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江习古高速赤水河大桥四川岸主塔C50混凝土配制及应用李金涛

发表时间：2020/5/21 来源：《基层建设》2019年第34期作者：李金涛

[导读] 摘要：本文以江习古高速公路赤水河大桥工程为例，就工程施工中的混凝土配制及应用问题进行了说明，并在此基础上，就工程施工的注意事项进行了简要分析，旨在为同类工程施工提供一些意见上的参考。

        四川路桥桥梁工程有限责任公司
        摘要：本文以江习古高速公路赤水河大桥工程为例，就工程施工中的混凝土配制及应用问题进行了说明，并在此基础上，就工程施工的注意事项进行了简要分析，旨在为同类工程施工提供一些意见上的参考。
        关键词：桥梁；混凝土；施工质量控制
        1 工程介绍
        江习古高速公路赤水河大桥为325m+1200m+205m双塔单跨吊钢桁梁悬索桥，贵州岸锚碇为重力锚，四川岸锚碇为隧道锚。索塔塔柱包括上塔柱、下塔柱、上横梁和下横梁均采用C50混凝土设计方量为15757.4立方米，左右肢索塔总高度分别为214.5m和228.5m。

        赤水河大桥总体图

        赤水河大桥四川岸地处高山峡谷之间，地势陡峭地质结构复杂，施工难度非常之大。主塔离地面最高高度为228.5米，混凝土施工方式采用一级泵送，对混凝土的各项技术指标要求较为严苛。主塔C50混凝土根据《公路桥涵施工技术规范》和《普通混凝土配合比设计规程》进行设计。
        2 配合比设计
        2.1 原材料选择
        由于赤水河大桥主墩混凝土泵送高度高，机制砂级配不良且石粉含量相对较高对混凝土和易性带来不利因素，一旦堵管垂直高度200多米的管路将报废直接影响节点工期。配合比设计中把各项不利因素都要综合考虑进去。在满足设计强度及耐久性的同时混凝土的工作性能必须按照高性能混凝土的要求来控制。坍落度控制在200mm±20mm，扩展度控制在550mm-600mm范围较为理想，，混凝土本身的粘性程度和机制砂的多棱角特性对输送管的摩阻力影响。为此我们将对配制混凝土的原材料进行严格试验掌握相关数据，为配合比试拌阶段提供可靠的依据。
        经过对周边原材料的调查和对比，通过试验后确定以下材料为配制C50塔柱混凝土的基本材料：
        （1）水泥：华润水泥（金沙）有限公司P.0 42.5型，主要性能指标如表1。

        图2 碎石颗粒级配图
        （2）砂（机制砂）：古蔺县太平明春砂石料场，细度模数为3.2；石粉含量6.4%；亚甲蓝值0.8g/kg；压碎值15.2%；表观密度2.714g/cm³；堆积密度1.663g/cm³；空隙率38.7%，符合《山砂混凝土技术规程》DBJ52-016-2010、《公路桥涵施工技术规范》JTG/T F50-2011及设计文件中的技术要求。机制砂的筛分曲线见图1。机制砂在生产过程中严格控制粉尘和泥块含量，由于机制砂粗糙多棱角且级配容易断档，给混凝土和易性带来不利影响我们要求砂石厂严格控制筛孔尺寸，一旦筛孔磨损较大立即更换确保机制砂质量。石粉含量在5%-10%之间能够较好的和胶凝材料形成胶浆包裹骨料，使骨料能保持悬浮状，提高了混凝土的流动性和黏聚性减少离析泌浆。禁止使用碱活性集料。机制砂筛分曲线见图1。
        （3）碎石：古蔺县太平明春料场，5-16mm和16-25mm掺配比例为30%和70%；表观密度2.696g/cm³；堆积密度1.520g/cm³；含泥量0.3%；针片状含量3.7%；压碎值14.8%；坚固性3%。符合《公路桥涵施工技术规范》JTG/T F50-2011的要求；禁止使用碱活集料。碎石颗粒级配曲线见图2。
        （4）外加剂：重庆太昊建材有限公司THW聚羧酸高性能减水剂。
        （5）水：太平宏达煤矿自来水，PH值6.7。
        （6）粉煤灰：习水二郎电厂F类II级，需水量95%，烧失量4.71%，细度14.1%。
        3 混凝土配合比设计及性能
        根据以上原材料对混凝土拌合物的工作性能和力学性能的检测，混凝土配合比及性能指标见表2、表3。
        根据表2、表3实测数据进行分析，水胶比为0.32时的各项性能和经济性最佳，优先选用此配合比作为理论配合比。

        4 混凝土施工控制
        分别在左右幅塔柱处布置三一80型输送泵和输送管道，拌和站为山东建友120型，4台混凝土罐车，2台300kW发电机组。各设备必须正常运转。
        （1）拌和站各计量系统精度满足要求且经过计量部门检定合格。浇筑前计算施工配合比并以书面形式告知拌和站，先拌制1.5m³净浆用于输送泵润滑管道，这里需要注意的是为什么没有拌制相同标号的砂浆来润滑管道，是因为机制砂本身多棱角砂浆在管道输送过程中由于高压和管道自身要吸收一部分水份的原因容易在前端造成砂浆分层，从而增大输送压力甚至造成堵管，通过实践证明拌制水泥浆是切实可行的，但是水泥浆的稠度必须严格控制，正常情况下水泥浆稠度在20s-25s之间较理想。混凝土在搅拌过程中不低于90s的搅拌时间，更好的让外加剂的性能得以释放，特别是冬季施工最为明显，冬季室外温度低于5℃时不得浇筑混凝土。混凝土凝结时间根据不同季节结合外加剂调整保坍和缓凝时间，要求混凝土在入泵和出泵时且2h内无明显坍损
        （2）每次先预拌2立方混凝土后放入罐车，再取出来做坍落度、扩展度检测，并观察混凝土有无泌水、泌浆、抓底、泛黑浆等不良情况出现，一旦出现以上情况必须马上找出原因立刻处理。坍落度要达到200mm-220mm扩展度要达到550mm同时混凝土不泌水、泌浆、抓底时才能进行正式生产，混凝土到了现场之后再一次进行坍落度和扩展度检测，混凝土必须保证在2小时内无坍损。赤水河大桥浇筑现场离拌和站较近，混凝土运达输送泵处几乎没有坍损，在主塔接近封顶时，垂直高度达到200米以上，正处于夏季通过对外加剂的适当调整，以及浇筑间隔周期内，试验室把现场材料进行室内试拌，掌握混凝土变化情况和相关数据，在封顶浇筑中混凝土一直保持正常的性能到浇筑结束。赤水河大桥四川岸从主墩第一次浇筑到封顶没有因为混凝土的质量问题造成大范围堵管。

        （3）平时要多去现场观察和分析，找到不利于泵送的客观原因与现场总工长和技术员交流把存在的问题进行处理。赤水河大桥由于地势受限，处在悬崖绝壁之间，给施工带来了不小的难度，输送泵的摆设和管道的布置尤为重要，这个也是造成堵管的直接原因。输送泵泵口管道尽可能的平直，弯管尽量选用大半径管，避免出现“S”管路和连续弯管。管道的密封要好不能有漏气和漏浆现象出现，管路有破损必须更换。每次浇筑完成之后必须将管道清洗干净，不得留有混凝土余浆和异物在管道中，为下一次顺利浇筑做好准备工作。
        现场管道破损，造成打水都无法正常打通，找到原因后进行了更换，避免了混凝土堵管。
        （4）每次浇筑时严格按照规范要求进行取样，保留一组试件作为现场同条件养护。赤水河大桥在夏季一般3天就要进行爬模，冬季一般在5天进行爬模，爬模强度必须要达到30MPa后方可进行。所以当混凝土浇筑完毕后冬季必须覆盖加温养护避免夜间气温降低冻伤混凝土，夏季浇筑完成之后进行覆盖保湿养护，避免混凝土水分蒸发形成干缩裂纹。
        （5）机制砂配制大流动性混凝土入模后振捣是非常关键的，振动棒快进慢出。由于机制砂颗粒形状的特殊性在水泥胶浆中不同于天然砂近似于圆球状的颗粒与胶浆形成的润滑膜表面张力有效依附，即使在振捣过程中胶浆润滑膜都不易被破坏。而机制砂表面棱角尖锐，遇到外界高频振动后会迅速刺破水泥胶浆润滑膜失去表面张力，从而混凝土在短时间内粗骨料和机制砂中的较大颗粒快速下沉，表面很快形成水泥浆和水往上泛的现象。现场振捣时混凝土表面刚出现浆体就不能过振了。
        （6）外加剂在泵送混凝土中起到了至关重要的作用，必须重视和慎重使用。赤水河大桥C50塔柱配合比试配阶段，考虑到胶凝材料用量在486kg/m³，同时机制砂中的一部分石粉的作用，混凝土自身的粘性程度不会太差，在试配期就取消了外加剂增粘的组分（粘性过大的混凝土不利于高扬程泵送）。特别需要注意的是在临冬和临夏的时间节点处计划好外加剂的用量，在冬季来临后外加剂可以取消缓凝成分保持正常初凝时间即可，夏季来临之前通过室内试拌后把外加剂凝结时间调整在10-15小时之间，一般选择在夜间进行浇筑。
        5 施工注意事项
        赤水河大桥主塔混凝土强度根据同条件爬模强度和7天、28天标准养护强度进行了比较，3天和5天的同条件爬模强度都在35MPa和38MPa之间，7天标准养护试件强度都不小于设计强度的95%，28天标准养护试件强度均能满足要求。对于部分节段进行了回弹检测，回弹值换算强度满足要求。
        6 小结
        质量是工程的灵魂，质量的优劣直接关系到人民群众的生命财产安全，把质量意识放在工程建设的首位，是一个试验检测人员应有的责任和担当，试验检测工作是把握工程质量的先导，必须用科学、客观、严谨、务实的态度对待检测工作，既要保证工程质量的同时通过不断的优化配合比的组成要素控制成本。
        参考文献
        [1]唐瑜,吴庆雄,陈荣刚.混合砂配制C50混凝土应用研究[J].福建建筑,2019(08):101-104.
        [2]乔永爱.C50混凝土配合比设计[C].《建筑科技与管理》组委会.2012年4月建筑科技与管理学术交流会论文集.《建筑科技与管理》组委会:北京恒盛博雅国际文化交流中心,2012:173-174.