公路橋梁C60混凝土的研制及工程應(yīng)用

李云明 張澤瑞 曹良桂 鄭龍能 劉旭剛

云南建投綠色高性能混凝土股份有限公司 云南 昆明 650501

1 工程概況

隨著云南經(jīng)濟(jì)的蓬勃發(fā)展，云南基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)進(jìn)入了快車道，公路橋涵施工越來(lái)越多，高強(qiáng)高性能混凝土經(jīng)常被應(yīng)用于公路橋梁的混凝土工程中。昆明市滇中新區(qū)嵩昆大道軍長(zhǎng)立交橋工程位于軍長(zhǎng)路與官軍路交會(huì)處，是連接滇中新區(qū)、嵩明城區(qū)、嵩明楊林經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)與職教基地的重要交通樞紐。該工程分東、西側(cè)2座主線橋及地面輔道東、西側(cè)2座輔道橋，東側(cè)主線橋中心線半徑23 020.9 m，橋面寬度12.75 m，共5聯(lián)，全長(zhǎng)408 m；西側(cè)主線橋中心線半徑22 994.2 m，橋面寬度12.75 m，共5聯(lián)，全長(zhǎng)408 m。軍長(zhǎng)立交橋主線橋及輔道橋上部結(jié)構(gòu)均采用鋼-混凝土組合梁結(jié)構(gòu)，橋面板采用C60預(yù)制高性能混凝土，板面混凝土厚0.24 m。

本工程板面混凝土具有強(qiáng)度等級(jí)高、厚度小、受內(nèi)部溫度應(yīng)力以及自身收縮應(yīng)力的影響較大等技術(shù)特點(diǎn)。為保證該工程混凝土的質(zhì)量，對(duì)混凝土技術(shù)研究、生產(chǎn)及澆筑施工提出了很高的要求。為此，本文采用玄武巖作為粗骨料，利用礦物摻合料技術(shù)配制出C60高強(qiáng)橋梁板面混凝土，并應(yīng)用于嵩昆大道軍長(zhǎng)立交橋工程上。經(jīng)實(shí)施，混凝土施工質(zhì)量良好，可為同類工程施工提供參考。

2 混凝土施工難點(diǎn)與要求

1）混凝土強(qiáng)度及強(qiáng)度保證率要求高。為實(shí)現(xiàn)高強(qiáng)度及質(zhì)量穩(wěn)定性，需采用玄武巖、東川河砂及P·O 52.5水泥等優(yōu)質(zhì)原材料，配制出滿足強(qiáng)度設(shè)計(jì)要求的C60公路橋梁板面混凝土。

2）橋面混凝土強(qiáng)度高、厚度薄，同時(shí)昆明晝夜溫差懸殊，溫度應(yīng)力以及自身收縮大。高強(qiáng)混凝土施工時(shí)必須采取合理的措施來(lái)降低水化溫升和里表溫差，有效減小混凝土收縮變形引起的應(yīng)力是控制該混凝土施工質(zhì)量的關(guān)鍵。

3）C60高強(qiáng)混凝土采用低水膠比，需通過(guò)高性能減水劑和礦物摻合料等，改善混凝土流動(dòng)度，提高保坍性能，同時(shí)避免水泥的水化熱在早期集中釋放，從而有效減少裂縫的產(chǎn)生。

3 C60橋面混凝土的研制

3.1 原材料

1）水泥。選用云南華新東駿P·O 52.5水泥，要求水泥質(zhì)量穩(wěn)定，強(qiáng)度、安定性、細(xì)度等指標(biāo)均符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范要求。

2）礦渣粉。采用昆鋼嘉華S75級(jí)礦渣粉，其需水量比、二氧化硫含量、細(xì)度、燒失量等都滿足標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范要求。

3）粗骨料。采用粒徑10～20 mm的連續(xù)級(jí)配玄武巖碎石，碎石顆粒級(jí)配良好，嚴(yán)格控制含泥量、壓碎指標(biāo)及針片狀含量等。

4）細(xì)骨料。采用東川河砂，細(xì)度模數(shù)為2.3～3.0，河砂質(zhì)地堅(jiān)硬、堅(jiān)固性好、含泥量低。

5）減水劑。選用 PCA-800聚羧酸高性能減水劑，外加劑性能指標(biāo)符合規(guī)范要求。

6）拌和用水采用自來(lái)水。

3.2 配合比設(shè)計(jì)

針對(duì)該工程C60橋面混凝土的技術(shù)難點(diǎn)和原材料特征，混凝土配合比設(shè)計(jì)的重點(diǎn)是保證C60橋面板混凝土的高強(qiáng)度、體積穩(wěn)定性以及工作性能等。設(shè)計(jì)混凝土的坍落度為180 mm±30 mm，擴(kuò)展度為500 mm±50 mm，且1 h坍落度經(jīng)時(shí)損失值小于10 mm。

1）根據(jù)混凝土工程結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度設(shè)計(jì)要求，采用P·O 52.5水泥、玄武巖骨料和低水膠比，以保證混凝土獲得較高的強(qiáng)度；采用礦物摻合料和高性能減水劑復(fù)摻技術(shù)，以改善混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作性能，同時(shí)減少或延緩高強(qiáng)混凝土初期的水化熱釋放，降低高強(qiáng)混凝土的開裂風(fēng)險(xiǎn)。

2）通過(guò)對(duì)不同砂石品種、水膠比、膠凝材料總量、各礦物摻合料摻量以及砂率等的試驗(yàn)優(yōu)化，最終確定了C60橋面混凝土的設(shè)計(jì)配合比，具體為：膠凝材料∶水∶水泥∶礦渣粉∶河砂∶玄武巖∶外加劑＝540∶145∶432∶108∶681∶1064∶8.1，砂率為39%，水膠比為0.27，設(shè)計(jì)密度2 430 kg/m3?；炷恋母黜?xiàng)性能滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和施工要求。

4 工程應(yīng)用

4.1 混凝土生產(chǎn)應(yīng)用

在C60橋面混凝土生產(chǎn)和施工過(guò)程中，施工現(xiàn)場(chǎng)混凝土取樣的性能測(cè)試結(jié)果顯示，混凝土拌和物的工作性、入模溫度和各齡期強(qiáng)度均滿足設(shè)計(jì)和施工要求?；炷涟韬臀锏暮鸵仔粤己?，抽檢坍落度在180～195 mm之間，擴(kuò)展度在520～550 mm之間，現(xiàn)場(chǎng)易于澆筑施工；混凝土入模溫度控制良好，抗壓強(qiáng)度滿足結(jié)構(gòu)強(qiáng)度設(shè)計(jì)要求，通過(guò)里表溫控措施和養(yǎng)護(hù)，混凝土施工質(zhì)量良好，沒(méi)有出現(xiàn)明顯的應(yīng)力裂縫。

4.2 施工質(zhì)量控制

1）原材料控制[1-5]。原材料質(zhì)量穩(wěn)定是保證混凝土及施工質(zhì)量的關(guān)鍵。本工程通過(guò)選用優(yōu)質(zhì)原材料配制C60橋面混凝土，生產(chǎn)中嚴(yán)格按照原材料技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行原材料進(jìn)場(chǎng)試驗(yàn)檢測(cè)，加強(qiáng)水泥膠砂、粉料進(jìn)場(chǎng)溫度、砂石含泥量等指標(biāo)的檢測(cè)，確保生產(chǎn)使用的原材料符合質(zhì)量技術(shù)要求，同時(shí)加強(qiáng)原材料的堆放管理等。

2）生產(chǎn)過(guò)程控制。生產(chǎn)前進(jìn)行原材料檢測(cè)，及時(shí)根據(jù)原材料的波動(dòng)調(diào)整生產(chǎn)配合比，并在生產(chǎn)中保持檢測(cè)頻率；同時(shí)要保證高強(qiáng)混凝土的攪拌時(shí)間，安排專人對(duì)出廠的每車混凝土工作性和出機(jī)溫度進(jìn)行檢測(cè)，并根據(jù)運(yùn)輸時(shí)間和工地入模溫度及時(shí)調(diào)整混凝土出機(jī)溫度和做出相應(yīng)措施，以保證C60公路橋梁混凝土的質(zhì)量和工作性。

3）混凝土澆筑施工控制。控制和降低混凝土入模溫度，澆筑時(shí)在施工現(xiàn)場(chǎng)安排技術(shù)人員監(jiān)測(cè)混凝土入模溫度，指導(dǎo)攪拌站出機(jī)溫度的控制，天氣炎熱時(shí)要采取降溫措施，保證入模溫度小于30 ℃?；炷涟韬臀飶某鰴C(jī)到澆筑完畢的時(shí)間不超過(guò)規(guī)定時(shí)間。

4）混凝土養(yǎng)護(hù)?；炷翝仓尚魏罅⒓磳?duì)混凝土暴露面進(jìn)行覆蓋，減少水分散失，混凝土硬化過(guò)程中采取溫控措施，減小混凝土內(nèi)部的溫度應(yīng)力收縮，監(jiān)測(cè)混凝土里表溫差不超過(guò)25 K，表面溫度與養(yǎng)護(hù)水溫差不超過(guò)20 K，潮濕養(yǎng)護(hù)時(shí)間不小于10 d，并預(yù)防因外界氣候條件變化帶來(lái)的影響。

5 結(jié)語(yǔ)

鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)連續(xù)梁橋比傳統(tǒng)的混凝土梁結(jié)構(gòu)自重輕，橋梁板面混凝土采用高強(qiáng)混凝土，能夠節(jié)省橋梁下部結(jié)構(gòu)及基礎(chǔ)材料用量，有利于提高橋梁結(jié)構(gòu)性能。在昆明市滇中新區(qū)嵩昆大道軍長(zhǎng)立交橋工程的C60橋面板混凝土施工中，針對(duì)混凝土強(qiáng)度高、厚度薄以及內(nèi)部溫度收縮應(yīng)力大的技術(shù)難點(diǎn)，通過(guò)配合比的設(shè)計(jì)優(yōu)化和原材料優(yōu)選，采用玄武巖骨料、礦物摻合料以及高性能減水劑，使配制出的C60混凝土強(qiáng)度達(dá)70 MPa以上，混凝土強(qiáng)度穩(wěn)定、保證率高。在工程應(yīng)用中，通過(guò)原材料、生產(chǎn)運(yùn)輸和施工養(yǎng)護(hù)等過(guò)程控制，保證了混凝土的施工質(zhì)量。同時(shí)，通過(guò)溫控和養(yǎng)護(hù)措施，避免溫度應(yīng)力收縮裂縫的產(chǎn)生，取得了良好的應(yīng)用效果和經(jīng)濟(jì)效益。