìn)行全面檢測。

2）混凝土拌和時(shí)，原材料計(jì)量偏差應(yīng)嚴(yán)格控制在規(guī)范允許偏差之內(nèi)，水泥±1%，砂石骨料±2%，外加劑±1%。

3）加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)。要澆制出優(yōu)質(zhì)的混凝土產(chǎn)品，就必須加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)，尤其是摻用高摻量混凝土外加劑時(shí)，更應(yīng)加強(qiáng)混凝土的養(yǎng)護(hù)。精心養(yǎng)護(hù)不僅可保證混凝土耐久性，還可以防止表面的水分散失，不產(chǎn)生塑性收縮和裂縫。

4）含氣量的大小與混凝土經(jīng)受抗凍融循環(huán)的能力密切相關(guān)，含氣量越大混凝土抗凍融能力越強(qiáng)。但是，每增加1%的含氣量，保持水泥用量和水灰比不變時(shí)，混凝土28 d抗壓強(qiáng)度下降4%左右，因此，含氣量并不是越高越好。

圖1 液壓系統(tǒng)改進(jìn)設(shè)計(jì)

此改進(jìn)設(shè)計(jì)已經(jīng)應(yīng)用于生產(chǎn)中，應(yīng)用表明，兩液壓缸同步效果良好，有利于鋼鐵平面燒結(jié)生產(chǎn)線的順利生產(chǎn)，降低了生產(chǎn)成本。

［1］周士昌，曹鑫銘.液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)圖集［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003.

［2］雷天覺，楊爾莊，李壽剛.新編液壓工程手冊［M］.北京：北京理工大學(xué)出版社，1998.

［3］陳啟松，余魯五.液壓傳動與控制手冊［M］.上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，2003.

TU528

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1004-4620（2014）04-0080-02

2014-06-10

尹起亮，男，1963年生，2006年畢業(yè)于河海大學(xué)水利工程專業(yè)，工程碩士?，F(xiàn)為山東省水利勘測設(shè)計(jì)院副院長，研究員，從事水利水電工程技術(shù)與管理工作。