大跨径桥梁新型高性能耐久混凝土配方

1.本发明涉及混凝土技术领域，一种大跨径桥梁新型高性能耐久混凝土配方。


背景技术：

2.在20世纪，混凝土建筑业随着社会、技术和环境的空前变化而迅速发展，应用于桥梁结构的混凝土的种类越来越多，混凝土的强度等级也越来越高，不少结构混凝土强度等级超过50mpa；
3.我国自20世纪九十年代以来，混凝土在桥梁结构特别是超长大跨度桥梁结构上的应用已不再只是普通型，那些具有良好技术性能的特种混凝土如高强混凝土、高性能混凝土等也被广泛试用与推广，对于暴露在不同环境中的混凝土结构，高早强混凝土更易于开裂。
4.现代桥梁混凝土建筑结构随着科学技术的进步、建筑水平的提高、新材料的出现、施工工艺的革新、设计方法及计算手段的改进，正日新月异，迅速发展，超长、大跨度桥梁与日俱增；对所用混凝土质量标准要求越来越高，高早强水泥及其混凝土拌和物的采用越来越多，从而促使混凝土结构在具有普遍性和偶然性的多种损伤因子作用下更易于损伤开裂，降低混凝土抵抗损伤因子长期作用的能力，而出现严重劣化，甚至破坏，使得混凝土因耐久性不足而带来的工程问题日益严重。
5.2006年1月9日中外专家在北京会诊桥梁建设，目前世界上至少有几十万座(近20％) 病桥和危桥在带病工作，安全隐患不及时消除，势必造成经济和人员的巨大损失，而不合理的、过早的改造又是一项巨大的经济负担。因此有关长大桥梁耐久性的研究已经成为国内外相关行业关注和研究的热点。
6.对此，大跨径桥梁新型高性能耐久混凝土cf60配合比研制不仅对保证超长、大跨径桥梁混凝土结构的工程质量发挥重要作用，而且必将显著提高长大桥梁高效混凝土结构的耐久性，建造可持久的混凝土结构，延长工程的安全使用寿命，大大减少后期使用时的维护、维修费用，保障长大桥梁在设计使用年限内连续、安全的投入使用，从而提高工程的投资效益。
7.解决了配制新型高性能耐久混凝土cf60混凝土的关键技术，提出了提高混凝土耐久性的最有效的根本的技术措施；提出了长大桥梁高效混凝土结构耐久性的改善途径、提高技术及保证措施等，有利于促进超长、大跨径桥梁的“健康”发展。


技术实现要素：

8.本发明意在提供一种大跨径桥梁新型高性能耐久混凝土配方，以解决背景技术中记载的问题。
9.为了达到上述目的，本发明的基础方案如下：一种大跨径桥梁新型高性能耐久混凝土配方，包括如下配合比，水泥∶砂∶碎石∶水∶掺合料∶外加剂∶钢纤维∶聚丙烯腈纤维为 445∶633∶1033∶156∶78∶6.864∶78∶0.89。
10.进一步，水泥为硅酸盐水泥。
11.进一步，砂为天然河砂。
12.进一步，碎石为粒径分布5-10mm、10-15mm、15-25mm的掺配碎石。
13.进一步，掺合料为i级粉煤灰。
14.进一步，外加剂为kl-hpc复合型高性能减水剂。
15.进一步，配制的混凝土的抗压强度3d为48.5mpa、7d为65.9mpa，28d为74.5mpa。
16.进一步，配制的混凝土的坍落度为180～200mm。
17.进一步，配制的混凝土的扩展度为650～700mm。
18.进一步，配制的混凝土的健康监测方法如下：选择适当的监测技术和方案，按混凝土标准龄期，对结构混凝土的变形和裂缝等各种损伤进行观察，并测定不同龄期的变形量和裂缝的长度、宽度和深度的变化情况，对测定值进行整理分析，量化各主要指标的符合性对混凝土耐久性的影响程度，并对不同条件下的混凝土耐久性进行统计分析，进行健康状况评价，并提出混凝土结构抗劣化措施。
19.本发明的原理及有益效果：大跨径桥梁新型高性能耐久混凝土cf60配合比研制不仅对保证超长、大跨径桥梁混凝土结构的工程质量发挥重要作用，而且必将显著提高长大桥梁高效混凝土结构的耐久性，建造可持久的混凝土结构，延长工程的安全使用寿命，大大减少后期使用时的维护、维修费用，保障长大桥梁在设计使用年限内连续、安全的投入使用，从而提高工程的投资效益。
20.解决了配制新型高性能耐久混凝土cf60混凝土的关键技术，提出了提高混凝土耐久性的最有效的根本的技术措施；提出了长大桥梁高效混凝土结构耐久性的改善途径、提高技术及保证措施等，有利于促进超长、大跨径桥梁的“健康”发展。
附图说明
21.图1为本发明实施例中具体实施的桥梁图。
22.图2为本发明实施例中坍落度-扩展度的关系图。
23.图3为本发明实施例中混凝土拌和物凝结间实验结果图。
24.图4为本发明实施例中干缩与膨胀实验监测结果图。
25.图5为本发明实施例中混凝土抗渗实验结果图。
26.图6为本发明实施例中动弹性模量实验结果图。
具体实施方式
27.下面通过具体实施方式进一步详细说明：
28.本技术提供一种大跨径桥梁新型高性能耐久混凝土配方，包括如下质量配比，水泥∶砂∶碎石∶水∶掺合料∶外加剂∶钢纤维∶聚丙烯腈纤维为445∶633∶1033∶156∶78∶6.864∶ 78∶0.89。本实施例中，
29.进一步，水泥为硅酸盐水泥。
30.进一步，砂为天然河砂。
31.进一步，碎石为粒径分布5-10mm、10-15mm、15-25mm的掺配碎石。
32.进一步，掺合料为i级粉煤灰。
33.进一步，外加剂为kl-hpc复合型高性能减水剂。
34.进一步，配制的混凝土的抗压强度3d为48.5mpa、7d为65.9mpa，28d为74.5mpa。
35.进一步，配制的混凝土的坍落度为180～200mm。
36.进一步，配制的混凝土的扩展度为650～700mm。
37.进一步，配制的混凝土的初凝时间不小于15小时。
38.如下表1所示：
39.表1
[0040][0041][0042]
本实施例中，依照上述配比，进行如下方法对混凝土进行制备，包括如下步骤：
[0043]
步骤1，准备现有的搅拌机，并将水泥、砂、碎石、水、掺合料、外加剂、钢纤维和聚丙烯腈纤维，放入至搅拌机内，水泥、砂、碎石、水、掺合料、外加剂、钢纤维和聚丙烯腈纤维的质量分别为445kg、633kg、1033kg、156kg、78kg、6.864kg、78kg和0.89kg；
[0044]
步骤2，通过搅拌机对步骤1中的原料进行搅拌，并搅拌15h直至混凝土初凝；
[0045]
步骤3，将初凝混凝土浇筑至使用位置，4h后直至混凝土终凝。
[0046]
本实施例中，混凝土性能试验与分析研究
[0047]
(1)坍落度、扩展度经时损失试验，如图2所示；
[0048]
(2)拌和物凝结时间试验，如图3所示；
[0049]
(3)干缩性试验和限制膨胀率试验，如图4所示；
[0050]
(4)抗渗试验，如图5所示：
[0051]
(5)动弹性模量试验，如图6所示：
[0052]
(6)混凝土氯化物侵蚀性试验
[0053]
测定高效混凝土的抗氯离子渗透性能指标电通量为973c，浸泡90天时，表观cl-扩散系数的测试值为0.82(e-12m2/s)。可按gb016421992标准的规定判断，该混凝土中氯离子扩散系数测定值符合要求。
[0054]
测定现场混凝土的物理力学性能、工作性能和耐久性的各项技术性能指标，并与室内试验结果进行对比、评价实施混凝土的技术性能，特别是耐久性分析与评价，由此可见推荐配合比的应用效果良好。
[0055]
混凝土的健康监测方法：
[0056]
选择适当的监测技术和方案，按混凝土标准龄期(即3d、7d、28d、90d、180d、360d) 对结构混凝土的变形和裂缝等各种损伤进行观察，并测定不同龄期的变形量(包括干缩、收缩和徐变量)和裂缝的长度、宽度和深度的变化情况，对测定值进行整理分析。量化各主要指标的符合性对混凝土耐久性的影响程度，并对不同条件下的混凝土耐久性进行统计分析，进行健康状况评价。提出混凝土结构抗劣化措施。
[0057]
2.混凝土的健康状况
[0058]
箱梁裂缝的形式：表面裂缝、深层裂缝。裂缝的产生原因如下：
[0059]
(1)混合料的均匀性：拌和、布料；
[0060]
(2)振捣效果：均匀、充分、不过振；
[0061]
(3)混凝土的养护：及时、保湿、时间不宜过短；
[0062]
(4)钢筋设置：保护层厚度、锈蚀；
[0063]
(5)施工管理：避免人为因素干扰。
[0064]
3.混凝土结构抗劣化措施
[0065]
(1)改善环境条件；
[0066]
(2)应用新材料；
[0067]
(3)优化结构设计；
[0068]
(4)施工控制与养护策略；
[0069]
(5)综合防护。
[0070]
本实施例中，综观桥梁(特别是超长、大跨度桥梁)建筑的经验和教训，每一项工程设计方案的实现，都是一次科技进步与发展的机遇，迫切需要建设者们深入细致的探索、研究和实践，并不断改进和完善。因此，本专利解决了混凝土结构的耐久性，并依靠混凝土结构的耐久性，来保证建筑结构的使用性能和使用寿命，建造在各种环境下可持久的混凝土结构，以提高投资效益(即经济效益和社会效益)。
[0071]
综合了内外因素，既对南宁市葫芦鼎大桥和来宾市红水河二桥做到从源头开始，以预防为主，保证结构的技术性能和使用效果、提高使用寿命和服务等级，同时又为同类型桥梁建设提供可靠、有效的参考。
[0072]
具体实施案例如下：
[0073]
如附图1所示，广西南宁市葫芦鼎桥，全长为1127.8m，主桥为480m预应力混凝土连续刚构，引桥为647.8m预应力简支t梁和连续梁。采用强度等级为c60、c50混凝土现浇施工.
[0074]
广西路桥来宾市红水河二桥，全长为496.83m，主桥为(110+190+110)m，预应力混凝土连续刚构。采用强度等级为cf60混凝土现浇施工。
[0075]
高效混凝土结构原材料选择和性能试验，混凝土混合料组成设计优化研究，混凝土的物理力学性能、工作性能和耐久性室内试验检测，及现场应用技术研究。以技术规范和设计要求为依据，结合南宁市葫芦鼎大桥和红水河二桥的工程实际，提出原材料质量要求和控制措施，通过对组成材料搭配比例、外加剂掺量和掺合料掺量等的优化设计及对各种混凝土配合比进行性能试验测定，获取各项技术性能指标参数，评价混凝土的技术性能，特别是耐久性评价，为施工提供参数和指导。研究所获得的高效混凝土应是一种经济型的高性能混凝土，在技术经济方面都是可行的。现场应用技术研究包括新拌混凝土技术特性，混凝土原材料的技术要求，混凝土配合比的控制与拌和物的技术要求，混凝土配合比主要影响因素等。提出有效提高混凝土耐久性的根本措施。