大體積混凝土配合比設(shè)計與施工

丁慶軍教授博導(dǎo)武漢理工大學(xué)Telmail:dingqj@

美國ACIC116標準中將大體積混凝土定義為“任何大體積的現(xiàn)澆混凝土，其尺寸足夠大以致要求處理混凝土所放出的熱量和伴隨的體積變化以減少開裂”

日本建筑學(xué)會標準（JASS5）的定義：“結(jié)構(gòu)斷面最小尺寸在800mm以上，水化熱引起混凝土內(nèi)的最高溫度與外界氣溫之差超過25°C的混凝土，稱為大體積混凝土”

我國大體積混凝土施工規(guī)范GB50496-2009中定義：“實體最小尺寸大于或等于1m，或預(yù)計會因混凝土中膠凝材料水化引起的溫度變化和收縮而導(dǎo)致有害裂縫產(chǎn)生的混凝土.”沒有一個統(tǒng)一的、嚴格的定義，但都強調(diào)砼的水化放熱及引起的溫差！大體積混凝土定義大體積混凝土的特點結(jié)構(gòu)厚，體積大，鋼筋密，一次澆筑量大。大體積混凝土工程一次性連續(xù)澆注混凝土幾百方至幾千方，施工時間長，工程條件復(fù)雜，施工工藝要求高,受環(huán)境影響大，要求混凝土具有良好的工作性（流動性好，塌落度經(jīng)時損失小，凝結(jié)時間長，不離析、泌水）.水化熱高，溫度場梯度大，極易產(chǎn)生裂縫。大體積混凝土硬化期間，由于水泥水化過程釋放的水化熱所產(chǎn)生的溫度變化和混凝土的收縮共同作用，由此而產(chǎn)生的溫度應(yīng)力和收縮應(yīng)力，往往導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)有害裂縫。采取合理措施降低水化熱，控制混凝土內(nèi)外溫差防止過大干縮是施工和管理質(zhì)量控制工作的重點.大體積混凝土存在的問題根據(jù)施工規(guī)范，水泥用量較高，從而導(dǎo)致混凝土水化熱過高，產(chǎn)生溫度應(yīng)力導(dǎo)致混凝土開裂；混凝土澆注后的保溫和降溫技術(shù)沒有很好掌握，從而導(dǎo)致混凝土開裂；混凝土養(yǎng)護不到位，脫模時間過早，造成大體積混凝土表面出現(xiàn)微裂紋；大體積混凝土的水化放熱與開裂水泥水化放熱混凝土內(nèi)部溫升混凝土表層散熱降溫溫度梯度溫度應(yīng)力拉應(yīng)力外部約束溫度裂縫淺表裂縫深層裂縫貫穿裂縫為侵蝕介質(zhì)進入提供了便利條件，易造成耐久性問題直接危及結(jié)構(gòu)安全?。〈篌w積混凝土的配合比優(yōu)化設(shè)計優(yōu)質(zhì)的大體積混凝土較低的水化溫升良好的施工性能較低的經(jīng)濟成本合格的強度性能降低水泥用量使用優(yōu)質(zhì)礦物摻和料優(yōu)選高效減水劑優(yōu)選水泥品種凍融破壞

抗凍性是指混凝土在水飽和狀態(tài)下能經(jīng)受多次凍融循環(huán)作用而不被破壞的性能?；炷潦軆鋈谘h(huán)破壞往往是導(dǎo)致混凝土劣化的主要因素。

混凝土是由硬化水泥漿體和骨料組成的含毛細孔的復(fù)合材料。由于混凝土毛細孔中的水分受到凍結(jié),伴隨這種相變,產(chǎn)生膨脹壓力;剩余水分流到附近的孔隙和毛細管中,在水運動的過程中,產(chǎn)生液體壓力;膨脹壓力和液體壓力,使混凝土遭到破壞.混凝土出現(xiàn)破壞的原因防止凍融破壞采取的措施1.降低水灰比

降低新拌混凝土中的用水量，可有效地較少混凝土內(nèi)部可凍結(jié)水因凍結(jié)膨脹給混凝土帶來的危害，同時降低用水量，還可以較少毛細孔隙并改善混凝土過渡區(qū)結(jié)構(gòu).2.摻加礦物摻合料

與水泥水化產(chǎn)物Ca(OH)2反應(yīng),減少混凝土中毛細孔隙并改善界面區(qū)結(jié)構(gòu)，可提高界面過渡層的密實程度，改善混凝土的微觀結(jié)構(gòu);另外礦物摻合料還有一定的填充作用，它可改善細粉材料的顆粒級配、減小孔隙率，提高混凝土抵抗凍結(jié)的能力。3.摻加引氣劑

在水化物凝膠體引力與氣泡斥力的聯(lián)合作用下，氣泡周圍的水分子受到的約束大大地增強了，每個氣泡所處的位置都像個“滯摻點”一樣，空隙內(nèi)的非晶體水繞過微氣泡向冰晶體積聚的同時，必遭到“滯摻點”阻礙，冰晶體的生長也收到了抑制。氣泡在冰體成長產(chǎn)生膨脹壓力的同時朝著與水分子流向相反的方向偏移，變形。其結(jié)果就會把毛細通道封堵得更為嚴實，更有效地起到抑制冰晶體生長的作用。鋼筋銹蝕混凝土出現(xiàn)破壞的原因

鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)由于混凝土碳化,有害介質(zhì)的侵入或混凝土內(nèi)部有害介質(zhì)對鋼筋的影響,導(dǎo)致鋼筋銹蝕。鐵銹體積的膨脹使混凝土剝落或脹裂,削弱了鋼筋與混凝土的有效面積和兩種材料的結(jié)合,引起構(gòu)件承載力下降,而且改變結(jié)構(gòu)的破壞形態(tài),使結(jié)構(gòu)從有預(yù)兆的塑性破壞變?yōu)榇嘈云茐摹?/p>

對于鋼筋混凝土摻加礦物摻和料,以提高混凝土的密實度和耐久性;盡可能降低混凝土的水灰比,嚴格控制混土拌和時加水程序;增加鋼筋的保護層厚度,以及防止發(fā)生露筋現(xiàn)象;在混凝土施工中,不允許摻用含有氯離子化合物的外加劑,混土拌和、養(yǎng)護用水的氯鹽含量要符合規(guī)定;混凝土中宜摻用引氣型減水劑,以提高混凝土的抗?jié)B性;我國在以上措施基礎(chǔ)又提出了在混凝土中摻入阻銹劑。防止鋼筋銹蝕采取的措施硫酸鹽腐蝕混凝土出現(xiàn)現(xiàn)破壞的原原因硫酸鹽侵蝕蝕破壞是一一個十分復(fù)復(fù)雜的物理理化學(xué)過程程，機理非非常復(fù)雜，，實質(zhì)就是是外界侵蝕介介質(zhì)中的硫硫酸根離子子進入混凝凝土的內(nèi)部部孔隙，與與水泥石的的某些組分分發(fā)生反應(yīng)應(yīng)，產(chǎn)生膨膨脹物質(zhì)，，形成膨脹脹內(nèi)應(yīng)力，，造成混凝凝土的破壞壞.硫酸鹽蝕破破壞包括以以下兩面:硫鋁酸鹽的的腐蝕(鈣礬石溶解解度極小，，結(jié)合大量量的結(jié)晶水水，體積增增加到2.5倍)(2)石膏腐蝕(從Ca(OH)2轉(zhuǎn)變?yōu)槭喔啵w積增增加到原來來的2倍)防止硫酸鹽鹽侵蝕采取取的措施提高混凝土土抗?jié)B透性性是混凝土土抗硫酸鹽鹽最好的防防護,摻入礦物摻摻和料能有有效提高混混凝土抗硫硫酸鹽侵蝕蝕性，其作作用機理有有如下:活性成分主主要為活性性SiO2及性AL2O3，這些活性性成分可與與水泥水化化生成的Ca(OH)2發(fā)生“二次次水化”反反應(yīng)，消耗耗了大量Ca(OH)2，從而減少少了硫酸鹽鹽與Ca(OH2反應(yīng)生成膨膨脹產(chǎn)物鈣鈣釩石的數(shù)數(shù)量，同時時也減少了了硫酸鹽與與Ca(OH2直接成石膏膏的數(shù)量。。顆粒細微，，分散性好好，在混凝凝土攪拌過過程中可以以勻分散于于混凝土中中，并能填填充混凝土土中的孔隙隙和毛細孔孔通道，使使混凝致密密化.取代部分水水泥，使總總膠結(jié)料中中有效C3A含量降低，，減少了膨膨脹產(chǎn)物鈣鈣釩石的生生成量，且且摻和料的的摻入“稀稀釋”了水水泥中的C3A，從而分散散了生成鈣鈣釩石所產(chǎn)產(chǎn)生的膨脹脹應(yīng)力。堿集料反應(yīng)混凝土出現(xiàn)現(xiàn)破壞的原原因堿集料反應(yīng)應(yīng)包括堿—硅反應(yīng)（ASR）和堿—碳酸鹽反應(yīng)應(yīng)（ACR）兩大類。。堿集料反應(yīng)的的產(chǎn)生有三個個條件：（1）混凝土有足足夠的堿含量量（3.0kg/m3）；（2）混凝土中含含有堿活性骨骨料；（3）混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)處于潮濕環(huán)環(huán)境中。堿集料反應(yīng)產(chǎn)產(chǎn)生的體積膨膨脹,膨脹應(yīng)力是造造成混凝土破破壞的主要原原因.抑制堿集料反反應(yīng)采取的措措施(1)使用非活性骨骨料;(2)控制水泥及混混凝土中的堿堿含量;(3)控制濕度;(4)使用礦物摻和和料(粉煤灰、沸石石與粉煤灰、、沸石與礦渣渣或沸石石與硅粉)和化學(xué)外加劑劑.預(yù)防堿—硅反應(yīng)破壞的的混凝土中堿堿含量環(huán)境條件混凝土中最大堿含量（kg/m3）一般工程結(jié)構(gòu)重要工程結(jié)構(gòu)特殊工程結(jié)構(gòu)干燥環(huán)境不限制不限制3.0潮濕環(huán)境3.53.02.1含堿環(huán)境3.0用非活性骨料因此,混凝土造成破破壞的主要原原因是:(1)缺乏對混凝土土配合比進行行設(shè)優(yōu)化計，，尤其是沒有有針對工程實實際環(huán)境進行行耐久性設(shè)計計。(2)片面追求施工工速度，養(yǎng)護護不到位，造造成混凝土早早期收縮裂裂縫，給有害害離子的侵蝕蝕帶來了有利利的條件，進進而造成混凝凝土的破壞。。日本建設(shè)省于于1988~1993年進行了一項項綜合開發(fā)計計劃“鋼筋混混凝土結(jié)構(gòu)建建筑的超輕質(zhì)質(zhì)、超高層化化技術(shù)的開發(fā)發(fā)”（簡稱““新RC計劃”）。挪威皇家科技技研究院的科科學(xué)與研究基基金（SINEF）持續(xù)資助高強混凝土和和高性能混凝凝土的研究。1994年，美國聯(lián)邦邦政府16個機構(gòu)聯(lián)合提提出了一個在在基礎(chǔ)設(shè)施工工程建設(shè)中應(yīng)應(yīng)用高性能混混凝土的建議議，并決定在在10年內(nèi)投資2億美元進行研究和開開發(fā)。瑞典1991~1997年由政府和企企業(yè)聯(lián)合出資資5200萬克郎，實施高性能能混凝土研究究的國家計劃劃。1986~1993年，法國組織織包括政府研研究機構(gòu)、高高等院校、建建筑公司等23個單位開展了了“混凝土新新方法”的研研究項目，進進行高性能混混凝土的研究究，并建成了了示范工程。。1996年，法國公共共工程部、教教育與研究部部又組織了為為期4年的國家研究究項目“高性性能混凝土2000”，投入經(jīng)費550萬美元。高性能混凝土土的研究開發(fā)發(fā)受到了各國國政府的高度度重視我國在“九五五”，“十五五”、“十一一五”期間先先后立項對高高性能混凝土土進行了研究究，例如：１、混凝土耐耐久性關(guān)鍵技技術(shù)研究與應(yīng)應(yīng)用（國家““九五”、““十五”科技技支撐計劃））２、高性能輕輕質(zhì)混凝土在在大跨徑橋梁梁中的研究與與應(yīng)用（國家家“８６３””）３、輕集料混混凝土高性能能化及其應(yīng)用用（國家“十十五”科技支支撐計劃）４、綠色制造造關(guān)鍵技術(shù)與與裝備（國家家“十一五””科技支撐計計劃）高性能道路水水泥混凝土路路面關(guān)鍵技術(shù)術(shù)高性能水泥綠綠色制造工藝藝和裝備５、高性能水水泥制備與應(yīng)應(yīng)用的基礎(chǔ)研研究（國家““973”）中華人民共和國行業(yè)標準鐵建設(shè)[2005]160號

鐵路混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計暫行規(guī)定中華人民共和國行業(yè)標準

鐵建設(shè)[2005]160號

鐵路混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計暫行規(guī)定5混凝土配合比5.1一般規(guī)定5.1.1C30及以下混凝土的膠凝材料總量不宜高于400kg/m3，C35～C40混凝土不宜高于450kg/m3，C50及以上混凝土不宜高于500kg/m3。5.1.2混凝土中宜適量摻加符合技術(shù)要求的粉煤灰、礦渣粉或硅灰等礦物摻和料。不同礦物摻和料的摻量應(yīng)根據(jù)混凝土的施工環(huán)境條件特點、拌和物性能、力學(xué)性能以及耐久性要求通過試驗確定。一般情況下，礦物摻和料摻量不宜小于膠凝材料總量的20%。當(dāng)混凝土中粉煤灰摻量大于30%時，混凝土的水膠比不宜大于0.45。預(yù)應(yīng)力混凝土以及處于凍融環(huán)境中的混凝土的粉煤灰的摻量不宜大于30%。5.1.3混凝土中宜適量摻加能提高混凝土耐久性能的外加劑，宜選用多功能復(fù)合外加劑。5.1.4當(dāng)骨料的堿—硅酸反應(yīng)砂漿棒膨脹率在0.10%～0.20%時，混凝土的堿含量應(yīng)滿足表5.1.4的規(guī)定；當(dāng)骨料的砂漿棒膨脹率在0.20%～0.30%時，除了混凝土的堿含量應(yīng)滿足表5.1.4的規(guī)定外，中華人民共和和國鐵道部發(fā)發(fā)布因此，近些年年來，工程界界對混凝土耐耐久性進行了了重視，相繼繼對原來的規(guī)規(guī)范進行了修修正,并頒布了一些些新的規(guī)范.礦物摻合料對對混凝土孔溶溶液離子堿度度的影響摻粉煤灰混凝凝土膠凝漿體體水化特性1、粉煤灰的物物理活性主要要是指粉煤灰灰形態(tài)效應(yīng)、、微集料效應(yīng)應(yīng)。粒徑較小、表表面光滑的粉粉煤灰顆粒能能夠在新拌混混凝土中起到到潤滑、滾動動作用，粒子子表面吸附而而出現(xiàn)的雙電電層結(jié)構(gòu)加強強了潤滑作用用。在流動性性、和易性得得到改善的同同時，增加了了保水性和均均勻性，降低低了需水量，，起到了減水水作用。在混混凝土中應(yīng)用用粉煤灰，可可以改善新拌拌混凝土的工工作性能。粉煤灰的微集集料主要表現(xiàn)現(xiàn)在兩個方面面：一方面，，由于粉煤灰灰微粒本身強強度很高，厚厚壁空心微珠珠的抗壓強度度在700MPa以上，粒度30μm以下的粉煤灰灰顆粒在水泥泥石中可以起起相當(dāng)于未水水化水泥熟料料微粒的作用用；而另一方方面，粉煤灰灰顆粒起到了了對于水泥基基材料的密實實作用，這是是由于粉煤灰灰的摻入能夠夠減小水泥漿漿體或者混凝凝土中的孔隙隙體積及較粗粗的孔隙，特特別是填塞了了漿體中毛細細孔的通道，，從而對于水水泥漿體或者者混凝土的耐耐久性十分有有利。因此在早期，，粉煤灰極少少參與水化反反應(yīng)，能夠顯顯著降低膠凝凝體系的水化化放熱量；同同時，膠凝體體系中水泥含含量的相對減減少和粉煤灰灰顆粒與水泥泥水化產(chǎn)物的的界面結(jié)合不不夠緊密，是是造成混凝土土早期抗壓強強度較低的主主要原因?；炷敛牧嫌昧?(kg·m-3)工作性/mm編號水泥粉煤灰水砂石子減水劑坍落度擴展度l450015570111444.5145300236090155664118l4.5215530331513515562712174.52205304500015564611485.075390540010015561011845.0225530635015015568211135.02305607550015559311515.530/844011015566310825.5245555938516515562811175.5240580試驗配合比及及工作性能表面光滑的粉粉煤灰顆粒在在新拌混凝土土漿體中起到到潤滑、滾動動作用，從而而使?jié){體的流流動性、和易易性得到顯著著改善。編號下列齡期(d)抗壓強度/MPa372856180l47.258.968.271.678.2233.443.058.066.376.5330.243.861.066.475.5453364.878.682.685.1539.454.867.377.986.8634.055.962.475.687.1754.667.071.075.880.6840.051.974.484.593.2930.743.266.870.080.5在養(yǎng)護早期(3d，7d)，粉煤灰摻量量是影響抗壓壓強度非常顯顯著的因素，，粉煤灰摻量量越大，對強強度的影響越越大。抗壓強度測試試結(jié)果編號下列齡期(d)抗壓強度/MPa372856180444348.958.666.672.1529.441.847.358.166.8624.035.942.950.662.7溫度對摻粉煤煤灰混凝土的的抗壓強度影影響非常顯著著，粉煤灰摻摻量越大，對對強度的影響響越大。10℃抗壓強度測試試結(jié)果編號1245齡期徐變度Ct(1/MPa)徐變系數(shù)φct徐變度Ct(1/MPa)徐變系數(shù)φct徐變度Ct(1/MPa)徐變系數(shù)φct徐變度Ct(1/MPa)徐變系數(shù)φct1d10.3760.34513.9290.4109.7670.2658.4180.2583d17.1080.56817.2680.51520.5310.51310.7130.3287d21.5200.70419.5140.58926.8860.71014.1310.43114d29.5230.97824.8500.74633.5580.91118.2040.55428d33.6751.11328.8680.87240.9601.11122.7760.69245d36.4461.20230.1030.90747.5741.29127.6390.83960d39.3671.29431.6560.95250.0991.35929.7450.90290d41.6761.37334.1311.02652.6871.42932.2160.981180d44.4061.46533.1940.99854.4291.47333.6631.021360d45.5501.50338.4861.15456.5161.53133.0741.005實驗結(jié)果可知知，粉煤灰的的摻入能夠顯顯著改善混凝凝土的徐變特特性。徐變特性測試試結(jié)果水化放熱曲線線（C代表純水泥體體系，F(xiàn)20代表粉煤灰摻摻量為20%）粉煤灰的摻入入，能夠顯著著降低水泥水水化放熱速率率和混凝土的的溫升，延緩緩彈性模量發(fā)發(fā)展，減少混混凝土10%的自收縮，同同時提高混凝凝土的應(yīng)力儲儲備。2、化學(xué)活性粉煤煤灰的化學(xué)活活性粉煤灰的的化學(xué)活性主主要體現(xiàn)在其其自身的火山山灰活性以及及對水泥水化化的促進作用用上。粉煤灰的火山山灰效應(yīng)是指指，粉煤灰玻玻璃相中可溶溶性的SiO2、Al2O3與水化產(chǎn)物Ca（OH）2，發(fā)生二次火火山灰反應(yīng)，，生成水化硅硅酸鈣和水化化鋁酸鈣，使液相中的Ca(OH)2濃度下降，這這有利于加速速水泥單礦的繼續(xù)水化，，提高固相物物質(zhì)濃度，改改善硬化漿體體微結(jié)構(gòu)，從從而使混凝土土后期的強度度得到顯著增增強，同時改改善混凝土的的體積穩(wěn)定性性。粉煤灰水泥水水化的促進作作用表現(xiàn)在兩兩個方面：一一方面，粉煤煤灰早期極少少參與水化反反應(yīng)，相當(dāng)于于提高了有效效的水膠比，，促進了水泥泥自己的水化化反應(yīng)；另一一方面，粉煤煤灰顆粒為水水化產(chǎn)物（C-S-H凝膠、Ca（OH）2）的成核生長長提供了界面面。養(yǎng)護齡期：28d養(yǎng)護齡期：180d養(yǎng)護齡期：7d養(yǎng)護齡期：3dSEM圖片隨著養(yǎng)護齡期期的延長，水水泥—粉煤灰體系膠膠凝體系的硬硬化漿體微結(jié)結(jié)構(gòu)趨于密實實。29SiMASNMR圖譜UnhydrousFC3d120d(a)水泥70%+粉煤灰30%漿體隨齡期變變化(b)摻與不摻粉煤煤灰漿體Cementpasteat120dFCpasteat120d水泥70%+粉煤灰30%膠凝體系中，，粉煤灰的水水化程度齡期1d3d7d14d28d90d180d365d粉煤灰水化程度（%）00.71.353.025.48.6212.6915.05養(yǎng)護齡期至7d時，粉煤灰的的反應(yīng)程度只只有1.75%，粉煤灰早期期幾乎不參與與水化反應(yīng)。。隨著養(yǎng)護齡齡期的延長，，粉煤灰發(fā)揮揮其火山灰效效應(yīng)，生成二二次水化產(chǎn)物物，從而提高高了硅氧四面面體的聚合程程度?？傊?，由于粉粉煤灰早期化化學(xué)活性不強強，使得膠凝凝體系的水化化放熱量較少少和混凝土早早期強度較低低。隨著養(yǎng)護護齡期的延長長，膠凝材料料體系的微結(jié)結(jié)構(gòu)得到不斷斷的改善，混混凝土的體積積穩(wěn)定性和后后期強度都有有明顯的提高高。復(fù)雜組分交互互作用的原材材料組分P.ⅠBFSFASFSiO221.3528.1554.8889.37Al2O34.6716.0026.892.17CaO62.6034.544.771.73MgO3.086.001.310.93Fe2O33.311.106.490.86CaO-SiO2-Al2O3C3S玻璃體SiO2-Al2O3玻璃體SiO2-Al2O3活性SiO2交互作用關(guān)注注點：化學(xué)作作用、電化學(xué)學(xué)作用、力的的作用復(fù)雜膠凝體系系組分交互作作用機理CaO-SiO2-Al2O3三元相圖表明明各硅鋁質(zhì)膠膠凝材料的化化學(xué)組成不同同，活性也不不同，會使其其產(chǎn)生在多元體系下的的協(xié)同效應(yīng)，因此存在時時效性差異。。輔料參與水化化反應(yīng)的時效效性Ka法的水化程度度定量表征編號1d3d7d14d28d60d90dFA3反應(yīng)程度－6.11%7.65%8.92%11.73%13.58%17.07%Ka值20℃飽和石灰水－－7.46%10.15%13.71%22.33%27.07%Ka值80℃飽和石灰水26.27%33.68%53.30%77.41%－－－解耦法結(jié)果齡期1d3d7d14d28d90d180d365d漿體中CH量*0.10710.12090.14210.15040.15150.14340.13080.1247粉煤灰消耗CH量*//0.00120.00690.01560.02770.04180.0484熟料水化產(chǎn)生的CH量*0.10710.12090.14330.15730.16710.17110.17260.1731漿體中C-S-H量*0.19680.22220.26490.29290.31530.33730.35780.372熟料水化產(chǎn)生C-S-H凝膠量*0.19680.22220.26340.28910.30710.31450.32180.3243粉煤灰火山灰反應(yīng)產(chǎn)生的C-S-H量*//0.00160.00380.00820.02290.0360.0478熟料水化程度（%)48.083054.278564.335170.620575.020276.816077.489477.7139輔料水化程度（%）00.71.353.025.48.6212.6915.05整體的水化程度33.658138.205045.439650.340354.134156.357258.049658.9147*單位為g/g初始膠凝材料料CT圖像解析法水水化程度定量量表征利用計算機斷斷層掃描技術(shù)術(shù)探索了水泥泥漿體的亞微微觀結(jié)構(gòu)：孔孔相、水化相相以及未水化化相的空間分分布。水膠比0.5，齡期1d連通孔、高滲滲透性非連通孔、低低滲透性混凝土耐久性性能與其滲透透性能密切相相關(guān)，有必要要通過摻加活活性礦物摻合合料，在保證證強度性能的的同時降低滲滲透性，提高高耐久性能。。編號水泥(Kg/cm3)粉煤灰(Kg/cm3)礦粉(Kg/cm3)砂(Kg/cm3)石(Kg/cm3)水(Kg/cm3)減水劑7d抗壓強度(MPa)28d抗壓強度(MPa)B150000704.61056.9151.61.5%55.865.8B245050069410411651.4%52.667.0B3400100069410411651.4%50.965.7B4375125069410411651.4%48.667.8B5400010069410411651.3%53.669.5B6350015069410411651.3%54.871.7B7400505069410411651.4%54.568.8B83504510569410411651.4%53.465.2B92507517569410411651.4%46.059.8礦物摻和料對對混凝土力學(xué)學(xué)性能和耐久久性的影響耐久性礦物摻合料的的種類及摻入入方式對高強強混凝土的抗壓強度及耐耐久性能有較大的影響響。（1）粉煤灰與礦礦渣微粉對高高強混凝土后后期強度發(fā)展展有明顯的促促進作用，但但是二者對其其早期強度影影響不盡一致致，粉煤灰會會對高強混凝凝土早期強度度產(chǎn)生不利的的影響，其早早期強度隨粉粉煤灰摻量的的增加而下降降，礦渣微粉粉則無影響。。（2）礦物摻合料料對高強混凝凝土的抗氯離離子滲透性能能有明顯的改改善作用；（3）礦物摻合料料的摻入由于于能夠提高混混凝土的抗氯氯離子滲透性性,因此其對鋼筋筋銹蝕的陽極極極化過程有有明顯的抑制制作用;（4）粉煤灰與礦礦渣微粉復(fù)合合使用時，只只有在合適的的摻量及比例例范圍內(nèi)二者者對高強混凝凝土抗壓強度度及耐久性改改善的疊加效效應(yīng)才能有效效發(fā)揮。同時時在單摻、同同摻量條件下下，礦渣微粉粉對上述高強強凝土上述性性能的改善要要優(yōu)于粉煤灰灰。編號氯離子滲透腐蝕電流(μA/cm2)碳化深度28dmm6h電量庫侖B15090.797445.0B24970.739744.5B34840.560582.2B43910.436244.2B53830.352582.9B63750.316164.8B74830.54684.2.8B83630.286764.0B95320.748543.0采用密實骨架架堆積法、《普通混凝土配配合比設(shè)計規(guī)規(guī)范》JGJ55-2000規(guī)定的絕對體體積法和假定定容重法進行行配合比設(shè)計計。配合比設(shè)計（1）密實骨架堆堆積法設(shè)計法法原理①原理采用密實骨架架設(shè)計配合比比，是通過尋尋求混凝土中中的粗細集料料的最大容重重來尋找最小小空隙率，通通過曲線擬合合可以得出骨骨料間的最佳佳比例，使得得制備出的混混凝土有較好好的工作性、、較高的強度度、優(yōu)良的耐耐久性和經(jīng)濟濟性。編號水泥(kg/m3)砂率(%)水灰比28d抗壓強度(MPa)1497340.3260.42420410.3663.1密實堆積設(shè)計計是通過礦物物摻和料填充充細集料空隙隙、礦物摻和和料和細集料料的混合物填填充粗集料之之間的空隙來來實現(xiàn)最小空空隙率Vv，再利用Vv控制混凝土中中的水泥漿體體用量Vp，從而達到減減少混凝土中中水泥用量和和單位用水量量。漿量Vp與空隙Vv、集料表面積積s（含粉煤灰））和漿量厚度度t之間的關(guān)系為為：Vp=Vv+s×t=N×Vv，依據(jù)強度和和耐久性要求求設(shè)定水膠比比，借鑒普通通混凝土的水水膠比取值，，C30混凝土的水膠膠比可在0.36～0.40之間選取，C40混凝土的水膠膠比在0.32~0.36之間選取，C50混凝土的水膠膠比在0.28~0.32之間選?。蛔钭詈笤偾蟪霭璋韬退?。③方法②原則粉煤灰等礦物物摻合料的密密度和細度均均比砂小，從從材料堆積理理論上講，密密度小的材料料填充密度大大的材料，其其曲線會表現(xiàn)現(xiàn)為具有峰值值的拋物線形形式。按四分分法取料，進進行最大容重重測定，將實實驗數(shù)據(jù)通過過曲線擬合得得出致密堆積積系數(shù)α、β，獲得最大堆堆積密度Uw。1)確定粉煤灰填填充砂的比例例2)以α比例的細集料料(含粉煤灰與砂砂)填充粗集料得得最大堆積因因子(2)配合比計算步步驟3)由此得出最大大單位重為Uw，(其中wf、ws、wa分別表示粉煤煤灰、砂、石石子的單位重重量；不同級級配的粗、細細骨料對應(yīng)不不同的α、β）4)最大單位質(zhì)量量中的粗集料料質(zhì)量：；5)最大單單位重重中的的砂的的重：：6)最大單單位重重中的的粉煤煤灰重重：7)最小空空隙率率：8)混凝土土中所所需填填塞和和潤滑滑的水水泥漿漿量：：式中：：N—水泥漿漿量的的放大大倍數(shù)數(shù)；s—為骨料料表面面積；；t—為包裹裹于骨骨料表表面的的潤漿漿厚度度。9)骨料的的用量量：10)由于水水泥漿漿量需需要放放大，，則集集料質(zhì)質(zhì)量作作如下下調(diào)整整：注：ws’為調(diào)整整后砂砂的質(zhì)質(zhì)量，，wa’調(diào)整后后粗骨骨料的的質(zhì)量量，，wf’為調(diào)整整后粉粉煤灰灰的質(zhì)質(zhì)量，，WC、WW分別為為水泥泥、水水的質(zhì)質(zhì)量，，λ為水膠膠比。。（3）配合合比設(shè)設(shè)計系系數(shù)的的確定定1)最大容容重試試驗要要求①取若若干砂砂樣，，放入入烘箱箱，待待烘干干后用用于試試驗。。②稱取取一定定量的的干砂砂，進進行篩篩分分分析，，得出出細度度模數(shù)數(shù)，屬屬于中中砂即即可。。③稱取取一定定量（（足以以填滿滿3L容重桶桶）的的干砂砂，按按2%的比例例往砂砂中添添加粉粉煤灰灰，加加到8%左右后后，按按1%的比例例減慢慢添加加粉煤煤灰。。在最最大單單位重重附近近，多多做幾幾次求求取平平均值值。④對求求得的的數(shù)據(jù)據(jù)進行行曲線線擬合合，得得出二二次曲曲線方方程，，對方方程進進行求求一階階導(dǎo)數(shù)數(shù)，并并令其其為0。將求求得的的α值代回回方程程，即即可求求得粉粉煤灰灰與砂砂的最最大堆堆積密密度Uw。⑤求β的方法法與求求α的方法法一樣樣，只只不過過用含含粉煤煤灰比比例為為α的砂、、粉煤煤灰混混合物物取代代砂。。由此此通過過曲線線擬合合同樣樣可得得β、Uw（三者者的最最大單單位重重）。。2）α、β以及Uw的確定定以細度度模數(shù)數(shù)為2.8的中砂砂、5-25mm連續(xù)級級配的的碎石石、需需水比比為96%的Ⅱ級粉煤煤灰為為例，，根據(jù)據(jù)以上上試驗驗方法法、得得到的的粉煤煤灰充充填單單位重重數(shù)據(jù)據(jù)見下下表。。αUw/(kg/m3)βUw/(kg/m3)0.041826.70.301993.30.101913.30.442133.30.091853.30.502060.0以堆積積系數(shù)數(shù)為橫橫坐標標，以以堆積積密度度為縱縱坐標標，作作出拋拋物線線圖，，擬合合的二二次曲曲線的的方程程為：：Y=––24068X2+4775.5X+1676.2粉煤灰灰充填填單位位重致密堆堆積因因子α圖對上式式求一一階導(dǎo)導(dǎo)，并并令其其為0，可得得α=10%時，Uw=1913.1kg/m3，即粉粉煤灰灰與砂砂的最最大單單位重重為1913.1kg/m3。當(dāng)α=10%時，將將粉煤煤灰加加入中中砂與與碎石石的最最佳混混合物物中，，可以以得到到拋物物線如如圖，，其曲曲線方方程為為：Y=––2897.2X2+2503.5X+1584.5。對上式式求一一階導(dǎo)導(dǎo)，并并令其其為0，可得得β＝43％，此此時，，Uw＝2125.3kg/m3，即粉粉煤灰灰、砂砂、石石子三三者的的最大大單位位重為為2125.3kg/m3。致密堆堆積因因子β圖3）n值的確確定在致密密系數(shù)數(shù)α、β以及最最大單單位重重Uw確定的的前提提下，，從表表6.3.3-2可得：：如果果同一一水膠膠比時時，n降低，，則Vp=Vv+s×t=n×Vv隨之下下降，，水泥泥漿量量相應(yīng)應(yīng)減小小，而而骨料料用量量相應(yīng)應(yīng)增加加；反反之，，則水水泥漿漿量增增加，，骨料料減少少；然然而，，n值過于于減小小，雖雖然保保證了了水泥泥的用用量減減少，，但降降低了了混凝凝土的的工作作性和和強度度；如如若n值過大大，則則會達達不到到降低低水泥泥用量量的目目的，，從而而經(jīng)濟濟性和和耐久久性也也體現(xiàn)現(xiàn)不出出來。。通過過多次次試驗驗找到到的合合理的的n值為1.2，既保保證了了強度度，又又使得得經(jīng)濟濟性和和耐久久性體體現(xiàn)出出來。。n值混凝土工作性能1.1漿料包裹不住砂、石，坍落度小，且損失大，基本無流動性，擴展度小，不適宜泵送1.2漿料能包裹住砂石集料，坍落度滿足設(shè)計要求，損失小，且適宜于泵送1.4漿料用量過多，雖然有較大的坍落度和擴展度，但膠凝材料用量過多，不滿足經(jīng)濟性和耐久性的要求n值與混混凝土土工作作性能能4)骨料用用量的的校正正由于水水泥漿漿量需需要放放大（（步驟驟10計算式式），，對骨骨料用用量進進行調(diào)調(diào)整后后得出出每立方方米混混凝土土中砂砂、石石、粉粉煤灰灰的用用量分分別為為796kg、1099kg和160kg，砂率率為42%。5）膠凝凝材料料的用用量的的計算算漿料體體積率率，設(shè)水水膠比比為λ，則由上式式可得得故有依據(jù)強強度和和耐久久性要要求設(shè)設(shè)定水水膠比比，借借鑒普普通混混凝土土的水水膠比比取值值，鋪鋪裝水水泥混混凝土土的水水膠比比可在在0.34～0.40之間選選取，，最后后根據(jù)據(jù)以上上公式式求出出拌合合用水水量。。通過過上述述計算算過程程，可可得出出水泥泥、粉粉煤灰灰、水水、砂砂及石石的用用量。。減水水劑的的摻量量可根根據(jù)水水泥與與減水水劑的的適應(yīng)應(yīng)性分分析和和施工工和易易性來來確定定。（6）配合合比試試驗驗驗證通過密密實骨骨架堆堆積理理論設(shè)設(shè)計出出混凝凝土的的配合合比后后，還還需對對其進進行試試驗的的驗證證：①對密密實骨骨架堆堆積法法所得得配合合比的的工作作性能能與抗抗壓強強度進進行試試驗，，檢驗驗其是是否能能夠滿滿足橋橋梁工工程混混凝土土的技技術(shù)指指標；；②驗證證密實實骨架架堆積積配合合比是是否達達到了了減少少膠凝凝材料料用量量、提提高工工作性性能和和耐久久性能能的目目的。。3、試試配、、調(diào)整整與確確定（1）進行行混凝凝土配配合比比試配配時，，應(yīng)采采用工工程中中實際際使用用的原原材料料，混混凝土土的攪攪拌方方法，，宜與與生產(chǎn)產(chǎn)時使使用的的方法法相同同。（2）混混凝土土配合合比試試配時時，每每盤混混凝土土的最最小攪攪拌量量應(yīng)大大于15升；當(dāng)當(dāng)采用用機械械攪拌拌時，，其攪攪拌量量不應(yīng)應(yīng)小于于攪拌拌機額額定攪攪拌量量的1/4。（3）按計計算的的配合合比進進行試試配時時，首首先應(yīng)應(yīng)進行行試拌拌，以以檢查查拌合合物的的性能能。當(dāng)當(dāng)試拌拌得出出的拌拌合物物工作作性能能不能能滿足足要求求時，，應(yīng)調(diào)調(diào)整用用水量量、砂砂率、、外加加劑摻摻量、、摻加加方法法等；；當(dāng)其其仍然然不能能滿足足要求求時，，應(yīng)調(diào)調(diào)整水水泥、、礦物物摻合合料、、外加加劑等等材料料種類類，直直到符符合要要求為為止。。（4）混凝凝土工工作性性能評評價指指標有有：坍坍落度度、坍坍落度度經(jīng)時時損失失、壓壓力泌泌水、、擴展展度、、倒坍坍落筒筒流出出時間間等，，初始始坍落落度一一般宜宜控制制在140mm～160mm，2h后坍落落度宜宜在120mm以上，，現(xiàn)場場澆注注時混混凝土土坍落落度應(yīng)應(yīng)大于于100mm；對于于彎、、斜、、坡橋橋等特特殊段段落，，可根根據(jù)具具體情情況控控制現(xiàn)現(xiàn)場水水泥混混凝土土澆注注時的的坍落落度大大于80mm。（5）制作作混凝凝土強強度試試驗試試件前前，應(yīng)應(yīng)檢驗驗混凝凝土拌拌合物物的坍坍落度度或擴擴展度度、粘粘聚性性、保保水性性及拌拌合物物的表表觀密密度，，并以以此結(jié)結(jié)果作作為代代表相相應(yīng)配配合比比的混混凝土土拌合合物的的性能能。（6）進進行混混凝土土強度度試驗驗時，，一般般宜試試拌三三種不不同混混凝土土配合合比，，每種種配合合比至至少應(yīng)應(yīng)制作作一組組（每每組三三塊））試件件，標標準養(yǎng)養(yǎng)護到到28d時試壓壓；需需要時時可同同時制制作幾幾組試試件供供3d、7d試壓，，提供供參考考配合合比，，滿足足施工工急用用，但但應(yīng)以以標準準養(yǎng)護護28d強度或或按現(xiàn)現(xiàn)行國國家標標準（（粉煤煤灰混混凝土土應(yīng)用用技術(shù)術(shù)規(guī)程程）(DG/JT08-230-2006)、現(xiàn)行行行業(yè)業(yè)標準準《粉煤灰灰在混混凝土土和砂砂漿中中應(yīng)用用技術(shù)術(shù)規(guī)程程》(JGJ28)等規(guī)定定的齡齡期強強度的的檢驗驗結(jié)果果為依依據(jù)調(diào)調(diào)整配配合比比。4、當(dāng)遇遇有下下列情情況之之一時時，應(yīng)應(yīng)重新新進行行配合合比設(shè)設(shè)計：：（1）對混混凝土土性能能指標標有特特殊要要求時時；（2）水泥泥、外外加劑劑或礦礦物摻摻合料料品種種、質(zhì)質(zhì)量有有顯著著變化化時；；（3）該配配合比比的混混凝土土生產(chǎn)產(chǎn)間斷斷半年年以上上時；；（4）施工工環(huán)境境條件件和天天然原原材料料發(fā)生生較大大變化化時。。以合江江一橋橋C30大體積積拱座座混凝凝土、、合江江二橋橋塔座座C40實心段段混凝凝土、、塔實實心段段C50混凝土土為例例。該該工程程的相相關(guān)原原材料料物理理性能能參數(shù)數(shù)如下下：水泥：：重慶慶騰輝輝P·O42.5水泥，，表觀觀密度度3100kg/m3；粉煤灰灰：重重慶華華珞Ⅰ級粉煤煤灰，，表觀觀密度度為2250kg/m3，Ⅱ級粉煤煤灰灰，表表觀密密度2200kg/m3；砂：合合江當(dāng)當(dāng)?shù)氐牡暮由吧?，表表觀密密度為為2760kg/m3；卵石：：合江江當(dāng)?shù)氐氐穆崖咽樗槭?，，表觀觀密度度為2700kg/m3。密實骨骨架堆堆積法法設(shè)計計法算算例第一步步：針針對工工程提提供的的砂、、石集集料以以及粉粉煤灰灰等原原材料料，進進行密密實填填充試試驗，，具體體方法法為：：稱取一一定量量（足足以填填滿3L容重桶桶即可可）的的干砂砂，按按2%的比例例往砂砂中添添加粉粉煤灰灰，加加到8%左右，，加粉粉煤灰灰比例例減慢慢，按按1%的比例例往砂砂中添添加粉粉煤灰灰。在在最大大單位位重附附近，，多做做幾次次求取取平均均值。。同理理，將將最密密實填填充的的粉煤煤灰和和砂的的混合合物作作為細細集料料，進進行與與碎石石的最最大密密實填填充試試驗，，得到到下表表所示示的數(shù)數(shù)據(jù)。。水泥泥（華華新））密度度為3100kg/m3，粉煤煤灰（（Ⅱ級）的的密度度為2200kg/m3，河卵卵石的的密度度為2700kg/m3，砂的的密度度為2760kg/m3，水的的密度度為1000kg/m3。αUw/(kg/m3)βUw/(kg/m3)0.051676.70.3520530.081712.20.3820910.101746.70.4021200.121769.40.4221490.151783.30.4521660.201756.50.502140密實填填充數(shù)數(shù)據(jù)對所得得的數(shù)數(shù)據(jù)進進行曲曲線擬擬合，，所得得的拋拋物線線圖見見下圖圖：從上圖圖看出出，擬擬合的的二次次曲線線的方方程為為：Y=––9637.7X2+2999X+1544.8，對其進進行求求一階階導(dǎo)，，并令令其為為0，可得得α=15%時，Uw=1783.8kg/m3，即粉粉煤灰灰與砂砂的最最大單單位重重為1783.8kg/m3。當(dāng)α=15%時，將將粉煤煤灰加加入中中砂與與碎石石的最最佳混混合物物中，，同樣樣可以以得到到拋物物線如如上圖圖，其其曲線線方程程為：：Y=––9444.6X2+8672.5X+168.24，求一階階導(dǎo)，，并令令其為為0，可得得β＝45％，此此時，，Uw＝2166kg/m3，即粉粉煤灰灰、砂砂、石石子三三者的的最大大單位位重為為2166kg/m3。粉煤灰灰+砂密實實填充充曲線線圖粉煤灰灰+砂+碎石密密實填填充曲曲線圖圖第二步步：進進行相相關(guān)參參數(shù)設(shè)設(shè)定，，并按按照公公式計計算混混凝土土配合合比。。強度等級試驗參數(shù)設(shè)定/計算參數(shù)密實堆積配合比（kg/m3）UwGSFAλNVvVpWsWaWfWcWwC30216611918281460.317921145150226140C400.337891134139282139C500.311.300.190.257691105135331144密實堆堆積相相關(guān)參參數(shù)計計算結(jié)結(jié)果密實骨骨架堆堆積法法混凝凝土配配合比比及性性能根據(jù)上上述試試驗和和計算算，獲獲得的的密實實骨架架堆積積法混混凝土土配合合比，，并進進行了了工作作性能能和力力學(xué)性性能測測試，，試驗驗結(jié)果果如下下表。。強度等級水泥(kg/m3)粉煤灰(kg/m3)砂(kg/m3)碎石(kg/m3)水(kg/m3)減水劑*(kg/m3)坍落度(cm)抗壓強度(MPa)7d28dC3022615079211451403.382030.141.6C4028213978911341393.802039.752.5C50*33113576911051444.602150.263.6注：(1)聚羧酸酸減水水劑的的摻量量根據(jù)據(jù)具體體施工工時對對混凝凝土工工作性性能要要求以以及減減水劑劑的減減水率率、保保塑性性能、、含氣氣量、、緩凝凝時間間來確確定；；(2)C50混凝土土配合合比采采用的的是Ⅰ級粉煤煤灰。。實際施施工配配合比比在密密實骨骨架堆堆積法法設(shè)計計確定定的配配合比比基礎(chǔ)礎(chǔ)上進進行了了微調(diào)調(diào)，也也能滿滿足《普通混混凝土土配合合比設(shè)設(shè)計規(guī)規(guī)程》JGJ55-2000，確定定混凝凝土的的實際際施工工配合合比及及性能能如下下表。。強度等級水泥(kg/m3)粉煤灰(kg/m3)砂(kg/m3)碎石(kg/m3)水(kg/m3)減水劑(kg/m3)坍落度(cm)抗壓強度MPa)7d28dC3022515079211301453.382128.040.1C4029013677411151403.802040.854.0C5032913175411211384.702148.362.7通過對對現(xiàn)場場混凝凝土的的溫度度監(jiān)控控，測測得的的C30大體積積塔座座混凝凝土實實際溫溫升為為29℃℃，采用用Ⅰ級粉煤煤灰制制進行行C40承臺大大體積積混凝凝土的的配制制時，，以50kg的粉煤煤灰等等量取取代水水泥，，混凝凝土絕絕熱溫溫升為為32℃℃，在不不通冷冷卻水水管的的情況況下，，混凝凝土內(nèi)內(nèi)外溫溫差均均小于于25℃℃。實際施施工配配合比比及性性能混凝土土施工工配合合比(kg/m3)合江二二橋2號墩承承臺長長37.6×20.1×6米，一一次性性澆注注。入入模溫溫度為為28攝氏度度，最最高溫溫度為為57.8℃℃，內(nèi)外外最大大溫差差20.5℃℃。90天強度度達到到63MPa，PH值12.6。合江二二橋塔塔座實實心段段26.5××14.7×3米，一一次性性澆注注。入入模溫溫度為為30℃℃，最高高溫度度為58.9℃℃，內(nèi)外外最大大溫差差19.7℃℃。合江一一橋拱拱座C30大體體積積混混凝凝土土，，總總方方量量為為11000方，，28天強強度度38~41MPa，90天強強度度53~57MPa，新新搬搬混混凝凝土土PH值12.4。目錄錄承臺大體積混凝土配合比優(yōu)化設(shè)計1承臺大體積混凝土耐久性能研究2結(jié)論4承臺大體積混凝土水化熱仿真分析3承臺臺大大體體積積混混凝凝土土配配合合比比優(yōu)優(yōu)化化設(shè)設(shè)計計1.項目目簡簡介介大榭榭第第二二大大橋橋承承臺臺采采用用C40高性性能能海海工工混混凝凝土土進進行行澆澆注注，，單單個個承承臺臺混混凝凝土土4482.9m3。承承臺臺分分2次進進行行澆澆注注，，為為防防止止封封底底混混凝凝土土在在承承臺臺第第一一層層混混凝凝土土澆澆注注后后開開裂裂，，第第一一層層混混凝凝土土考考慮慮澆澆注注2.0m（約約1344m3），，第第二二層層澆澆注注3.0m（包包括括承承臺臺與與塔塔座座連連接接過過渡渡段段，，總總計計約約3138m3）。承臺大體體積混凝凝土配合合比優(yōu)化化設(shè)計2.大體積混混凝土溫溫度裂縫縫的產(chǎn)生生大體積混混凝土施施工時遇遇到的普普遍問題題是溫度度裂縫。。由于混混凝土自自身的導(dǎo)導(dǎo)熱系數(shù)數(shù)較小，，混凝土土內(nèi)部水水化后所所產(chǎn)生熱熱量的散散失過程程緩慢，，易造成成混凝土土內(nèi)外溫溫差過大大，當(dāng)混混凝土抗抗拉強度度小于溫溫度應(yīng)力力時，即即會導(dǎo)致致混凝土土開裂。。溫度裂縫縫的產(chǎn)生生會嚴重重影響工工程的耐耐久性。。3.混凝土設(shè)設(shè)計配合合比優(yōu)化設(shè)計計當(dāng)混凝土土中水泥泥用量大大時，其其水化溫溫升高，，收縮大大，易產(chǎn)產(chǎn)生溫度度裂縫。。為此，，本課題題組采用用密實骨骨架堆積積法進行行混凝土土配合比比設(shè)計，，從而達達到了減減少膠凝凝材料用用量、提提高混凝凝土耐久久性和體體積穩(wěn)定定性的目目的。密實骨架架堆積設(shè)設(shè)計法—不僅可以以優(yōu)化集集料的組組成級配配，而且且顯著增增強了混混凝土材材料的結(jié)結(jié)構(gòu)致密密性以及耐久久性能。。找出粗細細骨料的的最佳比比例后，，再通過過尋求摻摻合料和和粗細骨骨料的最最大密度度，計算算出最緊緊密堆積積時粗細細骨料、、摻合料料的最佳佳比例，，從而確確定混凝凝土的初初步基準準配合比比。C40承臺基準準配合比比各組分用量kg/m3水水泥粉煤灰砂石1452401807801060優(yōu)化設(shè)計計采用礦礦粉超量量取代部部分水泥泥和粉煤煤灰,由上表可可以看出出以上兩兩組混凝凝土的工工作性能能和力學(xué)學(xué)性能均均滿足C40混凝土的的設(shè)計和和施工要要求，但但考慮在在滿足強強度的前前提下優(yōu)優(yōu)先選用用水泥用用量少的的配合比比，故選選用配合合比1進行研究究。編號水水泥粉煤灰礦粉砂石減水劑初凝時間(h)塌落度(cm)抗壓強度(MPa)0h1h7d28d113213517513080510004.81721.018.044.052.4214524018078010604.61721.519.044.652.8配合比優(yōu)優(yōu)化調(diào)整整（kg/m3）承臺大體體積混凝凝土耐久久性能研研究高性能混混凝土的的優(yōu)良耐耐久性，，主要包包括滲透透性、抗抗硫酸鹽鹽侵蝕、、抗凍性性、堿-骨料反應(yīng)應(yīng)、耐磨磨性和抗抗碳化性性等。1.抗裂性能能研究我國最新新的《混凝土結(jié)結(jié)構(gòu)耐久久性設(shè)計計與施工工指南》中推薦了了笠井芳芳夫提出出的混凝凝土(砂漿)早期抗裂裂性測試試方法，，本試驗驗采用了了此方法法?；炷猎缭缙谄桨灏彘_裂觀觀測結(jié)果果標號初裂時間/h裂縫最大寬度/mm裂縫平均開裂面積/mm2單位面積裂縫數(shù)目/根·m-2單位面積的總開裂面積/mm2評定等級C40132135175130805Ⅲ3.抗?jié)B性能能研究快速氯離離子滲透透試驗本實驗采采用RCM法測定混混凝土中中Cl-1非穩(wěn)態(tài)快快速遷移移的擴散散系數(shù)，，定量評評價混凝凝土抗Cl-1的擴散能能力。Cl-1擴展系數(shù)數(shù)試驗結(jié)結(jié)果標號Cl-1擴散系數(shù)(×10-12m2/s)28d56d90dC40承臺大體體積混凝凝土耐久久性能研研究4.抗凍性能能研究快凍法試試驗本試驗參參照普通通混凝土土抗凍性性能試驗驗，采用用快凍法法，以混混凝土試試件所經(jīng)經(jīng)受的凍凍融循環(huán)環(huán)次數(shù)指指標為抗抗凍標號號。承臺C40混凝土抗抗凍試驗驗結(jié)果檢測項目200次循環(huán)300次循環(huán)123123標準養(yǎng)護強度(MPa)51.853.452.654.153.854.7凍融循環(huán)后強度(MPa)46.147.547.844.543.945.2強度損失(％)17.718.417.4質(zhì)量損失(％)抗凍標號F300試件外觀完整、無脫落碎塊完整、無脫落碎塊承臺大體體積混凝凝土耐久久性能研研究5.抗硫酸鹽鹽侵蝕研研究抗硫酸鹽鹽侵蝕試試驗本試驗采采用《混凝土長長期性能能和耐久久性能試試驗方法法(GBJ82-85)》中介紹的的方法，，定量評評價混凝凝土抗硫硫酸鹽侵侵蝕能力力。混凝土抗抗硫酸鹽鹽侵蝕試試驗標號抗壓強度(MPa)抗侵蝕系數(shù)對比件侵蝕件C4053.452.698.5%承臺大體體積混凝凝土耐久久性能研研究6.承臺大體體積混凝凝土相關(guān)關(guān)性能指指標大榭承臺臺大體積積混凝土土采用配配合比1進行的相相關(guān)試驗驗，得出出混凝土土抗?jié)B等等級達到到P20，56d抗氯離子子滲透系系數(shù)為1.5××10-12m2/s，抗凍等等級大于于等于F300。承臺C40大體積混混凝土相相關(guān)性能能標號坍落度（cm）抗壓強度（MPa）抗?jié)B等級抗凍等級Cl-1滲透系數(shù)(×10-12m2/s)0h1h3d7d28d90dC4021.01831.244.052.474.5P20F3001.5承臺大體體積混凝凝土耐久久性能研研究混凝土膠膠凝漿體體pH值：12.4利用在實實驗室中中測得混混凝土的的相關(guān)熱熱力學(xué)性性能以及及物理力力學(xué)性能能，通過過有限元元分析軟軟件ANSYS對大榭二二橋承臺臺大體積積混凝土土施工澆澆筑過程程進行模模擬分析析，分別別對比取取消冷卻卻水管以以及通冷冷卻水降降溫兩種種施工工工況的溫溫度效應(yīng)應(yīng)和溫度度應(yīng)力結(jié)結(jié)果，來來驗證通通過本優(yōu)優(yōu)化設(shè)計計的混凝凝土運用用于取消消冷卻水水管的工工程中的的可靠性性。承臺大體體積混凝凝土水化化熱仿真真分析1.溫度場分分析大榭承臺臺第一層層3d溫度云圖圖未通冷卻卻水通通冷卻水水承臺大體體積混凝凝土水化化熱仿真真分析大榭承臺臺第一層層7d溫度云圖圖未通冷卻卻水通通冷卻水水承臺大體體積混凝凝土水化化熱仿真真分析大榭承臺臺第一層層28d溫度云圖圖未通冷卻卻水通通冷卻水水承臺大體體積混凝凝土水化化熱仿真真分析大榭承臺臺第二層層3d溫度云圖圖未通冷卻卻水通通冷卻水水承臺大體體積混凝凝土水化化熱仿真真分析大榭承臺臺第二層層7d溫度云圖圖未通冷卻卻水通通冷卻水水承臺大體體積混凝凝土水化化熱仿真真分析大榭承臺臺第二層層3d溫度云圖圖未通冷卻卻水通通冷卻水水承臺大體體積混凝凝土水化化熱仿真真分析大榭承臺臺第二層層28d溫度云圖圖未通冷卻卻水通通冷卻水水承臺大體體積混凝凝土水化化熱仿真真分析溫度效應(yīng)應(yīng)對比分分析層號不通水通水最高溫度最大溫差最高溫度最大溫差第一層43.5/51.620.7/22.537.2/47.719.6/20.3第二層46.8/54.722.6/23.942.8/50.920.8/20.9由分析結(jié)結(jié)果可知知，通冷冷卻水后后第一層層的最高高溫升降降低了6.3℃℃，最大溫溫差降低低了1.1℃℃；第二層層的最高高溫升降降低了4.0℃℃，最大溫溫差降低低了1.8℃℃。而取消冷卻卻水管施施工仍滿滿足《大體積混混凝土施施工規(guī)范范》中規(guī)定溫溫差不宜宜大于25℃，澆筑體體表面與與大氣溫溫差滿不不宜大于于20℃的要求。。出于經(jīng)經(jīng)濟及施施工進度度等相關(guān)關(guān)考慮，，建議可可取消冷冷卻水管管施工。。承臺大體體積混凝凝土水化化熱仿真真分析2.應(yīng)力場分分析大榭承臺臺第一層層3d應(yīng)力云圖圖未通冷卻卻水通通冷卻水水承臺大體體積混凝凝土水化化熱仿真真分析大榭承臺臺第一層層7d應(yīng)力云圖圖未通冷卻卻水通通冷卻水水承臺大體體積混凝凝土水化化熱仿真真分析大榭承臺臺第一層層28d應(yīng)力云圖圖未通冷卻卻水通通冷卻水水承臺大體體積混凝凝土水化化熱仿真真分析大榭承臺臺第二層層3d應(yīng)力云圖圖未通冷卻卻水通通冷卻水水承臺大體體積混凝凝土水化化熱仿真真分析大榭承臺臺第二層層7d應(yīng)力云圖圖未通冷卻卻水通通冷卻水水承臺大體體積混凝凝土水化化熱仿真真分析大榭承臺臺第二層層28d溫度云圖圖未通冷卻卻水通通冷卻水水承臺大體體積混凝凝土水化化熱仿真真分析承臺大體體積混凝凝土水化化熱仿真真分析應(yīng)力結(jié)果果對比分分析層號通水最大拉應(yīng)力(MPa)不通水最大拉應(yīng)力(MPa)3d7d28d3d7d28d第一層0.370.690.990.440.710.98第二層0.450.751.110.510.751.01齡期(d)3728承臺C40混凝土1.832.873.48應(yīng)力分析析結(jié)果大榭承臺臺C40混凝土劈劈裂抗拉拉強度(MPa)分析結(jié)果果可知，，取消冷冷卻水管管進行施施工的情情況下，，混凝土土各齡期期下的劈劈裂抗拉拉強度均均大于溫溫度應(yīng)力力。應(yīng)力結(jié)果果結(jié)果分分析由上述應(yīng)力云云圖結(jié)果可知知，未通水時時最大拉應(yīng)力力出現(xiàn)在混凝凝土外表面，，且分布較均均勻；而通通水時最大拉