新型鋼管混凝土性能研究

張松濤

（中國農業銀行湖南省分行，湖南 長沙 410005）

新型鋼管混凝土性能研究

張松濤

（中國農業銀行湖南省分行，湖南 長沙 410005）

本文制備新型高性能鋼管混凝土，經試配后確定其配合比，并按規范規定進行工作性能試驗及力學強度試驗，對其工作性能及力學性能進行分析研究，研究結果表明高性能鋼管混凝土流動性好，泌水率低，力學強度高而且具有早強特性。

鋼管混凝土 高性能 流動性 力學強度

新型高性能混凝土是指在較低水灰比的條件下，以復合高效的外摻劑，同時結合活性摻合料，優化混凝土的集料級配，從而優化配合比，制備出比一般高性能混凝土流動性更好，抵抗鋼筋分離能力。在實際施工過程中還可以依靠自身重力，自動填充到模板的角落處，硬化后則具有較高的力學強度及良好的耐久性。新型高性能混凝土改善了配筋率高、薄壁和復雜形體之間振搗困難的工程施工狀況。

鋼管混凝土結構由于力學性能好，塑性和抗震性能較強，經濟性好，且施工方便等特點，廣泛用于實際工程中。鋼管混凝土在拱式體系橋梁中應用廣泛，鋼管混凝土管內混凝土，通常要求有良好的和易性，較大的塌落度，足以做到不泌水、不離析等。如果將新型高性能混凝土技術應用于鋼管混凝土中，形成新型鋼管混凝土，不僅性能好，且施工質量有保證，可以在保證工程質量的前提下，有效的降低工程成本。鋼管混凝土作為一種特殊的組合材料，核心混凝土的力學性能較為特殊，本文對新型鋼管混凝土的配合比及其性能進行研究，以期掌握該種新型鋼管混凝土結構的配比及規律。

1.設計目標

高性能混凝土設計強度等級C50,配制強度為60MPa，流動性好，泌水率低，高性能混凝土應緩凝，初凝時間不小于12小時，混凝土還應具有早期特性，要求齡期三天時達到設計要求強度的80%以上。

2.原材料

水泥采用普通硅酸鹽水泥，強度等級為52.5級水泥，初凝時間為103min，終凝時間155min，安定性檢測合格，3天的抗壓強度為29.1MPa，抗折強度為6.3MPa，28天的抗壓強度為61.3MPa，抗折強度為9.7MPa。

砂采用中砂，細度模數為2.5，含泥量合格，泥塊含量為0.1%，有機物的含量合格。

碎石為 25-5 的連續級配碎石，含泥量及泥塊含量合格。水為自來水。

3.試驗

新型鋼管混凝土配合比按設計我國設計規范（參考文獻[1]、[2]）進行，而混凝土的和易性指標及力學強度等性能測試則按國家規范（參考文獻[3]）完成試驗。出于對比的目的，試驗條件分為密封和非密封，密封條件通過在混凝土拌合物中以塑料紙包裹，切斷其與外界的水分交流，脫模后則加套兩層塑料膜，而非密封狀態下的養護是通過在養護棚內澆水實現。

4.試驗結果分析

根據經驗，試配幾組混凝土配合比，按試配的配合比澆筑混凝土，同時進行和易性、流動度、塌落度等工作性性能試驗，力學強度試驗則如抗壓強度、抗折強度試驗，最后由試驗結果與目標值，不斷調整配比以達到目標值要求，試驗結果見表1。

水灰比 水泥用量 砂率 外摻劑用量塌落度/擴展度mm（0h）塌落度/擴展度mm（4h）塌落度/擴展度mm（8h）0.31 450 37 12 190/450 165/330 45/200 0.32 470 43 12 225/460 195/440 165/310

0.32 470 45 12 235/560 220/550 200/350 0.36 480 36 15 205/500 193/430 140/310

從表 1可知，水灰比相同時，砂率對混凝土的工作性能有影響，砂率變小，塌落度指標變小，工作性能相應地變差，當水灰比增大后，就算增大外加劑用量，也不能增加混凝土的工作性能，相反會使得和易性能變差，這表明，外加劑的使用有最佳用量，過多和過少使用外加劑都不能發揮外加劑的作用。另外外加劑在水灰比增大到0.36時，減水效果不再增加，砂率的變化，對工作性能影響比較大。由于水泥質量的問題，外加劑和粗細骨料不均勻性能影響，高性能混凝土流動性能重復性較差。

按規范規定要求，成型試件后，完成高性能混凝土的力學抗壓和抗折強度試驗，試驗結果如表2所示。

表2 高性能混凝土的力學強度試驗結果

由上表可知，水灰比的增大，混凝土四個齡期強度都將隨之降低，當然彈性模量也隨之減小，幾種配比下的高性能混凝土早期強度較高，強度在七天和二十八天接近，屬于早強性混凝土，施工方便，可縮短養護時間，從而縮短工期。非密封和密封條件養護時早期強度（7d和28d）差別不大，但是后期強度差別比較大，非密封條件下的試件強度更高，但彈模比較低，這可能是因為隨著時間的推移，非密封的試件與水接觸比較徹底，水化反應隨時間的推移，更加完全。非密封養護條件下的高性能混凝土的力學強度更高，力學性能更好，強度均符合設計要求，三天可達到設計強度的 90%左右，而七天更是超過了設計強度要求，后期強度穩定增長，耐久性好。

5.結論

本文自行研發了新型高性能鋼管混凝土，通過試配，確定其配合比，所制備的高性能混凝土性能優良，具有良好的工作性能，塌落度符合國家要求，保水性好，泌水率小，另外力學強度較高，完全可以滿足設計要求，尤其是后期強度增長較大。密封及非密封的養護條件對高性能鋼管混凝土的早期強度幾乎沒影響，但對后期強度有一定的影響。

新型高性能鋼管混凝土可有效減少施工中經常出現的空洞、蜂窩、麻面等問題，還能減少施工工序時間，提高速度，實現良好的社會經濟效益，其應用前景廣闊。

[1]JGJ55- 2000 普通混凝土配合比設計規程[S].

[2]GB50119- 2003混凝土外加劑應用技術規范[S].

[3]CB/T50069- 2002普通混凝土力學性能試驗方法[S]

[4]王遠鋒. 大型鋼管混凝土拱橋泵送混凝土配合比設計[J]. 水利水電快報, 2002, 23(4)∶12-15

[5]丁慶軍. 龍潭河大橋鋼管混凝土配合比設計與施工[J]. 建筑材料學報, 2001,4(3)∶22-25

G322

B

1007-6344（2015）03-0312-01