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高品质砂石助力桥梁建设发展

发布日期:2022-10-24   浏览次数:

高品质砂石助力桥梁建设发展

 

材料进步是桥梁结构发展的重要动力,木材和石材等天然材料是古代桥梁的主要结构材料。随着工业革命的兴起,钢材和混凝土逐渐替代了天然材料,成为桥梁工程的主要结构材料,并已在桥梁工程中应用了上百年。

除了传统的混凝土与钢材外,近几十年来材料学科迅猛发展,诸如超高性能混凝土(UHPC)、水泥基增强复合材料(ECC)、纤维增强复合塑料(FRP)等高性能材料的出现为桥梁发展提供了新的契机。

未来,桥梁建设更需要轻质高强、高耐久、高性价比、智能的材料“把薪助火”。

一些问题有待改进

水泥指标要保证稳定性,特别是实际普通硅酸盐水泥及硅酸盐水泥中的掺合料必须相对稳定,水泥须待其下降到一定温度才可允许出厂。

掺合料粉煤灰要保证质量,往往现场需要一级粉煤灰,但实际很难满足需求,因此给强度等级较高的混凝土施工带来了困难。

机制砂存在较多问题,比如石粉含量过高、细度模数较大且级配不合理,主要体现在2.36mm累计含量过多,导致混凝土砂率过大,从而影响和易性。建议性能优越的机制砂主要考虑以下因素:细度模数2.6~3.0,石粉含量应控制13%以内,单位需水量尽可能小,2.36mm累计含量控制在10%~25%以内;机制砂应安装整形设备,满足高墩泵送要求,严禁采用强度较低、坚固性不符合要求的母岩加工成机制砂。

粗集料也应安装整形设备,保证集料的针片状符合要求。外加剂控制好保坍性能,泵送施工时利用性能优越的外加剂确保混凝土合适的黏度。

深入研究优化方案

目前市场UHPC高性能混凝土多采用预混料与钢纤维,以及专用外加剂配制成性能超高的抗拉强度、抗压强度、弹性模量等指标的混凝土,加之新材料预混料价格昂贵,如何运用传统的砂石料及胶凝材料代替预混料,同时还能满足UHPC超高性能,是乌江特大桥项目要研究的一项重要内容。

传统原材料质量要求的选择:一是对于细集料尽可能水洗掉小于0.075mm微粒,实际中2.36~4.75mm比较软弱颗粒尽可能剔除,细集料中不允许有4.75mm以上的颗粒;二是对于粗集料采用强度高的3~5mm及5~8mm颗粒,采用比较稳定的辉绿岩或者玄武岩;三是采用52.5级以上的硅酸盐水泥;四是对于钢纤维采用带弯钩的,且形状合格率不小于80%;五是掺合料烧失量满足规范要求。

配合比组成的优化:一是由水胶比决定的抗压强度的配合比优化;二是由抗折强度决定的配合比组成的优化,与钢纤维掺量及砂率大小存在密切关系;三是由抗压弹性模量决定的配合比组成,与混合料密实程度密切相关,需要权衡利弊并结合现场搅拌综合确定。

实际现场试拌及调整:外加剂掺量与室内不同,现场确保混凝土有一定的流动性且不结球;现场应注意材料的投放顺序。

指标确认:寻找某项指标对材料敏感性分析,剔除传统材料不利因素,确保各项力学指标的稳定性。

依据现场使用情况,我们提出采用粗骨料UHPC高性能混凝土各项材料使用指标。在施工过程中,重点控制UHPC混凝土流动性及其与钢纤维不结团是成功与否的重要标志。

现场结合UHPC板实际养护情况对试件不同龄期进行干缩率测试,总结出预制板存放养护周期,确保板件收缩率稳定。

UHPC优化是一个动态的过程,需要结合以上内容反复调整,在实践中确定性能比较稳定的混凝土。

来源:中国建材报

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2022年10月24日



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