市政桥梁工程清水混凝土配置与应用研究

市政桥梁工程清水混凝土配置与应用研究

许世臻

中铁十局集团青岛工程有限公司

摘  要：随着我国城市化建设进程的加快，市政桥梁工程得到了全面发展。普通混凝土难以长时间抵御各类环境的侵蚀，严重影响结构的耐久性，外观美感同样随着时间而消失。清水混凝土是直接以原始浇筑面或仅以保护剂处理后的表面作为结构面，结构表面无明显缺陷、无明显色差、棱角分明，通过混凝土本色和自身质感体现美观效果。

关键词：清水混凝土；原材料控制；混凝土配合比；施工控制；

引言

青岛市新机场高速连接线（双埠-夏庄段）工程主线桥桥墩、盖梁等部位采用清水混凝土。直接以原始浇筑面或仅以保护剂处理后的表面作为结构面，通过全过程的质量控制提高桥梁结构耐久性、外观美观性，同时可以起到节约资源、降低工程成本。清水混凝土试验墩如图1（原始结构面）、图2（涂刷保护剂结构面）所示。

图1  清水混凝土原始结构面试验柱       图2  清水混凝土涂刷保护剂结构面试验柱

一．原材料的选用及配合比设计

（一）原材料的选用

1.水泥

水泥宜选用强度等级不低于42.5级的硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥。水泥强度等级应与混凝土等级相适应。同一工程的水泥宜为同一厂家、同一品种、同一强度等级。

2.粗骨料

粗骨料应采用连续级配， 颜色应均匀、表面应洁净，粒行良好，选择料源时应进行岩石的碱活性检验和抗压强度检验，并应符合下列规定：

3.细骨料

宜选用中砂，颗粒级配满足II级配区要求。选择料源时必须进行碱活性检验，并符合下列规定;

4.掺合料

掺合料宜选用粉煤灰、矿渣粉。同一工程所用的掺合料应来自同一厂家、同一规格型号。掺合料用量应根据工程特点进行试配时确定，合理使用其掺量。

粉煤灰当用于强度等级C50及以上混凝土宜选用F类I级粉煤灰，C50以下混凝土可选用F类II级粉煤灰。

矿渣粉可以节约水泥，降低胶凝材料水化热，提高混凝土后期强度，降低混凝土的绝热升温，提高抗氯离子渗透性及硫酸盐等化学侵蚀能力、抑制碱骨料反应等，合理使用矿渣粉在市政桥梁大体积结构中降低水化热具有重要作用。

5.外加剂

外加剂宜选用聚羧酸系减水剂，具有掺量低、低收缩、总碱含量低等优点。减水剂使用前应进行减水剂与水泥适应性试验，同时减水剂的掺量应合理不改变混凝土的颜色。

6.水

拌合用水与养护用水宜选用饮用水或河水。水质应符合JGJ63-2006《混凝土用水标准》的相关规定。

（二）配合比设计

1.设计目标

（1）应按照设计要求进行试配，力学性能抗压强度，收缩率7d≤4.0*10-4，28d≤5.0*10-4，徐变14d≤0.72，28d≤0.99的要求。

（2）混凝土拌合物应具有良好的和易性，性能稳定无离析、泌水等现象。必须充分考虑当地环境对结构的影响，根据工程所处环境类别对混凝土耐久性产生影响的因素进行设计。

（3）配合比设计完成后，需对图纸要求参数进行相关试验。

（4）进行清水混凝土构件试验，确定混凝土表面颜色。对混凝土原材料、混凝土配合比、施工工艺进行必选。

2.配合比优化及选定

通过试配对普通混凝土配合比（表1）原材料质量、用量进行控制调整，确定清水混凝土配合比（表2）。清水混凝土水泥用量减少120kg/m³。掺加矿粉、粉煤灰作为掺合料，改善了混凝土的和易性，提高了混凝土的耐久性。对改善混凝土收缩、徐变起到关键作用。

（表1）普通C40混凝土材料用料

（表2）C40清水混凝土材料用料

3.配合比参数试验

清水混凝土配合比选定后，进行力学性能、收缩率、徐变进行检测等指标检测，结果均满足设计要求，如下列（图3、图4）。

二．施工工艺控制

（一）钢筋工程

1.钢筋外观

钢筋应表面洁净、无明显锈蚀或污染。对已经施工完成的钢筋混凝土结构外漏钢筋进行涂刷水泥净浆保护。

2.钢筋加工与绑扎

（1）钢筋应下料准确，尺寸偏差符合规范要求，避免保护层不足引起的钢筋锈蚀。

（2）钢筋绑扎扎丝应向构件内侧弯折，交叉点应全部绑扎，绑扎钢丝不得少于两圈。

（3）钢筋连接优先选用机械连接，当使用焊接时应在下方采取保护措施，避免影响后期构件外观质量。

（二）模板工程

1.模板的选择

市政桥梁工程多为大体积、定型尺寸构件施工，从安全性、经济性以及周转此次考虑宜优先选用钢模板、不锈钢模板。

2.模板安装

（1）运到现场后应对模板进行整体拼装，检查模板的尺寸偏差、拼缝、错台、平整度等内容。

（2）检查面板清洁度，模板打磨情况。

（3）涂刷脱模剂，是否涂刷均匀。

（4）复核基础墩柱中心点和模板内外边线。

（5）根据模板编号进行安装，模板之间应连接紧密；模板拼缝处应粘贴海绵条防止漏浆。

（6）检查对拉螺栓安装位置及受力情况，采用垂线法测量墩柱模板垂直度。

3.模板拆除

（1）清水混凝土拆模前试验员应对现场同条件试件进行抗压强度测试，达到标准要求下发拆模令后方可拆除模板。宜适当延迟拆模时间，以免拆模时混凝土棱角受损、表面“掉皮”现象。

（2）模板拆除后应实体进行包裹养护，养护过程中严禁水流直接冲刷结构实体。

（三）混凝土工程

1.制备与运输

（1）清水混凝土生产前需委托有资质的第三方对计量设备进行计量检定，偏差在规范允许内方可生产混凝土。

（2）生产混凝土用原材料必须经检测合格，并且与试配时所用原材料为同一厂家、同一规格、同一料原，避免混凝土颜色产生差异性。

（3）生产完成的清水混凝土应性能稳定，无离析、泌水现象，90min塌落度经时损失值宜小于20mm。

（4）清水混凝土拌合物的运输宜采用专用运输车，装料前检查车内是否清洁、无积水。

（5）清水混凝土运至现场后试验员应对每车拌合物进行塌落度测试，并检查是否离析、泌水。对进厂验收不符合要求的混凝土严禁使用，严禁现场加水、加外加剂进行调节。

2.混凝土浇筑

（1）混凝土浇筑前应对模板体系、支架体系进行检查，同时检查模板内是否清洁、是否有积水。

（2）施工过程中应严格控制下料高度、分层厚度。当桥梁构件高度大于2米时应布设串筒，防止因构件过高引起混凝土离析。分层厚度宜控制在30-40cm，应安排技术员专门盯控振捣过程，避免出现漏振、过振、欠振，振捣棒插入下层混凝土表面的深度应大于50mm。

（3）为保证构件表面混凝土颜色相一致，应严格控制每辆罐车混凝土拌合物的浇筑时间，根据现场实际情况合理安排生产混凝土，减少混凝土塌落度损失。

（4）清水混凝土浇筑过程中需安排专人检查模板体系，如发现模板松动、拼缝漏浆应及时处理。

3.混凝土养护

（1）清水混凝土拆模后应立即对实体进行包裹养护，同一工程部位应采用相同的养护方法。优先使用“一布一膜”的养护方式。

（2）养护用水需经过检测满足养护用水指标后方可使用，严禁使用对混凝土表面有污染的养护剂、污水等进行养护。

三．验收标准

清水混凝土施工前，需结合工程项目制定清水混凝土原材料、施工、验收等技术标准，以指导工程施工。普通清水混凝土表面气泡的面积宜小于20cm/㎡，最大直径宜小于5mm，最大深度宜小于2mm。

普通清水混凝土外观质量应符合下表：

四．结语：

清水混凝土注重全过程的质量控制，从清水混凝土原材料的选择、配合比的设计、加工生产到施工现场钢筋、模板、浇筑过程等，无不体现出各个环节的精细化管理，一丝不苟的工匠精神。清水混凝土通过全过程的高标准质量控制，展现出清水混凝土的“素面朝天”，以及材料本身的柔和感、温暖感，对人们的视觉和精神感官产生影响。

市政桥梁工程清水混凝土以其独有的自然韵味，高标准的过程管理，对提高市政桥梁工程的美学效果和桥梁结构的耐久性具有重要意义。

参考文献： 

[1]清水混凝土应用技术规程（JGJ 169-2009）

[2]城市桥梁工程施工与质量验收规范（CJJ 2-2008）

[3]公路桥涵施工技术规范（JTG/T F50-2011）