干海子大桥钢管混凝土设计制备与性能研究.pdf
《干海子大桥钢管混凝土设计制备与性能研究.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《干海子大桥钢管混凝土设计制备与性能研究.pdf(5页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、文章编号: ( ) 干海子大桥钢管混凝土设计制备与性能研究 周孝军, 牟廷敏, 丁庆军, 范碧琨 ( 西华大学 建筑与土木工程学院, 成都 ;四川省交通运输厅公路规划勘察设计研究院, 成都 ; 武汉理工大学 硅酸盐建筑材料国家重点实验室, 武汉 ) 摘要:根据干海子大桥冬期混凝土施工要求和现 场原材料特性, 采用亚硝酸钠与乙二醇形成有机、 无机 协同防冻, 设计制备出流动性好、 包裹性佳、 自密实的 抗冻钢管混凝土.并通过现场实验, 结合S EM观测, 研究了其在低温浇筑与养护、 后期升温后强度的发展 规律.结果表明, 低温条件成型的钢管混凝土短柱与 核心混凝土试件, 早期强度发展较好, 后期
2、温度回升后 强度能稳定增长.设计制备的钢管混凝土具有很好的 低温工作性能和力学性能, 抗冻性能优越, 能满足依托 工程冬季钢管混凝土施工质量要求. 关键词:钢管混凝土; 抗冻性; 工作性能; 力学性能 中图分类号:U 文献标识码: A D O I: / j i s s n 引言 干海子大桥全长 m, 是世界上最大规模的钢 管混凝土桁架连续梁桥, 根据该桥施工进度与工期安 排, 其部分主梁钢管混凝土将在冬期灌注.干海子海 拔高近 m, 冬期平均气温 左右, 且积雪 严重( 如图) . 图干海子大桥严重积雪 F i gS e r i o u ss n o wa tG a n h a i z i b
3、 r i d g e 研究表明, 养护温度降低到 , 水泥水化基本 停止, 抗压强度损失至少 以上, 新浇筑的混凝土 将被冻坏 .而钢管混凝土优异的力学性能取决于 钢管与核心混凝土的协同作用, 如果核心混凝土受冻 害, 将严重影响其整体力学性能的发挥.因此, 需要对 干海子大桥钢管混凝土进行防冻性设计与研究, 保证 冬期混凝土施工质量的可靠性与结构的安全性. 近年来, 国内外在混凝土冻害机理、 低温强度发展 规律与提高混 凝土抗冻性 等方 面 进 行 了 大 量 的 研 究 , 较为有效的措施有: 掺加防冻剂、 缩短低温养护 时间、 采用纤维约束混凝土变形等.但目前的研究主 要集中于普通混凝土
4、, 对于钢管混凝土的抗冻性设计 与研究还没有涉及.因此, 本文根据干海子大桥冬期 气候状况, 分析现场原材料特性, 提出钢管混凝土抗冻 设计与制备方法, 研究其低温工作性能与力学性能, 探 讨低温灌注与养护对后期升温后其强度发展的影响, 为保证该桥冬期钢管混凝土施工质量提供技术支撑. 原材料 水泥: PO R水泥, 化学成分见表所示. 粉煤 灰:级, 需 水 量 比 .硅 灰:S i O含 量 , 比表面积 m / k g .膨胀剂: 天津豹鸣牌 HC S A型, 主要成分为硫铝酸钙与氧化钙, 自由膨胀率 ( ) .粗集料: 碎石, mm连续级配. 细集料: 河沙, 细度模数 , 泥含量.钢纤
5、维: 多 锚 点 型,直 径 mm,长 径 比 ,抗 拉 强 度 MP a.减水剂: 复配有乙二醇的聚羧酸系减 水剂, 总固含量 , 减水率 .拌合用水: 自来 水.防冻剂: 亚硝酸钠. 表水泥化学组成( 质量分数,) T a b l eC h e m i c a l c o m p o s i t i o no f t h ec e m e n t(M a s s f r a c t i o n,) 名称 S i OA lOC a OF eOM g ON aOKOS OL o s s 水泥 年第期( ) 卷 基金项目: 交通运输部科技资助项目( ) 收到初稿日期: 收到修改稿日期: 通讯作者
6、: 周孝军,E m a i l:z h o u x i a o j u n c o m 作者简介: 周孝军( ) , 男, 湖北监利人, 博士, 讲师, 从事高性能混凝土及其结构性能研究. 抗冻钢管混凝土设计与制备 混凝土受冻破坏原理 混凝土强度的发展来自胶凝材料的水化, 水化速 度不仅与胶凝材料组成和水胶比有关, 还与养护温度 密切相关 .温度较高时, 胶凝材料水化较快, 强度 增长迅速; 当温度降低到 时, 自由水开始结冰, 参 与水化的水分减少, 强度增长减缓; 自由水完全变成冰 时, 水化进程基本停止, 混凝土的强度不再增长.由于 水结成冰后体积约增大, 产生一定的膨胀应力, 如 果其
7、超过混凝土的抗拉强度, 混凝土内部即出现裂纹 而发生冻害.如在水化停止之前, 使混凝土达到一个 最小临界强度, 其最终强度基本不损失 .保持混凝 土中液态水的存在, 促进胶凝材料持续水化, 使其尽早 达到最小临界强度, 是防止受冻破坏的关键. 钢管混凝土抗冻设计思路 原材料采用了早强型水泥, 可促进混凝土早期强 度发展, 但低温条件下水化进程仍较缓慢; 减水剂中复 配了具有防冻作用的乙二醇, 但需要较高掺量, 其高掺 量会造成混凝土泌水等问题.因此, 现场原材料不能 完全满足混凝土抗冻性设计要求. 综合分析混凝土受冻破坏成因与防冻剂工作原 理 , 可以掺加亚硝酸盐和适量的引气剂以提高混凝 土的
8、抗冻性.但对于钢管混凝土, 需严格控制核心混 凝土含气量( ) , 否则, 在泵送施工过程中气泡 会在泵压作用下向管壁处聚集形成气囊, 导致混凝土 与管壁脱粘而影响钢管混凝土的整体力学性能 .因 此, 提出以亚硝酸钠为防冻组分, 与乙二醇协同作用, 形成“ 有机无机” 复合防冻效果, 并避免二者单掺掺 量高且对混凝土工作性能不利的影响.同时结合膨胀 剂的补偿收缩作用、 钢纤维限裂阻裂效应 , 从多角度 协同提高钢管混凝土的抗冻性能. 核心混凝土配合比与低温工作性能 干海子 大 桥 主 梁 核 心 混 凝 土 设 计 强 度 等 级 为 C , 采用泵送施工, 要求初始坍落度 mm、 扩展 度
9、mm,h后 坍 落 度 仍 mm、 扩 展 度 mm.以钢纤维为增韧组分, 亚硝酸钠为防冻 剂, 利用膨胀剂补偿收缩, 掺加适量硅灰提高混凝土强 度并控制拌合物的匀质性 .配合比如表所示, 亚硝酸钠占胶凝材料总量分别为, , 与 , 研究其掺量变化对混凝土性能的影响. 表抗冻混凝土配合比与低温工作性能 T a b l eC o n c r e t em i xp r o p o r t i o na n dw o r k i n gp e r f o r m a n c e sa t l o wt e m p e r a t u r e 编号 混凝土配合比/ k g m坍落度/mm扩展度/mm
10、 水泥粉煤灰硅灰膨胀剂钢纤维防冻剂水减水剂 h/hh/h d 抗压强度/MP a A / / A / / A / / A / / 实验时环境温度为 .组混凝土 拌合物均有较好的包裹性, 无泌水、 离析现象, 初始坍 落度 mm、 扩展度 mm, 具有较好 的自密实特性.亚硝酸钠掺量从增加到 ,h 后坍落度与扩展度小幅降低; 掺量达到 时,h后 坍落度与扩展度降低明显, 混凝土工作性能显著劣化, 同时 d标养抗压强度出现了下降.可见, 亚硝酸钠 对混凝土流动度和强度均有一定的影响, 但掺量在 左右时可以满足干海子混凝土低温泵送施工要 求, 且 d抗压强度基本不变. 低温浇筑对钢管混凝土后期强度的
11、影响 现场实验设计 核心混凝土抗冻实验 按表中的配合比A 与A , 各成型了两组边长 为 mm的立方体试件.未掺防冻剂的两组试件 (A ) : 一组放在标准养护室养护, 另一组放在工程现场 养护; 掺防冻剂的两组试件(A ) : 一组放在工程现场养 护, 另一组先在现场养护、 再转入标准养护室养护.所 有试件均测试, , 与 d强度.先在现场养护、 再 标准养护试件的龄期: d是指先现场养护d、 再标养 ,d是指先现场养护d、 再标养, d是指先现场 养护 d、 再标养d, d是指先现场养护 d、 再标 养 d.试件的详细参数与实验结果如表所示. 钢管混凝土短柱抗冻试验 采用配合比A 制备的混
12、凝土制作了个钢管混 凝土短柱试件, 个置于现场养护( 如图) ,个进行标 准养护, 试件尺寸与参数如表, 待自然环境温度上升 至 左右时进行轴压承载力测试. 力学性能分析 核心混凝土力学性能 核心混凝土的抗压强度如表, 图为各类试件强 度随龄期的变化关系.可见, 未掺亚硝酸钠时, 现场养 护试件在各个龄期的强度均明显低于标准养护试件, 且后期强度发展缓慢, 表明早期低温养护已导致混凝 土遭受冻害.掺亚硝酸钠后, 现场养护与“ 现场标 准” 养护试件的d强度, 比标准养护试件低, 但都超过 了最小临界强度, 且相比不掺防冻剂现场养护试件明 显提高, 说明防冻剂的掺加促进了混凝土早期强度发 展.
13、周孝军 等: 干海子大桥钢管混凝土设计制备与性能研究 表核心混凝土试件特征参数与强度测试结果 T a b l eP a r a m e t e r so f c o r ec o n c r e t es p e c i m e n sa n ds t r e n g t ht e s t r e s u l t s 编号配合比数量龄期/d养护方式抗压强度均值/MP a P XA 现场d P BA 标养d F XA 现场d F X BA 现场d 标养d P XA 现场 d P BA 标养 d F XA 现场 d F X BA 现场d 标养d P XA 现场 d P BA 标养 d F XA 现
14、场 d F X BA 现场 d 标养d P XA 现场 d P BA 标养 d F XA 现场 d F X BA 现场 d 标养 d 注: 编号中首字母“P” 指不掺防冻剂, “F” 指掺防冻剂; 中间数字为龄期; 末尾字母“X” 指现场养护, “B” 指标养, “X B” 指先 现场、 再标养. 图现场制作与养护的钢管混凝土试件 F i gS p e c i m e n sp r e p a r e da n dm a i n t a i n e d i ns i t e 表钢管混凝土短柱试件与轴压测试结果 T a b l eP a r a m e t e r so f c o n c r
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 海子 大桥 钢管 混凝土 设计 制备 性能 研究
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【apps****199】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【apps****199】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。