摘要: 芜湖临江桥是横跨青弋江、贯通芜湖市南北的重要交通枢纽之一, 其设计为独塔单索面连续梁斜拉桥。文章重点论述了C50 混凝土在原材料选择、配合比设计及生产应用中应注意的要点, 以供参考。
关健词: 原材料选择; 配合比确定; 泵送混凝土
中图分类号: U448.27 文献标识码: B 文章编号: 1007- 7359(2008)01- 0041- 02
1 工程概况
矗立于长江、青弋江两江交汇处的临江桥主塔高72.5m,是桥梁的主要受力构件之一, 设计采用C50 混凝土。施工时对混凝土的质量要求是: 硬化后28d 龄期强度必须达到设计标准, 新拌混凝土和易性、粘聚性必须满足三一重工牌HBC- 90型泵车在最大垂直高度75m 时的泵送施工要求。由于较高强度等级、较低水胶比导致混凝土粘性增大, 加之桥塔的相对高度, 决定了混凝土配制和施工上具有一定难度, 同时经济性也是混凝土设计时要考虑的因素之一。
2 选材
原材料质量是决定混凝土质量的根本因素。要配制C50 级以上混凝土, 必须有优质的原材料作保障。胶结材的选择、集料强度及级配、外加剂品种及性能等均会影响到硬化后混凝土的质量及新拌混凝土的施工性能, 我们结合市场资源, 优选出以下各种原材料。各种材料的检测试验结果见表1~ 表6 所示。
2.1 胶结材
采用某水泥厂海螺牌P.O42.5 级水泥, 经长期使用, 确认该品牌水泥质量较为稳定, 强度波动不大; 矿渣微粉选定某水泥公司产S95 矿粉, 细度为420m/kg;粉煤灰则使用芜湖发电厂Ⅱ级粉煤灰, 细度接近等级下限, 0.045mm 筛余量为24.2%。
2.2 集料
细集料采用长江Ⅱ区中砂, 细度模数2.7, 含泥量1.1%, 泥块含量0.3%; 粗集料选定繁昌某矿反击式破碎工艺石灰岩碎石, 级配为5mm~31.5mm,针片状颗粒含量4.8%, 压碎指标为9.4%。
2.3 外加剂
外加剂使用江苏某公司产JM- Ⅷ型缓凝、高效减水剂, 具有减水效果好、塌损小、增强显著等特点。
3 配合比设计
3.1 试配强度
生产控制水平按标准差σ=6MPa 计, fcu,o=fcu,k+1.64σ=50+1.645×6=60MPa
3.2 水灰比的确定
设计时水泥富余强度不予考虑, 取γc=1.0; C50 混凝土基准水灰比经计算为0.32; 取W/C=0.30、0.32、0.34 三个水灰比进行试拌, 以确定最佳水灰比。
3.3 用水量的确定
根据骨料粒径, 高效减水剂减水率和塌落度控制值180±30mm 考虑, 用水量控制在160kg/m3～165 kg/m3。
3.4 砂率
根据砂子粒径、胶结材用量、塌落度控制值等, 砂率选定为0.34～0.36。
3.5 砂、石用量
按假定密度2450kg/m3 计算。
4 试拌调整
根据计算配合比, 各取二个龄期的试件用料进行试拌, 观察和实测拌和物粘聚性、保水性及塌落度值, 如与设计要求不符, 相应增减水泥浆量( 水灰比不变) 进行调整, 并测定0min、30min、60min 时的塌落度值, 同时测定拌和物密度及成型强度试件。
5 确定配合比
按《普通混凝土配合比设计规程》(JGJ55- 2000)相关规定, 据测定的拌和物密度与计算密度值, 需要时对配合比进行调整。配合比确定后由施工单位报监理进行平行试验, 本室据此配比再进行5 次重复验证试验, 确认其和易性、强度及施工性均能满足工程要求, 且经济上较为合理。混凝土参考配合比见表7。
注: 根据试配及验证情况, 试验配合比最终选为编号2, 其中粉煤灰胶凝系数取2.0, 实际胶凝材料用量为500 kg/m3 。
6 施工应用
自2006 年10 月31 日至2007 年7 月3 日, 现场进行了17 次浇注。此间最高气温32℃, 泵车最大泵压20MPa, 泵送过程均顺利稳定。施工期间, 我们注重对每批进场材料的质量控制, 确保原材料质量合格; 生产过程中加强对各环节的质量监控, 现场跟踪技术服务; 又由于施工方中铁四局二公司按规范要求浇捣和养护, 致使结构混凝土一次通过验收, 工程质量符合设计要求。经对出厂检验所取30 组试件强度数理统计, 各参数为: N=30、mfcu=64.1MPa、fcu,min=54.4MPa、σ=4.5MPa、Cv=7%, 混凝土全部处于受控状态。按现行GB107 标准评定, 生产质量合格, 结构强度可靠。
7 小结
①配制C50 级混凝土, 采用普通硅酸盐水泥, 28d 抗压强度不小于42.5 MPa, 质量要求匀质、稳定且与外加剂有良好的适应性。
②为使混凝土具有规定的强度保证率和满足泵送施工要求, 应使用足够的胶凝材料; 为尽量减少混凝土水化热、降低干缩、利于泵送, 可掺加复合矿粉、粉煤灰技术。矿物掺合料取代水泥率要符合相关规定, 并经试验确定。
③宜选用减水率大、缓凝、保塑、与水泥相容性好的高效减水剂, 使混凝土具有良好的流动性, 以利于粘度大、泵程高的混凝土泵送施工。
④粗细集料的品质是混凝土力学性能的主要影响因素之一, 尤其是细集料材质的好坏, 对C50 级混凝土拌合物的和易性的影响比粗集料大; 粗集料最大粒径不超过31.5mm 时才能提高混凝土的匀质性, 避免粗颗粒周围应力集中而导致混凝土强度下降。以上每批原材料进场时, 都要严格把关, 保证质量合格。
⑤要注重对混凝土生产全过程的质量控制, 试验、磅站、搅拌楼操作等人员输入配合比, 应适时对质量进行监控, 要准确测定骨料含水、增加塌落度抽测频率, 尤其是阴雨天气; 操作工要精心把握好搅拌这一关键工序, 认真观察拌和物状态, 适时调整搅拌及出料时间等参数, 以拌制出塌落度适宜的混凝土;生产调度要合理运筹, 根据现场情况妥善安排出车间隔, 避免混凝土在工地滞留时间过长造成塌落度损失, 确保入模时的混凝土塌落度; 严禁非配合比用水进入混凝土中, 运输车司机必须待罐内积水倾倒干净后装料; 泵工布管要尽量减少使用弯头, 有效降低混凝土泵送距离, 严格按相关标准规程进行操作,顺利实现混凝土稳定泵送。
⑥要认真做好与施工单位的协调、沟通及配合工作。合格的混凝土拌和物并不一定意味着成型后的混凝土质量一定合格, 混凝土泵送布料到位后, 更需要施工单位按规范要求振捣施工和养护, 以确保浇筑质量。
参考文献
[ 1] JGJ55—2000,普通混凝土配合比设计规程[S].北京: 中国建筑工业出版社, 2001.
[ 2] GB50164—92, 混凝土质量控制标准[S].北京: 中国建筑工业出版社, 1992.
[ 3] JGJ/T10—95, 混凝土泵送施工技术规程[S].北京: 中国建筑工业出版社, 1995.
[ 4] GB50204—2002, 混凝土结构工程施工质量验收规范[S].北京: 中国建筑工业出版社, 2002.
