机制砂现浇箱梁混凝土的配制及施工质量控制
机制砂现浇箱梁混凝土的配制及施工质量控制
2017-06-10 文/朱效荣
中国砼易购讯（4008981058）
提供产品：聚羧酸减水剂 提供技术：水泥、混凝土、外加剂
陆科奇1，郝文斌2，陈潇2，周明凯2
(1.
中交三公局第一公路工程有限公司北京市 100012；2.武汉理工大学硅酸盐建筑材料国家重点实验室武汉市 430070)
摘要：
依托湖北恩来恩黔高速公路工程，
通过对原材料质量的控制及配合比的优化，
配制出了
性能优良的C50机制砂现浇箱梁混凝土，并
提出了箱梁混凝土的
浇筑、养生措施，实现了C50机制砂箱梁混凝土在实际工程中的成功应用。
关键词：机制砂混凝土；现浇箱梁；配合比；质量控制
The preparation and
control of construction qualityofthemanufactured-sandconcrete for the cast-in-situ box girder
LU Ke-qi1, HAO Wen-bin2, CHEN Xiao2, ZHOU Ming-kai2
(1.TheFirstSubsidiaryof CCCC Third Highway EngineeringCO. LTD, Beijing 100012, China;2.State Key Laboratory of Silicate Materials for Architectures, Wuhan University of Technology, Wuhan 430070, China)
Abstract:Relying on theexpresswayproject of HubeiEnlai and Enqian, through controlling raw materials quality strictly and optimizing the mix proportion,C50 excellent performance concre
te with manufactured-sand is made,also proposingthepouringandconservation measuresforthe cast-in-situ box girder.The manufactured-sand concrete is successfully used in practicalengineering.
Key words:manufactured-sand;cast-in-situ box girder;mix proportion;quality control
0前言
湖北恩来、恩黔高速公路全长约157km，设计桥梁111座，其中特大桥6座、大中桥105座；设计隧道22座，其中长隧道9座、中短隧道13座；桥隧比高达41.4%，水泥混凝土的需求量大，质量高。
预应力混凝土连续刚构箱梁，其对混凝土的性能要求高，通常采用优质天然河砂配制，但恩施地区基本不产天然砂，如果从外地调运河砂，不仅价格昂贵，加之山区运输不便、保障供应困难，势必影响工期。湖北省西部山区石灰石资源十分丰富，同时工程挖方和隧道弃渣大量堆放，占用耕地，破坏环境，而利用隧道弃渣或就近采石加工机制砂既可解决砂资源问题，又可保护生态环境。为合理利用当地资源、降低建设成本，需采用机制砂配制高性能箱梁混凝土。虽然国内外目前对使用机制砂配制高性能混凝土已经进行了大量的研究，并在工程中得到广泛应用，但用于C50现浇混凝土箱梁的实例很少，其技术难度大，必须抓好机制砂的生产、机制砂混凝土配合比设计、混凝土拌制、浇筑及养生等各个环节，才能使工程
1 原材料及试验方法
1.1原材料
(1)水泥
华新水泥(恩施)有限公司生产的P.O 42.5水泥，其物理性能见表1。
表1 水泥物理力学性能
| 标准稠度/% | 安定性 | 凝结时间/min | 抗折强度/MPa | 抗压强度/MPa | |||
| 初凝 | 终凝 | 3d | 28d | 3d | 28d | ||
| 25.7 | 合格 | 190 | 230 | 5.6 | 8.2 | 30.1 | 48.3 |
(2)粉煤灰
湖南桑植县岱鑫环保建材有限公司生产的Ⅰ级粉煤灰，其性能见表2。
表2 粉煤灰的性能
| 细度/% | 需水量比/% | 烧失量/% |
| 10.7 | 92 | 3.09 |
(3)细集料、粗集料
机制砂为恩来恩黔高速公路沿线长峰砂石料厂生产，粗集料为长峰砂石料厂生产的4.75mm~19mm连续级配碎石，其物理性能见表3和表4。
表3 细集料物理性能
| 名称 | 通过下列筛孔(mm)的质量百分率/% | 细度模数 | 石粉含量/% | 亚甲蓝 | 压碎值/% | |||||
| 4.75 | 2.36 | 1.18 | 0.6 | 0.3 | 0.15 | |||||
| 机制砂 | 99.7 | 82 | 49 | 20.6 | 12.9 | 6.4 | 3.28 | 6.8 | 1.0 | 20 |
表4 粗集料物理性能
| 名称 | 通过下列筛孔(mm)的质量百分率/% | 针片状含量/% | 含泥量/% | 压碎值/% | ||||
| 19 | 16 | 9.5 | 4.75 | 2.36 | ||||
| 碎石 | 86.8 | 78.5 | 47.0 | 5.5 | 0.7 | 4.2 | 0.9 | 19.1 |
(4)减水剂
上海华登建材有限公司HP400R高浓缓凝型高性能减水剂。
1.2 试验方法
混凝土拌和物性能试验：按《普通混凝土拌和物性能试验方法标准》(GB/T 50080-2002)[1]进行。
力学性能测试：采用《普通混凝土力学性能试验方法》(GBJ81-85)[2]进行测定；混凝土试件经标准养护后，测定试件的7 d和28 d强度。
2C50箱梁混凝土配合比优化设计
混凝土设计强度等级为C50，混凝土28d配制抗压强度≥62MPa，但考虑控制收缩和温升的需要，28d配制抗压强度宜≤70MPa。预应力连续箱梁的结构内部，尤其是在翼缘部位，配筋密集、钢筋间距小、预应力波纹管数量多、钢筋与管道间间距小，并且现场还采用泵送施工的方法，浇筑的方量大、时间长，这些结构特点以及施工情况都要求箱梁混凝土有较好的工作性。混凝土初始坍落度和扩展度控制范围宜分别为：210±20mm、550±75mm，并且具有良好的粘聚性和保水性。
表5混凝土的工作性与强度结果
| 编号 | 水灰比 | 砂率/% | 配合比/(kg/m3) | 坍落度/mm | 扩展度/mm | 抗压强度/MPa | 工作性 | |||||
| 水泥 | 粉煤灰 | 砂 | 石 | 水 | 外加剂 | 28d | ||||||
| 1 | 0.28 | 44 | 392 | 98 | 802 | 1021 | 137 | 5.15 | 190 | 480×480 | 68.3 | 可泵性较差 |
| 2 | 0.30 | 44 | 392 | 98 | 798 | 1015 | 147 | 5.15 | 220 | 560×545 | 65.9 | 良好 |
| 3 | 0.32 | 44 | 392 | 98 | 793 | 1010 | 157 | 5.15 | 225 | 570×560 | 63.1 | 轻微泌水 |
| 4 | 0.30 | 44 | 441 | 49 | 798 | 1015 | 147 | 5.15 | 215 | 570×550 | 65.2 | 良好 |
| 5 | 0.30 | 42 | 392 | 98 | 761 | 1052 | 147 | 5.15 | 205 | 545×540 | 63.1 | 包裹性较差 |
| 6 | 0.30 | 46 | 392 | 98 | 834 | 979 | 147 | 5.15 | 215 | 555×550 | 64.1 | 良好 |
| 7 | 0.30 | 48 | 392 | 98 | 870 | 943 | 147 | 5.15 | 200 | 535×530 | 62.5 | 良好，偏粘 |
2.1 水灰比对机制砂箱梁混凝土性能的影响
从表5中看出，随着水灰比的增大，机制砂箱梁混凝土的工作性能逐步改善，当水灰比为0.32时，混凝土出现轻微泌水现象。机制砂箱梁混凝土的28d强度随着水灰比的增大而降低，但降低幅度不大。综合考虑机制砂箱梁混凝土的工作性及强度，将水灰比选定为0.30。
2.2粉煤灰对机制砂箱梁混凝土性能的影响
对比2号和4号配合比看出：粉煤灰取代量分别为20%和10%时，机制砂箱梁混凝土的工作性及强度的变化不大，因此粉煤灰取代率偏低的时候对混凝土工作性的影响不大。考虑粉煤灰的品质及其稳定性，掺量倾向于20%。
2.3 砂率对机制砂箱梁混凝土性能的影响
从表5中看出，在同一水灰比的情况下，随着砂率在一定范围内的增加，混凝土的坍落度、扩展度变化不大，但粘聚性得以改善。当砂率增加到一定程度后，由于比表面积的增加，混凝土的工作性将明显降低，混凝土也因过于粘稠而显得粗涩[3]。当砂率为44%时，混凝土28d强度最高；当砂率在44%~46%范围内时，混凝土的坍落度、扩展度达到最大。综合考虑混凝土的各项性能指标，C50机制砂箱梁混凝土的最佳砂率易选择为44%~46%范围内。
综上所述，最终选定2号配合比为C50机制砂现浇箱梁混凝土的最佳配合比，该配合比配制的箱梁混凝土在工作性、强度以及耐久性指标方面均能满足相关设计要求。
3机制砂箱梁混凝施工质量控制
通过对混凝土配合比的优化设计，配制出了各项性能指标优良的机制砂箱梁混凝土。但机制砂颗粒表面粗糙、粒型尖锐多棱角、比表面积大、大多级配不良[4]，因此在机制砂混凝土施工时，必须抓好机制砂的生产、混凝土浇筑及养生等各个环节，才能保实现机制砂箱梁混凝土的顺利应用。
3.1机制砂生产质量控制
机制砂的细度模数、石粉含量及亚甲蓝值是机制砂质量控制的三个最为关键的指标。在实际工程中，机制砂质量的控制首先要确保母岩的开采质量，其次要采用合理的生产设备及工艺。机制砂的生产质量受人为因素的影响较多，因此，必须加大对所生产的机制砂的抽检频率，确保机制砂关键指标的合格，否则应及时查明原因，作出相应调整。机制砂的细度模数变化应控制在±0.2，石粉含量变化控制在±1.0%以内，如变化超过此范围，必须对混凝土配合比进行调整，否则机制砂混凝土工作性将出现较大变化，影响构件质量[5]。
3.2机制砂现浇箱梁混凝土的浇筑、振捣及养生措施
连续刚构箱梁结构复杂、一次性浇筑混凝土方量大，施工质量要求高，高空作业安全风险大。
3.2.1箱梁混凝土的浇筑
箱梁混凝土浇筑分3批前后平行作业。第1批浇筑底板，当底板浇筑完毕后，紧跟着第2批浇筑腹板，当腹板浇筑完毕后开始第3批浇筑顶板及翼板。混凝土输送泵，从中间向两端浇注，浇注采用纵向分段，水平分层由低向高的顺序连续浇注，其工艺斜度视坍落度而定，分层厚度不得大于30cm，先后两层混凝土的时间间隔以不超过初凝时间为度。
3.2.2箱梁混凝土的振捣
箱梁的混凝土振捣质量关系着工程的实体及外观质量，箱梁内预应力筋布置复杂、非预应力筋密集，要求一次浇筑成型，施工难度大，为保证振捣施工质量，底板、腹板及横隔板需要预留振捣孔、排气孔，混凝土振捣孔间距不超过1米，混凝土排气孔间距0.5米。浇筑过程中注意加强箱梁端头、倒角、锚垫板附近以及钢筋密集部位的振捣，特别是内箱作业面小、条件差，重点加强转角、腹板与底板的交界面处的振捣。
3.2.3箱梁混凝土的养生
在混凝土浇筑完成初凝后，在混凝土外露面覆盖一层毛毡并在整个混凝土面洒水保证毛毡含水湿润。拆模完成后应对混凝土表面洒水养护，养护时间不少于7天，对于梁体的翼缘板下表面及腹板立面可喷洒养护液。
4 结论
(1)采用机制砂可以配制出强度和工作性能优良的C50高性能混凝土，能够满足现浇连续箱梁混凝土的技术要求；
(2)通过严格控制机制砂的生产以及现浇箱梁混凝土的施工质量，实现了机制砂箱梁混凝土在实际工程中的成功应用。
参考文献
[1] GB/T 50080-2002.普通混凝土拌和物性能试验方法标准.2002.
[2] GBJ81-85.普通混凝土力学性能试验方法.1985.
[3]李兴贵.高石粉含量人工砂在混凝土中的应用研究[J].建筑材料学 ,2004,7(1).
[4]徐健,蔡基伟等.人工砂与人工砂混凝土的研究现状[J].国外建材科技, 2004, 25(3):20-24.
[5]王稷良等.C50 T型梁机制砂混凝土的配制与应用研究[J].公路，2007,1(1).
籍贯：浙江宁波市勤县 单位：中交三公局第一公路工程有限公司
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