C60钢桁梁自密实混凝土试验研究及施工控制

C60钢桁梁自密实混凝土试验研究及施工控制

相军涛

中铁二局集团有限公司、四川省成都市、610000

摘  要：文章以新建郑济铁路黄河特大桥公铁合建段北岸引桥钢桁梁C60自密实混凝土试验研究及施工控制为例，探讨C60自密实混凝土配合比设计及现场施工控制。

关键词：C60；自密实混凝土；配合比；施工控制。

1、工程背景

郑济铁路黄河特大桥设计为公铁两用桥梁，上层为快速公路，下层为四线铁路（高速铁路和市域铁路）。本桥梁位于河南省新乡市原阳县黄河北岸。

C60钢桁梁自密实混凝土用于郑济铁路黄河特大桥北岸引桥钢桁梁桥面板湿接缝。工程项目环境作用等级为碳化环境T2。混凝土施工工艺采用自动计量系统的搅拌站集中拌和，现场采用泵送方式完成。

2、钢桁梁自密实混凝土施工工艺及重难点

钢桁梁湿接缝采用C60自密实混凝土泵送，要求自密实混凝土既具有较高的流变特性、填充型、穿透性、均匀性、抗离析性，又要具有良好的耐久性、高温稳定性以及良好的微膨胀性，拌合物出机3h以后仍能流动顺畅，缓慢自流平，形成质地均匀的混凝土构造物，同时满足强度等级C60。由于湿接缝构造狭小，单个湿接缝混凝土浇筑量小，一次浇筑湿接缝数量较多，耗时较长，再加上运输时间，混凝土的初凝时间必须控制在8h以上。为保证钢桁梁湿接缝自密实混凝土顺利施工，必须从组成混凝土的各种原材料、强度设计、工作性能以及凝结时间等方面入手，开展混凝土配合比设计工作 。

C60自密实混凝土配合比设计路线和技术指标：为提高混凝土的耐久性，改善混凝土的工作性能，采用掺加优质粉煤灰和膨胀剂代替部分水泥作为胶凝材料，并通过优选高性能减水剂，尽可能降低混凝土的水胶比，同时选择适当的砂率，确保混凝土具有良好的和易性和较长的初凝时间，以保证自密实混凝土的质量。

3、C60自密实混凝土配制

3.1原材料选择

水泥：选用邯郸金隅太行P.O 52.5低碱水泥。

粉煤灰：选用洛阳首龙Ⅰ级粉煤灰。

细骨料：选用南阳唐河中砂。

粗骨料：选用卫辉市天然资源5～20mm连续级配碎石。

膨胀剂：选用山西奥瑞特ART-膨胀剂（Ⅰ型）。

减水剂 ：选用山西奥瑞特聚羧酸高性能减水剂（ 缓凝型）型聚羧酸减水剂。

3.2配合比设计

根据施工环境、施工工艺以及施工规范要求，C60自密实混凝土试配强度为69.9MPa，结合混凝土耐久性和自密实施工高流动性要求，水胶比不能过大，否则影响混凝土耐久性，也不能过小，否则影响混凝土自密实性能，初步确定混凝土水胶比为0.27。根据施工规范及设计要求确定自密实混凝土各项性能指标如下：坍落扩展度小于等于680mm，入模含气量控制在不小于3%;电通量小于等于1000C；混凝土中氯离子含量不大于胶凝材料总量的0.06%；混凝土最大碱含量3.0Kg/m3；混凝土中三氧化硫含量不应超过胶凝材料总量的4.0%；T500扩展时间：3S～7S；J环障碍高差小于18mm; L型仪充填比大于等于0.8;竖向膨胀率：0～1%；56d抗折强度大于等于6.0MPa；56d干燥收缩值小于等于400×10-6。

表1 试配混凝土配合比

3.3配合比试验结果及分析

3.3.1基本性能

试配的3组混凝土均表现出良好的粘聚性和保水性能，表2和表3为试配混凝土拌和物的T500 、扩展度、J环障碍高差、含气量以及硬化混凝土的抗压强度及其他相关指标。

表2 拌合物基本性能试验结果

 表3拌合物基本性能试验结果

从表2和表3的结果来看，随着混凝土水胶比降低，混凝土粘度增大，T500s时间明显延长，流动性也明显降低；另一方面随着胶凝材料的增加，水泥用量也相应增加，使得混凝土在凝结过程中水化热释放速度加快 ，初凝时间和终凝时间显著缩短。

3.3.2耐久性能

                          表4 拌合物耐久性能试验结果

由于本工程自密实混凝土处于T2碳化环境，所以混凝土56d的电通量指标和干燥收缩值指标均应满足规范要求，同时规范中也明确要求C60混凝土配合比中混凝土弹性模量须在3.0～3.8×104 MPa之间。通过观察以上数据我们可以发现水胶比越低，胶凝材料越多，电通量越小，说明胶凝材料的增加可以明显改善混凝土抗氯离子渗透性能 ，从而提高其耐久性。

综合施工规范要求及混凝土各项指标要求，配合比选定为C60-1方案。

4自密实混凝土质量控制

严格、正确的施工方式是把设计变成优质构件的保证，精确配置，精心施工，才能达到所要求的预期性能。在自密实混凝土施工中重点做了以下控制：

4.1严把原材料进场验收关

对粉煤灰、减水剂、细骨料等容易引起自密实混凝土质量波动的原材料实行车检制度。每批减水剂进场时除了检测规范要求的指标之外，同时还对该批减水剂进行配合比验证，满足自密实混凝土工作性能之后方允许进场；每车粉煤灰均进行细度、需水比、烧失量检测，同时用显微镜观测粉煤灰玻璃微珠含量，如图1所示，以确保混凝土工作性能稳定。C60自密实混凝土对细骨料的含泥量很敏感，细骨料的含泥量稍微有一些波动就容易对自密实混凝土的流动性造成很大影响，为了严格控制自密实混凝土的施工质量，在拌和站专门设置了自密实混凝土专用细骨料仓，确保细骨料质量符合施工要求，同时每工作班对砂石料的含水率进行测定，根据测定结果及时调整施工配合比。

4.2自密实混凝土拌和

每周对粉料、液料及粗细骨料称进行一次使用量程校准 ，每月对所有称量系统进行全量程校准，当出现计量误差超标，操作人员及时进行调整、检校。为了确保自密实混凝土搅拌均匀，每盘混凝土净搅拌时间保持在180s

4.3自密实混凝土运输

混凝土采用罐车运输至浇筑地点，每辆罐车罐体外部覆盖篷布，这样在夏季高温季节施工时可有效避免混凝土在运输过程中温度升高而造成坍落度损失。

4.4 混凝土浇筑

在浇筑自密实混凝土之前，再次对自密实混凝土的各项指标进行检测，确保混凝土扩展度、T500、J环障碍高差、L型仪填充比、含气量等指标符合规范要求。混凝土浇筑过程中，由于钢桁梁湿接缝距地面较高，泵送距离较长，自密实混凝土在泵送前后的流动性能相差较大，确保泵送后的混凝土流动性能满足要求至关重要。在控制混凝土初凝时间的同时，必须合理地加快浇筑速度，这对提高自密实混凝土的浇筑质量十分重要，因此必须做好浇筑过程的施工组织。

5结论

控制水胶比，适当掺加粉煤灰和膨胀剂，可有效改善自密实混凝土的工作性能、初凝时间和耐久性能；严格控制原材料、混凝土拌和及现场施工过程，是保证自密实混凝土质量的关键。