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冬季施工泵送混凝土配合比设计及工程应用！
引言
本地区冬期施工期一般在每年的11月下旬～次年3月，室外最低气温一般不低于-10℃，且建设项目大多是工业与民用建筑工程，混凝土结构工程、地面工程等在冬期施工期间大多采用负温养护法(在混凝土配制中掺入防冻剂)施工。显然，在冬期施工期间使用的混凝土的早期强度要高、和易性要好、后期强度要持续增长，并且要保证强度达到设计要求。为满足以上性能要求，根据JGJ/T104-2011《建筑工程冬期施工规程》及JGJ55-2011《普通混凝土配合比设计规程》等国家标准的规定，通过对原材料的选择、混凝土配合比设计、试配、调整及辅助试验等，得出了冬期施工泵送混凝土配合比设计主要参数的控制范围。实践证明，强度等级C20～C35的混凝土浇筑后只需进行简单的维护，2d龄期的抗压强度均达到规定的受冻临界强度值，28d和60d龄期的抗压强度均达到了混凝土设计强度和配制强度，完全可满足本地区采用负温养护法施工的要求。
一、冬期施工泵送混凝土配合比的技术指标
水泥用量及水胶比：混凝土最小用量不低于280kg，水胶比不大于0.55。
混凝土拌合物性能：初始坍落度≥200mm，坍落度1h损失值小于30mm;含气量为2.5%～4.0%。
力学性能指标：标准养护7d龄期的抗压强度不小于混凝土设计强度等级值的90%，标准养护28d龄期的抗压强度不小于设计混凝土强度等级的配制强度值。
二、原材料选择及配合比的确定
01、原材料选择及主要物理性能
1)水泥采用42.5R强度等级的普通硅酸盐水泥，3d抗压强度29.1MPa，28d抗压强度49.7MPa;
2)细骨料采用II区河砂，含泥量为1.8%，泥块含量为0.2%，细度模数2.7;
3)粗骨料采用公称粒径为5～25mm级配良好的碎石，含泥量0.4%，泥块含量0.4%;
4)粉煤灰采用华能曲阜电厂II级粉煤灰，细度9.4%，需
水量比99%，强度活性指数73%；
5)混凝土外加剂采用宁阳瑞安工贸公司生产的AT720/620-I型防冻泵送剂，含固量23.2%，减水率22.7%(防冻组分为亚硝酸钠，减水组分为聚羧酸减水剂);
6)水采用本地深层地下井水，符合钢筋混凝土用拌和用水的技术要求。
02、配合比的确定
2.1混凝土配制强度的确定及粉煤灰掺量的确定
1)配制强度的确定
根据公式fcu,0=fcu,k+1.645σ，式中，fcu,0为混凝土配制强度，MPa;fcu,k为混凝土的设计强度等级值，MPa;σ为混凝土强度标准差，均取5.0MPa。计算得设计强度等级C20、C25、C30、C35混凝土的配制强度分别为28.2MPa、33.2MPa、38.2MPa、43.2MPa。
2)粉煤灰掺量的确定
在已确定的原材料的基础上，考虑粉煤灰对混凝土早期强度的影响，粉煤灰掺量控制在胶凝材料总量的20%以内，等量替代水泥，以保证混凝土的早期强度。
2.2配合比的确定
根据JGJ55-2011《普通混凝土配合比设计规程》标准进行计算、试配、调整后的各强度等级混凝土试验配合比及相应的对比配合比如表1所示。
<1>试验方法及试验结果
试拌后，按照GB/T50080-2016《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》标准对各试验配合比及对比配合比进行了拌合物性能试验。各试验配合比分别成型7组立方体试件(其中5组标准养护试件边长为150mm，2组负温养护试件边长为100mm);各对比配合比分别成型1组边长为150mm的立方体标准养护试件。各试验配合比和对比配合比标准养护试件成型后均放在温度为20℃±3℃的环境中静置1d脱模，然后移入标准养护室养护至试验龄期;负温养护试件成型后放在温度为20℃±3℃的环境中养6h，然后放入低温冻融试验机在-10℃温度条件下养护7d再移入标准养护室养护至28d(标准养护试件和负温养护试件成型后均立即用塑料薄膜覆盖表面)。然后依据JG/T377-2012《混凝土防冻泵送剂》和GB/T50081-2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》标准，分别对各试验配合比和对比配合比的不同龄期试件进行了抗压试验，试验结果如表2所示。
<2>试验结果分析
由表2可以看出：(1)设计强度等级C20、C25、C30、C35混凝土配合比标养3d和7d的抗压强度分别达到设计强度等级值的57%、68%、63%、60%和93%、91%、91%、92%，证明各设计配合比具有良好的早强性能;(2)设计强度等级C20、C25、C30、C35负温养护-7d和-7d+28d龄期的抗压强度分别达到对比配合比标养28d龄期的抗压强度的12%、13%、13%、14%和89%、88%、90%、93%，虽然比JG/T377-2012《混凝土防冻泵送剂》标准中规定的-10℃、I型混凝土防冻泵送剂的要求的技术指标(用外加剂基准水泥R-7d抗压强度比≥14%、R-7d+28d抗压强度比≥95%)稍低，但是可以证明各设计强度等级混凝土配合比在-10℃养护条件下强度能够持续增长，具有良好的防冻能力。
<3>配合比确定
通过查阅本地区近5年来11月~次年3月的历史天气资料，最低温度月份的平均低温在-7℃左右、平均高温在8℃左右，最低气温每天持续时间均不超过8h，可以推定各设计强度等级混凝土试验配合比在自然养护7d龄期内的抗压强度会达到4MPa以上。通过以上综合分析，各设计强度等级试验混凝土配合比可以用于本地区采用负温养护法施工的工业与民用建筑混凝土工程。
三、工程应用情况
1、试验方法及试验结果
对2017年12月宁阳县实验小学地面使用强度等级C20的泵送混凝土、吴村城中村棚户区改造工程42#住宅楼地下车库出口顶板使用强度等级C25的泵送混凝土及天和纸业生物化机浆置换废纸脱墨车间使用强度等级C30、C35的泵送混凝土分别在现场进行了随机取样，并分别制作10组边长为150mm的立方体试件，5组用于检测标准养护1d、2d、3d、7d、28d龄期的抗压强度(试件成型后立即用塑料薄膜覆盖表面放在温度为20℃±3℃的环境中静置1d脱模，然后进行标准养护至28d)，另5组用于检测自然养护2d、3d、7d、28d、60d龄期的抗压强度(试件成型后在立即用塑料薄膜和5mm厚的毛毡覆盖表面，放在温度为8～-6℃的自然环境中静置2d脱模，然后将试件置于塑料袋中保湿养护14d转为自然养护至60d)。各强度等级混凝土标准养护、自然养护试件强度的试验结果如表3所示。
2、试验结果分析
由表3可以看出：(1)现场取样各强度等级混凝土拌合物的工作性均满足设计及泵送施工要求;(2)在标准养护和自然养护条件下，随着龄期的延长，混凝土强度都是不断增长的，但在自然养护条件下的混凝土强度增长相对较缓慢;(3)在自然养护2d龄期时各强度等级混凝土的抗压强度均满足JGJ/T104-2011《建筑工程冬期施工规程》标准中的规定(气温不低于-15℃时，采用负温养护法施工的混凝土受冻临界强度不应小于4MPa);自然养护3d和7d龄期时，各强度等级混凝土的抗压强度分别达到设计强度等级值的35%、33%、35%、31%和69%、71%、66%、68%，到28d和60d龄期的抗压强度均达到了设计强度要求和配制强度要求。
综上所述可见，各设计强度等级混凝土配合比在混凝土结构工程冬期施工中使用是安全可靠的，完全可满足本地区采用负温养护法施工的要求。
四、结语
1)对冬期设计混凝土配合比进行负温养护-7d、-7d+28d和标养1d、2d、3d、7d、28d龄期的抗压强度试验是有必要的，其试验结果不仅可以推定冬期施工混凝土达到受冻临界强度值的时间，还可对冬期施工混凝土用成熟法计算混凝土的早期强度，为工程实体结构强度的发展提供可靠数据。
2)通过对冬期施工混凝土进行标准养护1d、2d、3d、7d、28d和自然养护2d、3d、7d、28d、60d各龄期的抗压强度试验，弄清了冬期施工混凝土在标准养护和自然养护条件下的强度发展规律，为以后冬期施工混凝土配合比设计及质量控制提供了可靠的参考依据。
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