摘要:结合内蒙古霍林河跨304 国道栈桥的工程实际,介绍了低温下钢管混凝土拱桥混凝土的配制及温措施,通过试验得出了混凝土配制的相关数据,取得了良好的施工效果。
关键词:钢管混凝土 拱桥 配合比
中图分类号:U448122 文献标识码:B
1 工程背景
近年来,钢管混凝土拱桥以充分发挥材料性能、强度高、施工方便、造型美观等优点,被广泛采用。随着高强度钢材的出现,钢管混凝土拱桥的跨度越来越大,混凝土的灌注工艺越来越复杂。能否在不同的条件下配置高强度、高流态、可免除振捣的混凝土将成为施工中的重点。增加混凝土的强度,延长混凝土的初凝时间、控制混凝土的限制膨胀率,成为钢管混凝土配制的发展方向。内蒙古霍林河跨304 国道栈桥工程,为中承式钢管混凝土简支系杆拱桥,拱肋跨度为46 m ,矢高为17129 m ,矢跨比为1P2166 。全桥共设两榀钢管混凝土拱,拱肋直径为< 1 200 mm ,钢管壁厚为14 mm ,钢管拱肋内填充C50 微膨胀混凝土,每榀拱肋设7 根吊杆,顺桥向每隔510 m 设置一道横梁,横粱悬吊于吊杆下方。本工程施工期间当地日平均气温为- 5 ℃～2 ℃。施工的难度主要表现在: ①钢管拱施工对混凝土的性能要求较高,其必须具备微膨胀、自密实、早强、缓凝等特性; ②施工气温较低。
2 混凝土配合比的确定
本工程选用的外加剂品种主要为CAS 型膨胀剂、高效缓凝减水剂。通过试验对具体检验、试验指标进行分析,并确定混凝土配合比。
2.1 膨胀剂、减水剂的性能指标检验(见表1、表2)
2.2 改变膨胀剂的掺量,混凝土的各项性能指标(见表3)
2.3 不同温度下混凝土限制膨胀率测试结果(见表4)
表4 中编号LS2121 和LS2122 是在不同环境下钢管混凝土限制膨胀率的测试结果。LS2122 试件的检测结果满足技术要求,而LS2121 在较高温度下的限制膨胀率却偏低,说明膨胀剂的机理比较复杂。由于本工程浇筑混凝土施工是在冬季,气温相对偏低,故LS2121试件在较高温度下的失常不影响对膨胀剂掺量的选择。当膨胀剂掺量为14 %时,限制膨胀率基本均为负值,即混凝土产生收缩;而当膨胀剂的掺量为12 %时,限制膨胀率较为理想,可确保钢管微膨胀混凝土的膨胀能达到理想效果,使钢管壁与混凝土粘接良好,且混凝土力学性能也能达到技术要求。因此确定混凝土配合比中膨胀剂的掺量为12 %。
2.4 配制微膨胀混凝土配合比
经过以上的试验分析,最后确定出了最佳的钢管拱内微膨胀混凝土配合比,并检测了其拌合性能及力学性能。钢管混凝土配合比参数见表5。
表6 结果所示各项指标完全符合技术要求,满足施工需要。
3 混凝土施工的保温措施及注意事项
3.1 保温措施
1) 由于施工期间当地日平均气温为- 5 ℃～2 ℃,钢管混凝土结构表面系数较大,故要求对钢管暴露面采取严密的保温措施。
2) 管外壁先捆扎50 cm ×50 cm 方木,穿入普通<50 mm 橡胶管,胶管每隔015 m 开一个出气孔,外包第一层塑料布后绑扎厚50 mm 的棉被,然后再包一层塑料布。
3) 采用2 台015 t 锅炉供蒸汽,将锅炉房分管拱供蒸汽,持续供蒸汽保证养生温度> 30 ℃。
4) 在钢管拱每节设一个测量点,共10 个测温点。灌注完毕后,设专人每隔4 h 测温一次,并记录环境温度,登记填表,发现异常分析原因,立即采取措施。
5) 分东西两侧拱肋底部管、中部、肋板上部,各做三组同条件试块,按时检测强度。
3.2 注意事项
1) 在钢管混凝土灌注前要求对钢管进行预热。
2) 在第一层塑料布与钢管之间的拱肋底部设置排水孔道,将蒸汽凝结的水排放出来。
3) 连续供暖保证恒温,撤温时按每2 h 降5 ℃。
4) 在钢管混凝土强度达到80 %时,方可撤除降温。
4 结语
采用上述方法完成的霍林河跨304 国道栈桥工程,混凝土灌注顺利;钢管拱混凝土强度标准值达到6617MPa (标准值为≥60 MPa) ;混凝土填充度达到99 %(准值为≥98 %) ;轴线横向偏移拱顶处为1P10 000 (准值为1P5 000) ;LP4 拱肋处为1P15 000(准值为1P6 000) 。
