C50T型梁機(jī)制砂泵送混凝土的配制與應(yīng)用研究

周濤

【摘要】結(jié)合遵義市南環(huán)高速施工現(xiàn)場(chǎng)的原材料情況，進(jìn)行了C50 T梁機(jī)制砂泵送混凝土配合比設(shè)計(jì)與優(yōu)化，并探討了相關(guān)施工工藝。研究結(jié)果表明，通過原材料的質(zhì)量控制和配合比的優(yōu)化設(shè)計(jì)，使用工程所在地的原材料可以配制出泵送效果良好，強(qiáng)度滿足施工要求的 C50 T梁混凝土，并成功應(yīng)用于落泮溪大橋工程。

【關(guān)鍵詞】機(jī)制砂；泵送T梁混凝土；配制；應(yīng)用

1、工程概況

貴州省遵義市樂理至冷水坪高速公路（即南環(huán)高速），全長(zhǎng)53.5公里，橋隧比41.83%，是遵義市高速公路的重要組成部分，建成通車后，遵義市城區(qū)外環(huán)將形成一條約130公里的“閉環(huán)”。落泮溪大橋主橋中心樁號(hào)為K18+405，上部結(jié)構(gòu)為4×40m的C50預(yù)應(yīng)力混凝土T梁+（65+120+65）m的 C50預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)箱梁+3×40m 的C50預(yù)應(yīng)力混凝土T梁，采取現(xiàn)澆的方式進(jìn)行施工。工程所在地與現(xiàn)場(chǎng)攪拌站之間距離較遠(yuǎn)，路況復(fù)雜；砂石材料含泥量高、粒形較差、針片狀含量較高、級(jí)配不合理；為保證7d張拉強(qiáng)度，要求混凝土具備早強(qiáng)、凝結(jié)時(shí)間適宜的特性；施工無作業(yè)平臺(tái)，要求混凝土可以一次泵送110m，同時(shí)杜絕堵管現(xiàn)象，這要求混凝土具備良好的工作性能和力學(xué)性能，給混凝土的配制帶來了巨大挑戰(zhàn)。

針對(duì)落泮溪大橋的特殊情況，本文結(jié)合工程所在地的相關(guān)原材料，對(duì)C50T型梁機(jī)制砂泵送混凝土的配合比進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。同時(shí)，為保證所澆筑T梁的質(zhì)量，對(duì)施工過程控制及混凝土養(yǎng)護(hù)制度進(jìn)行了研究。

2、原材料及試驗(yàn)方法

2.1原材料

1）水泥：海螺P.O 42.5水泥，其技術(shù)指標(biāo)滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。

2）粉煤灰：重慶萬電的I級(jí)粉煤灰，其技術(shù)指標(biāo)滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。

3）硅灰：浩通的加密硅灰，其技術(shù)指標(biāo)滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。

4）粗骨料：南環(huán)高速三標(biāo)自產(chǎn)的粒徑為5-20mm的連續(xù)級(jí)配碎石。

5）細(xì)骨料：南環(huán)高速三標(biāo)自產(chǎn)的機(jī)制砂，細(xì)度模數(shù)為3.0，MB值為0.5，0.075mm以下顆粒為11.7%。

6）外加劑：自產(chǎn)高保坍型復(fù)合外加劑，固含量為27%，減水率為30%。

2.2試驗(yàn)方法

混凝土拌合物的工作性能按照《普通混凝土拌合物性能試驗(yàn)方法》GB/T50080-2016進(jìn)行，測(cè)定混凝土坍落度和擴(kuò)展度?；炷恋牧W(xué)性能按照《普通混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)方法》 GB/T50081-2002進(jìn)行，試件尺寸為150mm×150mm×150mm，經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)3d、7d和28d后，測(cè)定相應(yīng)齡期的強(qiáng)度。

3、混凝土配合比設(shè)計(jì)

按照混凝土配合比的相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范，混凝土的配制強(qiáng)度應(yīng)達(dá)到59.9MPa。預(yù)制T型梁的截面面積較小，鋼筋布置較密，采取泵送施工，使得混凝土的澆筑難度較大，故要求混凝土具備良好的工作性能[4-5]。

見表1 混凝土的工作性與強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果

3.1 水膠比的影響

由表1可知，隨著水膠比從0.31增加到0.34，混凝土的坍落逐漸增加，水膠比為0.33時(shí)，倒筒時(shí)間為最低值3.1s，表明水膠比為0.33時(shí)混凝土工作性能最佳。從圖1可以看出，隨著水膠比的降低，混凝土的強(qiáng)度逐漸增加，混凝土的7d強(qiáng)度均能達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度，滿足7d張拉要求。綜合考慮混凝土的工作性能、強(qiáng)度和經(jīng)濟(jì)性，優(yōu)選水膠比為0.33。

3.2 砂率的影響

由表1可知，隨著砂率在42%-46%增加時(shí)，混凝土的工作性能得到改善，但砂率增加50%時(shí)，混凝土的工作性能下降，混凝土粘度增大。由圖2可知，隨著砂率的增加，混凝土的強(qiáng)度先增加后降低，但整體變化不大。這是因?yàn)椋S著砂率的增加，混凝土中的石粉含量增加，在混凝土水化的早期發(fā)揮填充作用，增加了混凝土的強(qiáng)度；而水化后期，對(duì)于強(qiáng)度較高的混凝土，隨著石粉含量的增加，混凝土的強(qiáng)度又會(huì)有所降低。結(jié)合強(qiáng)度數(shù)據(jù)結(jié)果，優(yōu)選砂率范圍為44-46%。

3.3硅灰摻量的影響

硅灰含有大量的不定形二氧化硅，粒徑極小，具有較強(qiáng)的膠結(jié)力。硅灰摻入混凝土?xí)r，可以增加混凝土內(nèi)部的粘聚力，改善混凝土的工作性能。同時(shí)，由于硅灰顆粒極細(xì)，可以發(fā)揮微集料填充效應(yīng)，作為火山灰質(zhì)膠凝材料可以發(fā)揮火山灰效應(yīng)，硅灰摻入混凝土可以顯著提高各齡期的強(qiáng)度[5]。由表1可知，硅灰摻量為0-10%時(shí)，隨著摻量的增加，混凝土的坍落度和擴(kuò)展度先增加后降低，摻加5%的硅灰時(shí)，倒筒時(shí)間為最低值3.1s，較未摻硅灰及摻加10%的硅灰有顯著提高，表明硅灰摻量為5%時(shí)，可顯著提高混凝土的工作性能。從強(qiáng)度數(shù)據(jù)來看，摻加硅灰可以顯著改善混凝土各齡期的強(qiáng)度。

4、工程應(yīng)用及過程控制

結(jié)合以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果，優(yōu)選的施工配合比如表2所示。

表2 優(yōu)選的混凝土配合比

將以上配合比用于落泮溪大橋混凝土的生產(chǎn)，所配制的混凝土倒筒時(shí)間為5±1s左右，坍落度為230±10mm，擴(kuò)展度為630±10mm，2h坍損<20mm，所配制的混凝土工作性能良好，能滿足泵送要求，施工過程中未出現(xiàn)堵管現(xiàn)象?，F(xiàn)場(chǎng)留樣的混凝土試塊7d強(qiáng)度均能達(dá)到設(shè)計(jì)要求，強(qiáng)度最高為56.4 MPa，最低為52.7 MPa，平均值為55.2 MPa。T梁表觀質(zhì)量良好，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)回彈檢測(cè)，其強(qiáng)度值為55.8 MPa，。

由于機(jī)制砂原材料波動(dòng)較大，在配制及施工時(shí)，除嚴(yán)格按照普通砂混凝土的施工工藝要求外，還需注意過程控制及混凝土的養(yǎng)護(hù)。嚴(yán)格控制機(jī)制砂的細(xì)度模數(shù)、石粉含量及MB值。延長(zhǎng)混凝土攪拌時(shí)間，采用雙臥軸強(qiáng)制式攪拌機(jī)拌和，攪拌時(shí)間控制在90-120s，提高混凝土的保水性與粘聚性。在澆筑過程中，采用分層連續(xù)推移的方式，并輔以附著式振搗器側(cè)振及振搗器振搗。早期采取噴灑養(yǎng)護(hù)劑養(yǎng)護(hù)，后期采用霧化水噴淋養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)時(shí)間為14 d。

結(jié)論：

通過配合比優(yōu)化設(shè)計(jì)，使用機(jī)制砂可以配制出工作性能滿足泵送要求的C50 T型梁混凝土，并成功應(yīng)用于落泮溪大橋。通過現(xiàn)場(chǎng)試塊強(qiáng)度及回彈數(shù)據(jù)，可以得知混凝土的早期強(qiáng)度滿足張拉要求；

施工工藝和養(yǎng)護(hù)條件會(huì)影響C50 T型梁的外觀和使用性能，需加強(qiáng)原材料的質(zhì)量控制，采用科學(xué)合理的攪拌、澆筑和養(yǎng)護(hù)措施。

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