煤窖河大橋箱梁C50 混凝土配制與施工工藝探討

摘要：在河南濟（源）- 邵（原）高速公路十四標(biāo)段的煤窖河大橋箱梁施工中，結(jié)合材料特性分析、調(diào)整、優(yōu)化施工配合比，試配出C50 高強泵送混凝土，改進了混凝土澆筑、養(yǎng)護工藝，改進了煤窖河大橋跨現(xiàn)澆雙室大橋箱梁的混凝土施工工藝，保證了箱梁混凝土的強度和施工質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：煤窖河大橋；箱梁；混凝土；澆筑工藝；養(yǎng)護工藝

中圖分類號：U448.213 文獻標(biāo)識碼：B 文章編號：1008- 486X(2007)03- 0037- 03

0 引言

　　煤窯河大橋位于河南濟（源）- 邵（原）高速公路十四標(biāo)段處，該橋為分離式大橋，右幅為14×40m，左幅為16×40m。該橋采用先簡支后連續(xù)T 型箱梁，橋墩均為柱式墩，單排樁基礎(chǔ)，橋臺均采用肋式臺。箱梁為橋梁的主要承重構(gòu)件，該橋共計預(yù)應(yīng)力箱梁530 片，其中25m 箱梁228 片，30m 箱梁302 片,因此箱梁質(zhì)量在橋梁施工中尤為重要。影響預(yù)制箱梁質(zhì)量的主要因素有施工工藝、原材料質(zhì)量、施工人員的業(yè)務(wù)水平和素質(zhì)等。本文主要對煤窖河大橋C50箱梁混凝土配制和施工工藝進行探討。

1 原材料選用及試驗

1.1 原材料的選用

　　原材料包括水泥、細(xì)集料、粗集料和外加劑。

　?。?）水泥。該工程采用河南豫鶴水泥制品有限公司生產(chǎn)的“同力牌”P.O42.5R 水泥。該水泥為國家免檢水泥，安全性較好，質(zhì)量穩(wěn)定，初凝時間平均為170min，終凝時間為188min，3d 膠沙抗壓強度平均值大于28.0MPa、抗折強度平均值大于5.5MPa；28d膠沙抗壓強度平均值大于60.1MPa、抗折強度平均值大于9.5MPa。

　?。?）細(xì)集料。該工程選用河南汝陽沙，其物理性能指標(biāo)見表1。

　?。?）粗集料。該工程采用濟源南樊石子，其特點是表面粗糙、多棱角、較潔凈、與水泥漿粘結(jié)比較牢固。其物理力學(xué)性能指標(biāo)見表2。

　?。?）外加劑。該工程使用湖北武漢武鋼浩源FDN 高效減水劑和安徽淮南礦務(wù)局NF 泵送高效減水劑。摻加此種外加劑后，能明顯提高早期強度，明顯改善混凝土的和易性和流動性，減水效果比較明顯，并且有較好的緩凝作用。

　　粗細(xì)集料進行配比優(yōu)選，其級配曲線見圖1。圖中虛線表示級配規(guī)范要求范圍，實線表示摻配后的級配曲線。從圖1 中可以看出，當(dāng)5~16mm 和16~31.5mm 的摻配比例分別為40%和60%時，其級配良好。

1.2 混凝土試驗

　　通過測定混凝土減水劑的減水率對混凝土坍落度、凝結(jié)時間的影響，確定合理摻量，并就沙率和水灰比對混凝土的影響進行分析，綜合主要因素對混凝土配合比進行優(yōu)化。

2 箱梁混凝土配合比的確定

2.1 FDN 高效減水劑摻量的確定

　　當(dāng)水泥用量470kg/m3、沙率30%，水泥和集料比例為1∶3.8，試配氣溫30℃，凝結(jié)溫度20℃時，以H 坍=14cm為基準(zhǔn)確定坍落度損失值，測定標(biāo)準(zhǔn)試塊在不摻與摻加0.5%、0.7%、1.0%、1.2%時養(yǎng)護7d 和28d 的齡期強度。其結(jié)果如表3 所示。

　　通過摻配可見，減水率隨FDN 減水劑摻量增大而增大，但增大速度逐漸減少；混凝土坍落度損失值隨FDN 減水劑摻量增加而增大，并隨時間延長而趨于平衡，在1%摻量時，15min 坍落度損失值為5cm；混凝土28d 強度隨FDN 減水劑摻量的增加而提高因摻加減水劑可提高混凝土早期強度，摻量為1.0%時，混凝土7d 強度達到設(shè)計強度，滿足預(yù)應(yīng)力張拉時對箱梁混凝土的強度要求。

2.2 沙率對混凝土性能的影響與摻量的優(yōu)化

　　不同沙率對混凝土性能的影響見表4。

　　注：（1）混凝土實測坍落度為加水拌和起15min 的坍落度，即考慮施工過程中的正常延時造成的坍落度損失值。其實測坍落度值趨近于澆注、振搗時的坍落度；（2）FDN 高效減水劑摻量為1.0%；（3）混凝土試驗氣溫t 為30℃。

　　從表4 可以看出：沙率在31%時，混凝土強度最高，即最為匹配。在此基礎(chǔ)上減少沙率，混凝土強度下降趨勢大，而增大沙率，則在超過33%后對混凝土強度的影響減緩。各配合比率新拌混凝土坍落度因單位用水量相等，變化不大。但隨時間延長， 由于沙比碎石吸水率大，經(jīng)15min 延時后，沙率33%上下浮動都會給混凝土帶來更大的坍落度損失。在混凝土率為33%時，可獲得流動性最好的混凝土，增加或減少沙率都將降低混凝土的流動性，增加施工難度。綜合以上情況分析，33%沙率的配合比既能獲得流動性較大（可操作性好）且和易性良好的混凝土，又能較充分的發(fā)揮出混凝土的強度潛力，為最合理沙率值，故得以最終采用。

3 預(yù)制箱梁存在的問題及措施

3.1 預(yù)制箱梁試制出現(xiàn)的問題

　　預(yù)制箱梁存在的問題有兩個：（1）箱梁腹板混凝土外表面色澤不均，有云霧狀，且梁中段腹板底板相接處（即3 條預(yù)應(yīng)力孔道預(yù)埋波紋管重疊位置）有沙與水泥漿輕度分離現(xiàn)象。（2）頂板出現(xiàn)混凝土淺裂縫。

3.2 質(zhì)量缺陷的主要原因

　?。?）粗集料摻配比例不盡合理，其中細(xì)顆粒摻料超多，比表面積加大，對混凝土和易性產(chǎn)生不良影響。

　?。?）澆筑箱梁深腹時，混凝土澆筑分層過厚，混凝土一次填埋整個腹板高度約為90cm，加之采用低頻附著式振搗器附和插入式振搗棒，振搗不均勻。

　?。?）夏季施工，氣溫較高，且鋼筋模板吸熱，對混凝土的坍落度損失值影響較大，流動性變化也較大。

　?。?）水泥用量較大，致使混凝土的干縮大，而產(chǎn)生收縮裂縫，并且水泥用量大，相應(yīng)混凝土的水化熱增大，內(nèi)部溫升過高，產(chǎn)生溫度裂縫（拆內(nèi)模時箱梁室內(nèi)氣溫高達70℃）。

　?。?）脫模時間過晚，鋼板限制混凝土收縮，造成開裂。

　?。?）養(yǎng)護不及時，方法不當(dāng)，效果較差。

3.3 改進措施和優(yōu)化方法

　?。?）要求模板平整光滑，并均勻涂刷一層薄膜脫模劑。脫模劑可采用質(zhì)量好的成品，也可采用輕機油，但嚴(yán)禁使用廢機油。另外，在模板安裝時，應(yīng)防止被灰塵等污染。

　?。?)因為粗集料本身視密度較大、拌和物的密度大，加之鋼筋阻隔差大，混凝土在運動中容易造成離析。因此，應(yīng)盡可能降低混凝土澆筑時的下料落差，要求混凝土下料時的自由落差不大于1.5m。

　　(3)要求腹板水平分層澆筑，分層厚度宜為30~40cm，以利于混凝土振搗密實，及內(nèi)部氣泡的及時排出。

　　(4)加強振搗。采用小直徑高頻振動棒，配合高頻率附著式振動器振動，但不能過振。振搗時，要求使混凝土密實，氣泡順利排出，同時又要避免過振而使混凝土離析。

　　(5)合理安排施工時間，減少中午炎熱氣溫對混凝土施工的影響。

3.4 控制混凝土脫模時間

　　在混凝土達到預(yù)期強度的前提下，側(cè)向脫模一般為3 天。因為脫模時間太晚，由于鋼板限制混凝土的收縮，易造成開裂現(xiàn)象，并且不利于模板內(nèi)測混凝土的養(yǎng)護；脫模過早，混凝土的強度達不到要求，混凝土承受不了外力作用，也易造成裂紋。

3.5 加強混凝土養(yǎng)護

　　C50 混凝土的水泥用量較多，混凝土的水化熱及干縮系數(shù)較大，易于出現(xiàn)溫度和收縮裂縫，及時養(yǎng)護是非常重要的。要求混凝土終凝后及時澆水養(yǎng)護，一般應(yīng)持續(xù)10d 以上。按上述施工原則澆筑的箱梁效果良好，沒有出現(xiàn)開裂現(xiàn)象，表面氣孔也得到了顯著的改善，現(xiàn)場留樣的混凝土強度均達到設(shè)計要求，并且強度穩(wěn)定。同時，箱型梁經(jīng)荷載試驗，撓度滿足要求，質(zhì)量優(yōu)良。

4 結(jié)語

　　綜上所述，C50 鋼筋混凝土在箱梁優(yōu)化混凝土配合比的基礎(chǔ)上，通過試制自檢以及對產(chǎn)生質(zhì)量缺陷的原因分析，總結(jié)了施工工藝，對橋梁預(yù)制有一定的借鑒作用。

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