聚羧酸系減水劑在鋼管混凝土橋拱施工中的應(yīng)用

高碩

摘 要：拱橋施工一直以來(lái)都是我國(guó)建筑施工中的難點(diǎn)。近些年，我國(guó)普遍采用的是倒灌頂升泵施工方式，這種施工方式可以根據(jù)當(dāng)?shù)氐氖┕きh(huán)境和混凝土本身的物理性能，采用改良后的高科技減水劑，對(duì)混凝土的性能進(jìn)行比例的配比，合理的補(bǔ)償其收縮能力，自制密實(shí)的混凝土結(jié)構(gòu)形式。本文主要從這種減水劑的應(yīng)用角度出發(fā)，重點(diǎn)闡述了其在鋼管混凝土拱橋結(jié)構(gòu)施工中的應(yīng)用技巧。

關(guān)鍵詞：鋼管混凝土拱；倒灌頂升；聚羧酸系減水劑；自密實(shí)混凝土；坍落擴(kuò)展度

根據(jù)科學(xué)數(shù)據(jù)顯示，我國(guó)大部分的拱形橋梁采用的是單跨鋼管混凝土結(jié)構(gòu)形式，這種結(jié)構(gòu)形式在跨徑和拱高方面有一定的要求，特別是每根弧線的長(zhǎng)度和斷面方面。傳統(tǒng)的混凝土澆筑施工中，由于缺乏一定的技術(shù)，容易出現(xiàn)密實(shí)度不足的現(xiàn)象，而現(xiàn)代的混凝土澆筑主要采用的是世界先進(jìn)的施工工藝，根據(jù)拱橋本身的性能，確定其泵送的程度，完成整體的泵送工作。一般來(lái)說(shuō)，各種水泥和混凝土摻數(shù)的含量較大，可以為施工材料提供最好的保障。

1 混凝土原材料、配合比和基本性能

通過(guò)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行的模擬澆筑試驗(yàn)，得出結(jié)論，混凝土作為主體的施工材料，其混合的比例范圍比較大，而對(duì)于其中的一些礦渣粉以及膨脹劑等，其物理減水性能很明顯，特別是在細(xì)度的莫屬方面，碎石和自來(lái)水的配合比例要符合國(guó)家規(guī)定的要求，而水和膠的混合比例在1：3左右，這種混合比例比較能夠適應(yīng)當(dāng)前的需要。

在混凝土的施工中，特別是一些實(shí)驗(yàn)設(shè)備的處理下，不同環(huán)境和溫度的混凝土其坍塌程度會(huì)有所不同，我國(guó)也有專門的測(cè)算辦法：在實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行混凝土的攪拌，并分別裝在不同的塑料桶之內(nèi)，加蓋處理好，放入到相應(yīng)溫度的恒溫箱內(nèi)，一段時(shí)間后采取晾干，采用科學(xué)的測(cè)算儀器，測(cè)定其坍落度。將測(cè)定的溶液裝在混凝土塑料桶內(nèi)，加蓋后放入到相應(yīng)的恒溫箱里。從試驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出：

（1） 通常情況下，自制的密實(shí)性能較好的微膨脹混凝土結(jié)構(gòu)，其坍落度大概在245毫米左右，而經(jīng)過(guò)混合攪拌后的膨脹土混凝土，其坍?dāng)U度可以達(dá)到630毫米，含氣量要在2.5%左右，沁水率也比較低。按照《混凝土泵送施工技術(shù)規(guī)程》，我國(guó)對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)之間的壓力要小，滿足基本的沁水率的要求。

（2）當(dāng)混凝土坍落度和擴(kuò)度保持良好的情況下，周圍環(huán)境對(duì)于混凝土物理性能的影響比較小，而當(dāng)環(huán)境中的溫度達(dá)到20度左右，混凝土的物理性能會(huì)發(fā)生變化，特別是在停止坍落停放了一段時(shí)間后，可分別保持在240毫米左右，坍?dāng)U度的范圍也比較大，在停放過(guò)程達(dá)到8小時(shí)左右時(shí)，坍落度會(huì)在整體的范圍內(nèi)達(dá)到最佳的程度，如果這個(gè)過(guò)程發(fā)生了一定的損失，損失的性能比較小，仍然可以適應(yīng)當(dāng)前的泵送需要。

一般情況下，對(duì)于高效的減水劑來(lái)說(shuō)，其改性后的坍落度控制性能較好，可以最大限度的減少高性能泵送設(shè)備，使混凝土保持在一定的范圍之內(nèi)，如果出現(xiàn)天氣炎熱或是環(huán)境惡劣的情況，膨脹混凝土結(jié)構(gòu)的流動(dòng)性比較大，則無(wú)法滿足當(dāng)前的要求。因此，可以說(shuō)，這是一項(xiàng)高科技的減水劑技術(shù)，可以達(dá)到理想的結(jié)果，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行一定的物理改性，使配比后的混凝土流失性降低，即使在高溫的情況下，仍可以保證施工的順利進(jìn)行。

（3）該混凝土抗壓強(qiáng)度發(fā)展情況良好，免振抗壓強(qiáng)度比為96.4%（28 d），滿足課題目標(biāo)要求的大于90%的指標(biāo)。該混凝土盡管水膠比較?。?.33），但由于摻加30%的礦渣粉，即使在密封養(yǎng)護(hù)的情況下，后期強(qiáng)度仍能較好發(fā)展。

（4）該混凝土靜壓彈性模量為37.3×103MPa，滿足混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范的要求。

因此，該混凝土具有滿足課題目標(biāo)要求的流動(dòng)性、流動(dòng)性保持性和自填充性，且力學(xué)性能優(yōu)良。試驗(yàn)結(jié)果還表明，該混凝土在密封狀態(tài)下，14d的膨脹率大于200×10-6，180d時(shí)還保留有一定量的膨脹值.因此可以保證與鋼管壁之間的良好粘結(jié)作用。

2 施工現(xiàn)場(chǎng)混凝土拌合物的性能控制

該工程采用預(yù)拌混凝土。混凝土運(yùn)輸時(shí)間為15min，再加上裝卸、等候，在倒灌頂升泵送澆筑前大約需要30min。在施工前，攪拌站聯(lián)合施工單位也進(jìn)行了大量科研工作，還澆筑了試驗(yàn)段鋼管混凝土，經(jīng)過(guò)澆筑性能檢驗(yàn)、實(shí)測(cè)強(qiáng)度、鉆芯取樣強(qiáng)度、超聲波檢測(cè)等，證明該混凝土性能滿足要求，澆筑方案可行。

3 混凝土拌合物性能現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)結(jié)果

本次施工中，為保證澆筑順利進(jìn)行，攪拌站和澆筑現(xiàn)場(chǎng)對(duì)每一車混凝土的坍落度和坍?dāng)U度都進(jìn)行了實(shí)測(cè)，按照有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，取樣時(shí)間為每車卸料1/3后。該拱橋三根鋼管拱吊裝到位后，分三次澆筑，每次連續(xù)澆筑一根鋼管拱。澆筑時(shí)，利用壓力泵將混凝土從鋼管拱南北兩端的拱腳壓入，兩端保持同步泵迭壓入，直到拱頂預(yù)設(shè)的出氣管口冒出混凝土為止，表明己在管內(nèi)完全灌滿混凝土。

3.1 中拱南端

中拱南端進(jìn)場(chǎng)混凝土拌合物坍落度和坍?dāng)U度實(shí)測(cè)值均保證在210mm以上，而坍?dāng)U度則不小于500mm。混凝土坍落度和坍?dāng)U度均隨進(jìn)場(chǎng)的時(shí)間延后而有所減小，是因?yàn)殡S著澆筑的進(jìn)行，攪拌站調(diào)整了混凝土外加劑摻量，使混凝土初始坍落度有所減小，有助于調(diào)整后澆混凝土的凝結(jié)時(shí)間，從而使前后澆筑的混凝土同步凝結(jié)，減小因施工持續(xù)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)、混凝土凝結(jié)時(shí)間不一所帶來(lái)的內(nèi)部質(zhì)量不均勻性。

3.2 中拱北端

由于南、北端混凝土由同一個(gè)攪拌站制備，所以北端進(jìn)場(chǎng)混凝土的測(cè)試數(shù)據(jù)及變化規(guī)律與南端相同。因此，不論是南端泵送口還是北端泵送口，進(jìn)場(chǎng)的混凝土坍落度和坍?dāng)U度均滿足設(shè)計(jì)要求，而且根據(jù)進(jìn)場(chǎng)先后，對(duì)混凝土外加劑的用量進(jìn)行了微調(diào)，確保在用水量不變的情況下，外加劑摻量有所減小，保證前后澆筑進(jìn)入鋼管的混凝土具有相近的凝結(jié)時(shí)間。

3.3 混凝土流動(dòng)性保持情況

每隔3次，從運(yùn)輸車中對(duì)混凝土進(jìn)行取樣，測(cè)定其流動(dòng)性經(jīng)時(shí)變化情況?；炷撂涠群吞?dāng)U度在O～I(xiàn)h內(nèi)均有一定的增大趨勢(shì)。采用聚羧酸系減水劑配制的混凝土，其流動(dòng)性往往在30min左右會(huì)產(chǎn)生一定幅度增大現(xiàn)象，所以對(duì)于商品混凝土，在設(shè)計(jì)初始坍落度值時(shí)應(yīng)考慮到這一點(diǎn)，避免浪費(fèi)外加劑，更重要的是避免流動(dòng)性過(guò)大帶來(lái)的泌水、離析等問(wèn)題。所配制混凝土的流動(dòng)性經(jīng)過(guò)6h后基本無(wú)損失（環(huán)境溫度30℃），這對(duì)混凝土的泵送施工和在鋼管內(nèi)部的頂升流動(dòng)十分有利。

4 鋼管混凝土拱施工質(zhì)量的評(píng)定結(jié)果

權(quán)威檢測(cè)機(jī)構(gòu)利用超聲、敲擊、鉆芯等綜合方法對(duì)鋼管混凝土拱的施工質(zhì)量進(jìn)行了全面檢測(cè)。結(jié)果表明：

（1）對(duì)選樣點(diǎn)進(jìn)行超聲法和敲擊法測(cè)試結(jié)果表明，所澆筑的中、東、西三根鋼管混凝土拱，其內(nèi)部混凝土與管壁之間不存在空隙，混凝土體密實(shí)、均勻。

（2）對(duì)鋼管拱內(nèi)部混凝土鉆芯取樣，測(cè)得其抗壓強(qiáng)度均為60.0MPa以上。

結(jié)束語(yǔ)

總而言之，作為拱橋施工中的主要材料之一的混凝土，其物理性能要隨著當(dāng)?shù)丨h(huán)境的變化而有所改變，做好減水劑處理工作，保證項(xiàng)目實(shí)施的穩(wěn)定性，促進(jìn)我國(guó)拱橋事業(yè)的長(zhǎng)足穩(wěn)定發(fā)展?！?/p>

參考文獻(xiàn)

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