剛構(gòu)連續(xù)梁梁端配重鐵砂混凝土應(yīng)用

王小岐

(中鐵十二局集團(tuán)第四工程有限公司，重慶400026)

新建渝利鐵路兩昌河左右線特大橋，位于重慶市江北區(qū)境內(nèi)，臨近既有運(yùn)營(yíng)鐵路渝懷線，全橋總長(zhǎng)分別為1 294 m和1 314 m，左右線全橋均以三聯(lián)剛構(gòu)連續(xù)梁(33.9+64+33.9)m跨越兩昌河。由于剛構(gòu)連續(xù)梁邊跨較短及全橋曲線半徑較小，會(huì)在邊跨支座處產(chǎn)生負(fù)反力，為滿足行車條件，要求全橋合龍一個(gè)月后，在邊跨梁端箱內(nèi)施加配重，配重采用鐵砂混凝土堆載，鐵砂混凝土容重不低于40 kN/m3，一側(cè)梁端所施加鐵砂混凝土重量為275.1 t。

1 配重鐵砂混凝土配合比確定

1.1 設(shè)計(jì)要求

重混凝土是指干表觀密度大于2 600 kg/m3的混凝土，多用于結(jié)構(gòu)配重和防護(hù)。配制重混凝土必須以達(dá)到設(shè)計(jì)容重為首要目標(biāo)，同時(shí)兼顧混凝土和易性。為充分利用重骨料的較大表觀密度，根據(jù)骨料自身密度和配重混凝土的密度要求，應(yīng)以單方混凝土中最大能摻入重骨料的數(shù)量(重骨料松散堆積密度)為準(zhǔn)則進(jìn)行配置。

1.2 原材料選取

(1)重混凝土中集料的表觀密度對(duì)重混凝土的容重影響最大，對(duì)于本橋梁配重設(shè)計(jì)容重在4.0～4.5 t/m3的混凝土，需要采用較重的集料才能實(shí)現(xiàn)，要求堆積密度及表觀密度都比較大。研究決定采用安徽省蕪湖市石峰配重材料廠生產(chǎn)的鐵砂作為混凝土主要骨料，以金屬塊和粗礦石作為粗骨料，細(xì)礦砂作為細(xì)骨料，根據(jù)三種材料的粒徑選擇級(jí)配。

(2)水泥的用量以滿足混凝土和易性為主，若在混凝土容重偏低時(shí)，可適量增加細(xì)礦砂作為膠凝材料取代部分水泥，以調(diào)整和提高混凝土的容重。使用普通P.0 325水泥。

(3)為了充分利用重集料的較大表觀密度，根據(jù)集料表觀密度和混凝土的容重要求，以每1 m3混凝土中最多能摻入量為原則。

(4)由于水的表觀密度較小，因此適當(dāng)摻入減水劑能有效的減小用水量，控制水灰比，降低水對(duì)容重的影響，同時(shí)改善混凝土的和易性。

表1 原材料物理性質(zhì)

1.3 各組分材料組成理論配置

根據(jù)設(shè)計(jì)要求配重混凝土對(duì)于強(qiáng)度要求相對(duì)較低，一般在C25以下(這里可先定義為C25混凝土)，因此配合比選擇主要依據(jù)是混凝土的密度。

對(duì)于配重混凝土，由于目前尚無(wú)專門的配合比設(shè)計(jì)公式，所以本工程依據(jù)《普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》(JGJ 55－2000)，以體積計(jì)算法為設(shè)計(jì)計(jì)算依據(jù)，初步確定其配合比。

(1)根據(jù)設(shè)計(jì)要求，按照選定的普通P.0325水泥的實(shí)際強(qiáng)度和配重混凝土的標(biāo)號(hào)，若有歷史記錄，可參考相對(duì)應(yīng)的水灰比;若無(wú)記錄可按照普通混凝土配比設(shè)計(jì)參考水灰比，根據(jù)實(shí)際情況最后可調(diào)整水灰比。查表初步選擇水灰比為W/C=0.45，mw0=0.45mc0

(2)粗骨料金屬塊的最大粒徑為31.5 mm，配重混凝土坍落度160～200 mm，查表選擇所需用水?dāng)?shù)量在165～185 kg。為充分利用重集料的較大表觀密度，根據(jù)集料表觀密度和混凝土的容重要求，適當(dāng)加入了減水劑，水用量可取165 kg/m3。

(3)根據(jù)水用量和水灰比確定每立方水泥用量為366 kg。

(4)根據(jù)水泥用量、水用量及粗骨料最大粒徑31.5 mm，確定砂率。由于砂率對(duì)混凝土的流動(dòng)性、粘聚性、保水性影響很大，所以砂率的確定很重要，合理的砂率應(yīng)當(dāng)是砂子填滿粗骨料空隙，并有一定的富余量，能在粗骨料間形成一定厚度的一層砂漿，減小粗骨料間的摩擦阻力，從而保證混凝土的和易性。根據(jù)配合比設(shè)計(jì)規(guī)程查表，線性內(nèi)插法初步擬定砂率為33%，若拌合混凝土的和易性達(dá)不到施工要求，可再調(diào)整砂率。

(5)根據(jù)設(shè)計(jì)配重混凝土容重4.0～4.5t/m3，初步確定細(xì)礦砂用量為1 227 kg，金屬塊和粗礦石用量為2 491 kg。再根據(jù)體積計(jì)算法分別計(jì)算出金屬塊和粗礦石組分質(zhì)量。

(6)根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)摻和料減水劑每立方使用9 kg，若達(dá)不到施工要求可適當(dāng)調(diào)整。

1.4 試配、調(diào)整及確定混凝土配合比

為檢驗(yàn)該配合比下能否達(dá)到設(shè)計(jì)容重，應(yīng)對(duì)理論計(jì)算的配合比進(jìn)行試配。試配時(shí)應(yīng)嚴(yán)格按照各組分材料理論數(shù)量使用，且粗細(xì)骨料應(yīng)干燥處理。然后按照標(biāo)準(zhǔn)條件養(yǎng)護(hù)，隨著混凝土齡期的增長(zhǎng)，混凝土坍落度損失較快，1 h后混凝土坍落度損失在20 mm左右，混凝土容重逐漸增加。由于鐵砂吸水是一個(gè)緩慢過程，在新拌混凝土后仍在吸水，致使新拌混凝土單位用水量相應(yīng)增加，從而使混凝土拌合料含水量較大而導(dǎo)致混凝土容重偏低，但隨后伴隨著水分的充分吸收，混凝土體積減小，相應(yīng)的容重增加。

2 配重混凝土施工

由于箱梁梁體內(nèi)鋼絞線及鋼筋密布，環(huán)境特殊，場(chǎng)地狹小，配重混凝土施工過程應(yīng)嚴(yán)密組織，精確計(jì)算，切實(shí)保證配重混凝土施工過程中不損害梁體結(jié)構(gòu)，嚴(yán)禁在梁面大體積堆載。箱梁節(jié)段施工時(shí)避開鋼絞線，在梁面提前預(yù)留配重混凝土下料孔，待全橋合龍張拉完成一個(gè)月以后再開始施工梁體配重混凝土，在箱室內(nèi)部使用磚砌隔墻預(yù)留人行檢查維修通道，鋪設(shè)土工布隔離梁體，然后澆筑混凝土。

施工流程見圖1。

圖1 配重混凝土施工流程

3 施工工藝及要點(diǎn)

3.1 施工準(zhǔn)備

(1)根據(jù)市場(chǎng)調(diào)查選擇合理的配重重集料，實(shí)驗(yàn)測(cè)定各種材料物理性質(zhì)。并參考《普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》(JGJ 55－2000)初步擬定配重混凝土理論配合比，然后試配、調(diào)整理論配合比，確定重混凝土配重施工配合比。確定配重混凝土容重、強(qiáng)度等物理性質(zhì)。

(2)技術(shù)人員應(yīng)對(duì)施工圖紙進(jìn)行認(rèn)真審查，根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙對(duì)施工配重的梁端核算梁腹空腔體積，初步估算配重混凝土施工節(jié)段范圍，節(jié)段施工時(shí)提前預(yù)留配重混凝土卸料孔，并做好技術(shù)交底工作(圖2)。

圖2 梁面預(yù)留配重混凝土下料孔示意

隔墻施工前應(yīng)準(zhǔn)確放出配重混凝土施工節(jié)段范圍。以利于施工中能夠準(zhǔn)確控制混凝土澆筑數(shù)量。

3.2 磚砌隔墻施工

根據(jù)施工測(cè)量放樣位置砌筑磚隔墻，并在配重施工范圍內(nèi)鋪設(shè)土工布，使配重混凝土與梁體隔離。隔墻分兩個(gè)階段砌筑，第一次砌筑高度為50～100 cm，澆筑配重混凝土后應(yīng)加強(qiáng)振搗，保證其密實(shí)性;第二次滿砌(圖3)。

圖3 梁體內(nèi)部隔墻砌筑示意

3.3 澆筑配重混凝土

為保證配重混凝土容重，應(yīng)嚴(yán)格按照擬定配重混凝土施工配合比拌料，并在現(xiàn)場(chǎng)制作同條件養(yǎng)護(hù)混凝土試件。為控制混凝土拌料質(zhì)量，每次攪拌混凝土?xí)r可定量計(jì)算各種材料上料數(shù)量。澆筑混凝土?xí)r應(yīng)加強(qiáng)振搗，以確?；炷撩軐?shí)性。

配重混凝土澆筑完成后應(yīng)及時(shí)封閉梁面下料孔，防止雨水進(jìn)入梁體內(nèi)部。下料孔應(yīng)按設(shè)計(jì)要求還原鋼筋及混凝土。