硅微粉在机制砂高强砼中的应用
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摘 要：贵阳北二环偏坡大桥施工过程中，进行大量的研究和试验，通过掺加硅微粉和粉煤灰的工艺改善了混凝土拌和物的和易性，减少了泌水性和干缩性，提高了混凝土强度，满足高墩和远距离的可泵性，特别是解决了机制砂高性能混凝土在桥梁中应用混凝土不宜泵送的问题。
关键词：硅微粉；机制砂；高强砼
不论在墩柱混凝土还是悬灌梁混凝土的施工中，混凝土的施工性能、强度、耐久性等诸方面都明显优于普通混凝土的指标，工程质量完好，表面光滑、气泡少、外观着色一致、无蜂窝、麻面、外观极佳，完全满足设计要求及施工需要。
该主桥左右线桥跨布置均为75+3×130+75m预应力混凝土连续刚构桥。左、右线主桥在平面均位于直线上，起点桩号均为K4+985，终点桩号均为K5+525。
1 桥梁施工材料控制要点
箱梁砼设计标号为C55，仔细研究确定施工工艺和选用材料，进行高强砼最佳配合比设计与试验，确保混凝土早期张拉强度、弹性模量达到设计要求，减小混凝土徐变和严禁微裂缝的产生。制定质量控制标准和检测方法，从严控制，并注意保证混凝土外观色泽均匀。
2 材料特点
2.1 硅微粉它的容重200-250kg/m3，其细度为水泥的80-100倍，粉煤灰的50-70倍，硅灰表面光滑有些则是多个圆球颗粒粘在一起的团聚体，掺入大体积混凝土过程中可以显著提高混凝土的抗压、抗折、抗渗、防腐、抗冲击及耐磨性能。
2.2 具有保水防止、离析、泌水。大幅降低砼泵送阻力的作用。
2.3 显著延长砼的使用寿命，特别是氯盐污染侵蚀、硫酸盐侵蚀、高湿度等恶劣环境下，可使砼的耐久性提高一倍甚至数倍，是高强混凝土的必备材料。
2.4 有效防止发生材料的碱-骨料反应，提高砼的致密性，高性能砼掺5-10%。
2.5 可以泵送到100m以上的高度，使混凝土施工合理化，提高浇筑速度，墩柱每节段浇筑时间仅为5～6.5h，缩短工期，减少了气候的影响。整个悬灌梁混凝土的施工时间大为缩短。
3 适用范围
适用于机制砂的桥梁工程配制高性能混凝土、大体积混凝土、大高程及远距离泵送混凝土等施工。
4 工艺原理
本工程在选配合比时掺入硅灰和粉煤灰，硅灰和粉煤灰在水泥混凝土中可起到三个基本效应：形态效应、活性效应、微集料效应。掺入到混凝土中可减少水泥用量及降低水化热，提高混凝土拌和物的和易性和流动性；因为硅灰的比表面积20-28m2/g，细度小于1微米的占80%以上，平均粒径在0.1-0.3微米是粉煤灰的50-70倍，硅灰微珠可填充水泥石中的孔隙与毛细孔，改善混凝土的孔结构和增大混凝土的密实度，提高混凝土的强度和耐久性；由于二次水化作用，混凝土的密实性提高，界面结构得到改善，使得易受腐蚀的氢氧化钙的数量降低，提高了混凝土的抗渗性和抗硫酸盐腐蚀性、抗镁盐腐蚀性等。
混凝土的抗渗性：当混凝土水胶比在0.40以下，其连续贯通的毛细孔可以尽早得到自行封闭，微集料与骨料周边水化物Ca（OH）2作用，改善了混凝土的抗渗性。
混凝土的抗冻性：由于季节变换，冷热交替温度变化，干湿度变化，引起干缩湿胀，混凝土施工时必须加引气剂，由于抗渗性能好，孔径小于10-5cm微孔其冰点很低，水很难渗入其内部，所以具有良好的抗冻性。
5 施工及操作要点
5.1 材料的选择
5.1.1 水泥：在配制高强度混凝土选择水泥强度等级时，使水泥的标准宜采用P.O42.5级水泥，28天胶砂强度不低于50MPa，也可采用P.O52.5水泥。
5.1.2 粗细集料：采用的粗集料最好为表面粗糙有棱角的硬质碎石，压碎值不大于12%，骨料中的含泥量不应大于1%，泥块含量不大于0.5%，针片状颗粒含量泵送小于5%。粒径5-25㎜。机制砂细度模数宜控制在2.60～3.0之间，泥块含量不超过1%，石粉含量（MB
5.1.3 外加剂：选用聚羧酸优质缓凝减水剂，提高混凝土强度，延缓凝结时间，质量满足外加剂标准要求。
5.2 粉混凝土配合比设计原则
5.2.1 混凝土配合设计应符合《普通混凝土配合比设计规程》（JGJ55-2000）的规定。
5.2.2 混凝土配制强度按照下式计算
fcu，o≥fcu，k+1.645δ
式中：fcu，o—混凝土配制强度（Mpa）；
fcu，k—混凝土立方体抗压强度标准值（Mpa）；
δ—混凝土标准差（Mpa），应以同配合比试件不小于30
组统计资料为准；若无准备统计标准差时间可尝试选择6.0的标准差。
5.2.3 混凝土水胶比不宜大于0.38，一般在0.33～0.35之间；用水量小于190kg/m3；胶凝材料总量500kg/m3。
5.2.4 高效减水剂用量一般为胶凝材料的0.5%～1.8%，可通过不同掺量对比试验确定最佳用量。
5.2.5 混凝土砂率应根据试配确定，宜控制在37-45%，以保证混凝土不离析、不泌水，具有可泵性为原则。
5.2.6 粉煤灰掺量增加，混凝土的强度提高，因此在大体积混凝土中可以采取用粉煤灰取代部分水泥用量，减少水化热的产生，防止混凝土产生裂缝，不同粉煤灰掺量对混凝土的泵送性能，抗冻、抗渗性能有很大影响，要合理调整。
5.3 混凝土的配制
5.3.1 进场材料严格控制质量，保证按设计的材料技术标准进料。
5.3.2 拌制混凝土前，试验人员必须实测砂、石料的含水率，按照实测的数据将理论配合比换算为施工配合比，混凝土搅拌站必须严格按照规定的投料顺序投料，配制混凝土；在混凝土拌制过程中，试验人员要定期不定期检测砂石的含水率，以便及时调整混凝土施工配合比。
5.3.3 搅拌：搅拌的目的是使混凝土的各组成材料由互相分散达到均匀混和。由于高性能混凝土的黏性大，搅拌机的形式与搅拌工艺对混凝土拌和物的流变性能、微观结构及均质性等均有很大的影响。因此，为了获得高工作性的混凝土拌和物，宜选用搅拌效率高、均质性好的强制式搅拌机。
6 效益分析
硅灰在机制砂高性能砼桥梁结构中的成功应用，既解决了机制砂流动性差泵送困难的难题，增强了砼的早期强度，节省了工期，节约了水泥。加快了工程进度，提高了工程质量，解决了机制砂混凝土配制和大高程远距离泵送混凝土施工等问题，社会效益显著，具有很高的推广和应用价值。