摘要:通过对桥梁清水混凝土的研究,探讨了清水混凝土配制的措施,提出了利用振动粘度系数控制桥梁清水混凝土工作性的方法,并在滨大高速公路工程应用中取得了良好的效果。
关键词:清水混凝土;聚羧酸;振动粘度系数;工作性
中图分类号: U444 文献标识码: B
1 引言
近几年,随着国家投资重点向基础设施建设的转移,高速公路建设步伐加快,桥梁作为高速公路建设中的重要组成部分,其内实外美的要求越来越受到人们的关注。随着二十世纪九十年代以后优质大钢模板在桥梁工程中的应用,以及人们对路桥混凝土耐久性认识的提高,在桥梁建设过程中,现场能用眼睛确认的混凝土的外观质量受到格外的重视,要求混凝土达到免抹灰、免装饰、光洁如镜、高质清水的效果。笔者对近几年施工的桥梁混凝土的外观进行了调查,发现尽管多数施工单位在桥梁墩柱、盖梁、以及护栏等部位施工过程中采用了优质钢模板、好的脱模剂以及精益求精的施工工艺,但混凝土拆模后蜂窝麻面、水线、鱼鳞斑等缺陷仍很难避免。混凝土中的大气泡是产生蜂窝麻面的主要原因。因为即使是未掺外加剂的混凝土,也有0．5% —2%的含气量。而施工人员为了排出气泡往往会加大振捣力度,这样又容易形成“过振”,造成粘度小,易离析泌水的混凝土过振后固体颗粒急剧沉降、水分上浮,再加上模板密封性良好,就形成了水线、鱼鳞斑等,如果模板密封性不够好,则易出现“露骨”现象,从而严重影响混凝土的外观质量。
1 清水混凝土的配制研究
桥梁清水混凝土的配制路线思路:既要使混凝土自身具有良好的易密性和排气能力,又要有足够的抗离析泌水的能力。目前,国内已有桥梁清水混凝土施工成功的先例,但对清水混凝土试验方法的研究尚未发现成熟的报道,也没有发现指导性非常强的清水混凝土的室内试验评价方法,因此需要通过室内试验简单、快捷、经济的评价混凝土的性能。结合滨大高速公路滨州互通K5 + 168立交匝道桥墩柱混凝土的施工,参考以往桥梁墩柱施工配比,做了大量的室内试验及生产性试验验证。
1. 1 第一阶段试验
首先采取将新拌混凝土装入15 ×15 ×15cm的试模,放在标准震动台上,模拟高频振捣棒的振动能量,震动一定的时间,拆模后比较各种混凝土侧面上直径大于1mm气泡的个数,以检验其易密性和排气能力;同时通过标准试验方法检验各混凝土离析泌水的性能。先后对不掺外加剂、掺加萘系、氨基磺酸盐系、密胺系、改性木质素磺酸盐系、聚羧酸盐系不同类型和不同厂家生产的外加剂进行了一系列试验,并在施工现场作了生产性试验验证。结果发现:尽管尽量模仿施
工现场的情况,但用震动台和大试模的试验方法仍然难以模拟施工现场大钢模与高频振捣棒的情况,且室内单卧轴搅拌机与搅拌楼双卧轴搅拌机搅拌方式、时间和容量等都有较大差异,从而导致室内试验结果往往与工程实际效果差别很大,甚至大相径庭。
通过第一阶段的试验,得出了关于桥梁清水混凝土配制方面一些有重要意义的结论: ( 1)不掺外加剂的混凝土也有015% —2%的含气量,而且和易性较差,坍落度损失较快,不适宜桥梁墩身清水混凝土的施工。即使掺加了好的矿物掺和料,仍然达不到预期的效果;对于泵送施工的清水混凝土,不掺外加剂更是无法实现。( 2 )改性木质素磺酸盐系列外加剂减水率较低, 混凝土坍落度损失较快, 和易性较差,加入适当引气剂后试验效果仍不理想。( 3)氨基磺酸盐系和密胺系外加剂稳定性较差,混凝土容易泌水,也不适宜配制清水混凝土。( 4)萘系减水剂减水率高,性能稳定,工艺成熟,与水泥适应性好,采用不同厂家的萘系外加剂进行试验,找出了几种能使混凝土具有坍落度保持好, 拌和物和易性好, 无离析、泌水的外加剂。但生产性试验及以往的施工经验中发现:萘系减水剂抗离析能力差,混凝土拆模后经常发现水线、鱼鳞斑等现象,影响混凝土的外观质量。( 5)通过反复试验及对多棵试验墩柱的观察,聚羧酸系减水剂具有独特的优点: 该外加剂与水泥有相对更好的相容性,即使在掺量较低时也能使混凝土具有高流动性,同时还有相当的减水和增稠效果,混凝土分层和泌水现象得到较大改善,抗离析能力大大提高。同时,对于低水胶比具有低黏度和较好的坍落度保持性能,因此,非常适宜清水混凝土的配制。( 6)为提高混凝土的和易性,增加混凝土的光洁度,对C30墩柱等混凝土宜掺加Ⅱ级粉煤灰或细度在4000—5000cm2 / g的矿渣粉。Ⅰ级粉煤灰和超细矿渣粉对混凝土的排气不利。粉煤灰的掺量不宜过高,过高会影响混凝土表面强度。( 7)混凝土的配制宜采用普通硅酸盐水泥,矿渣硅酸盐水泥配制的混凝土容易泌水。同时,砂率不宜过大。
1. 2 第二阶段的试验
我们引入公路水泥混凝土路面滑模施工中“混凝土拌和物振动黏度系数试验方法”,用于控制混凝土拌和物易密性和排气能力以及抗离析能力,优化混凝土配合比。事实证明:这一试验方法用于桥梁清水混凝土是切实可行的。桥梁清水混凝土施工前,应首先根据具体的施工方案,确定混凝土拌和物的最佳工作性及允许范围,不得超出。其工作性应包括: 振动粘度系数、坍落度、坍落度损失值、扩展度等。保证桥梁清水混凝土施工最佳工作性及其稳定性也是其独特的工艺要求。
由于高速公路桥梁墩柱结构形式简单且高度不大,混凝土用量也不很大,大都采用立模混凝土现浇施工,吊斗混凝土喂料方式浇注。为了便于施工,滨州互通K5 + 168 立交匝道桥混凝土现场坍落度要求80—100mm。通过一系列的试验确定了C30 墩柱配合比及拌和物工作性指标,见表1。
采用控制混凝土振动粘度系数法控制混凝土拌和物的工作性,滨州互通K5 + 168立交匝道桥墩柱施工完毕后取得了良好的效果。
2 K5 + 463立交桥清水混凝土的配制
滨州互通立交位于滨大高速公路K4 + 570—K5+ 600 范围内,与国道220 线相交,主线交叉桩号为K5 + 463,基于其重要性,对混凝土施工质量提出了更高的要求。根据清水混凝土施工方法“C30墩柱采用吊斗现浇施工, C50箱梁采用泵送施工”,制定出了混凝土拌和物的最佳工作性及允许范围,见表2、表3。
为了确保清水混凝土的效果能够实现,通过限制混凝土拌和物的最大振动粘度系数和最小坍落度,保证混凝土的易密性和良好的排气能力;通过限制混凝土的最大坍落度和最小振动粘度系数来保证混凝土拌和物的抗离析泌水的能力;同时通过控制泵送混凝土的压力泌水率来满足泵送施工的要求。
所用原材料情况如下: C30混凝土水泥采用齐银水泥厂生产的牛山牌P. O32. 5R 水泥, 品质符合GB175—1999要求; C50混凝土水泥采用山东铝业公司生产的P. O42. 5R水泥,品质符合GB175—1999要求;碎石:采用淄博四宝山石料厂生产的5—25mm连续级配碎石,品质指标符合JGJ55—93;砂采用莱芜大汶河中砂,品质指标符合JGJ55—92;粉煤灰采用莱城电厂Ⅱ级粉煤灰,品质指标介与Ⅰ、Ⅱ级灰之间;外加剂采用上海产聚羧酸盐系外加剂A。试验及施工所用配比见表4。
施工过程中,混凝土拌和物和易性好,无离析、浮浆等现象。振动粘度系数始终在混凝土最佳工作性范围内,对混凝土振捣排气非常有利,而且抗振捣能力大大加强,几乎没有发现因为“过振”而出现的“水线、鱼鳞斑”,有效的保证了混凝土的外观质量。
3 结语
(1)桥梁清水混凝土施工以前,应首先确定混凝土拌和物正确的检验评定方法。实践证明:采用控制混凝土振动粘度系数的方法来控制混凝土拌和物的工作性,以优化混凝土的配合比是切实可行的。 (2)为增强混凝土拌和物的排气能力以及抗振捣的能力,配制桥梁清水混凝土宜采用普通硅酸盐水泥、聚羧酸系减水剂,同时宜适当的掺加粉煤灰或矿渣粉。
参考文献:
[ 1 ]JTJ F30 - 2003, 公路水泥混凝土路面施工技术规范[ S].
[ 2 ]JTJ 041 - 2000,公路桥涵施工技术规范[ S].
[ 3 ]刘秉京. 高效减水剂与水泥的适应性[ J ]. 混凝土, 2002,(9) : 20 - 25.— 45 —
