C80超長保坍自密實混凝土配合比設計施工技術研究

楊 朋,夏 銀,馮 青

（1.貴州路橋集團有限公司,貴州 貴陽 550001; 2.貴州科筑創(chuàng)品建筑技術有限公司,貴州 貴陽 550001）

0 引言

該文根據(jù)混凝土的施工工藝及相關的技術規(guī)范設計了C80自密實超長保坍混凝土配合比，根據(jù)基準配合比調整了混凝土的工作性能。在滿足工作性能的基礎上調整了混凝土的保坍時間，根據(jù)保坍時間、工作性能、抗壓強度確定合理的施工配合比，混凝土的各項指標完全滿足倒灌式施工工藝的要求。

1 項目概況及混凝土施工工藝

1.1 項目概況

（1）凱里同心村2號大橋為獨塔鋼管混凝土斜拉橋，全橋長176 m，寬29 m（該橋的結構布置為：2.5 m寬度人行道+10 m寬度的車行道+4.5 m應力拉索區(qū)+10 m寬度的車行道+2.5 m寬度的人行道），主跨+邊跨=97 m+62.5 m，主跨拉索采用單索面，邊跨拉索采用雙索面。

（2）將同心村2號橋進行改造：原橋索塔拆除，重新安裝新索塔，新索塔外觀與原索塔相同，但鋼管壁厚改用34 mm，且在原索塔與新索塔拼接的7 m范圍內索塔鋼管截面增大到1 940 mm，改造后新索塔的承載能力較原橋索塔提高60%。利用原橋主梁，在主跨范圍內，增加縱橫梁，提高原主梁抗扭剛度。

（3）主塔為三肢鋼管立柱，邊跨單根鋼管混凝土用量約為73.6 m3，主跨鋼管混凝土用量約為76.8 m3，主塔三根鋼管立柱混凝土總用量約224 m3?；炷猎O計要求為C80自密實混凝土。

1.2 混凝土施工工藝

（1）鋼管內混凝土采用泵送頂升澆筑法進行，泵送頂升時在鋼管接近橋面約1.6 m標高位置預留混凝土材料的進口，輸送泵的泵管直接與該進料口連接，由輸送泵將混凝土自下而上泵入橋梁主塔的鋼管內。

（2）主塔每根肢管灌注混凝土時須連續(xù)灌注，由于主塔高度最高達56.6 m，混凝土泵送時為避免堵管及管壓不足等可能出現(xiàn)的情況，施工時在距離塔底約32 m處設置一備用進料口，當管壓不足時立即啟用備用進料口進行混凝土的泵送施工。

2 配合比設計

2.1 設計依據(jù)

（1）《自密實混凝土應用技術規(guī)程》（JGJ/T283—2012）[1]。

（2）《普通混凝土配合比設計規(guī)程》（JGJ55—2011）[2]。

（3）《公路橋涵施工技術規(guī)范》（JTG/T3650—2020）[3]。

（4）《混凝土外加劑技術實用大全》。

（5）同心村2號大橋主塔混凝土泵送施工方案。

2.2 設計參數(shù)要求

（1）強度指標：≥92 MPa。

（2）坍落度指標：≥270 mm。

（3）擴展度指標：650~755 mm。

（4）保坍時間：10 h內無坍落度及擴展度損失。

（5）坍落度倒筒時間：≤3 s，6 h坍落度倒筒時間：≤5 s。

（6）工作性能：流動性、黏聚性、保坍性、保水性、包裹性能良好，無離析、無抓底[4]。

2.3 原材料選擇

總體選取原則：材料質量穩(wěn)定，技術成熟，具有實用先例，就地取材，樣品易取易得。

2.3.1 水泥選擇

目前建筑工程市場52.5級水泥應用并不廣泛，大部分水泥廠沒有生產(chǎn)52.5級水泥，需要單獨定制化加工。經(jīng)市場調研：貴陽海螺水泥市場應用廣泛，擬選擇該水泥開展對比試驗。

2.3.2 砂石材料選擇

經(jīng)調查，湄潭縣江北料場砂石材料極為穩(wěn)定，巖石母材強度140 MPa左右，擬選取該料場開展對比試驗。

2.3.3 硅灰選擇

在高強超大流態(tài)混凝土中摻加一定數(shù)量硅灰可有效提高混凝土的強度，降低混凝土的黏性，便于混凝土的施工，擬選取貴州路橋沿河沙坨特大橋項目使用的成都恒瑞源環(huán)保材料有限公司生產(chǎn)的硅灰。

2.3.4 摻和料選擇

在高強超大流態(tài)混凝土中摻加一定數(shù)量的摻合料，可以改善混凝土的工作性能及耐久性，一般來說配制高強混凝土應使用活性較好的礦物摻合料，擬選擇貴州路橋沿河沙坨特大橋項目使用效果不錯的供應商成都恒瑞源環(huán)保材料有限公司生產(chǎn)的微珠粉煤灰。

2.4 原材料質量要求

（1）巖石母材：巖石的抗壓強度與混凝土強度之比不應小于1.5，即針對C80混凝土應不小于120 MPa，堿活性滿足要求。

（2）粗骨料：最大公稱粒徑≤16 mm，針片狀顆粒含量≤7%，含泥量（重量比） ≤0.5%，泥塊含量（重量比）≤0.25%，壓碎指標≤10%，級配合格。

（3）細骨料：亞甲藍值≤0.5，細度模數(shù)≤2.9，0.075 mm以下含量10%左右，壓碎值≤10，級配合格。

（4）水泥：滿足GB175—2007要求。

（5）硅灰：滿足GB/T18736—2017要求。

（6）微珠：滿足GB/T1596—2017中Ⅰ類要求。

（7）減水劑：滿足GB8076—2008聚羧酸高性能減水劑要求，同時要求超長保坍時間6 h（6 h內無坍落度損失及擴展度損失），減水率大于35%。

2.5 原材料檢驗結果

（1）巖石母材檢驗結果：抗壓強度130 MPa 左右，無堿活性。

（2）粗骨料：針片狀含量0.8%，含泥量0.3%，泥塊含量0.0%，壓碎值8.1%。

（3）細骨料：亞甲藍值0.4，細度模數(shù)2.8，壓碎值8.2%，0.075 mm以下含量4.5%，級配合格。

（4）水泥：初凝時間180 min，終凝時間240 min，安定性合格，比表面積368 kg/m2，3天抗折強度5.1 MPa，28天抗折強度8.4 MPa，3天抗壓強度29.7 MPa，28天抗壓強度55.3 MPa，氯離子含量0.027%，堿含量0.60%。

（5）硅灰：氯離子含量0.074%，3天活性指數(shù)92%，7天活性指數(shù)98%，28天活性指數(shù)119%。

（6）微珠粉煤灰：需水量比90%，燒失量1.87%，28天活性指數(shù)119%[5]。

（7）減水劑：減水率41%，7天抗壓強度比159%，28天抗壓強度比155%[6]。

2.6 混凝土配合比設計

（1）選擇基準混凝土配合比，根據(jù)試驗結果調整其工作性能：

1）C80自密實混凝土基準配合比工作性能調試數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 基準配合比數(shù)據(jù)表

2）結論：混凝土偏稠，倒筒時間偏長，坍落度偏小，包裹性能一般，擬通過減少水泥用量，增加硅灰和微珠粉煤灰的用量以降低混凝土的稠度，減少小碎石用量，增加中碎石用量從而降低碎石的比表面積，改善混凝土的包裹性能。

（2）根據(jù)基準配合比，調整水膠比從0.25增加至0.31對比混凝土的強度及工作性能，試驗數(shù)據(jù)如表2。

表2 混凝土工作性能及強度對比表

1）水膠比與混凝土強度關系曲線如圖1。

圖1 水膠比與混凝土抗壓強度關系圖

2）結論：水膠比0.25、0.27、0.29三個配合比混凝土28天抗壓強度均能滿足試配強度的要求；水膠比0.31配合比混凝土28天抗壓強度不能滿足試配強度的要求；水膠比0.25的配合比混凝土過于黏稠，不宜選用；四個配合比混凝土保坍時間均只能達到3 h，達不到6 h。擬選擇水膠比0.27的混凝土配合比，通過調整減水劑的配比調整混凝土的保坍時間。

（3）混凝土保坍時間調整如表3。

表3 混凝土保坍時間調整表

結論：1#配合比保坍時間在3~6 h，2#配合比保坍時間6~9 h，3#、4#配合比保坍時間大于9 h。因此選擇2#配合比對應的減水劑保坍時間滿足施工要求。

2.7 確定施工配合比

根據(jù)混凝土工作性能、強度、保坍時間確定施工配合比如表4。

表4 選定的施工配合比表

3 總結

（1）C80超長保坍自密實混凝土配合比設計滿足泵送頂升法施工工藝的技術要求，混凝土在自重及泵送頂升施工過程中受到較大的壓力，相對于混凝土從上往下澆筑，混凝土更加密實，不需人工振搗，消除了人工因素對混凝土質量的影響。

（2）混凝土采用泵送頂升法進行澆筑，該C80自密實混凝土為超大流態(tài)，不能簡單以混凝土重量推定施工的難度，流態(tài)物質的壓強與總重量沒有關系，與澆筑結構物的直徑?jīng)]有關系，而是取決于泵送高度、混凝土與管壁的摩擦力以及混凝土的黏聚性。

（3）混凝土的保坍時間根據(jù)單次聯(lián)系澆筑混凝土的總時間確定，必須保證單次澆筑混凝土的總時間內混凝土沒有坍落度及擴展度損失。

（4）聚羧酸高性能減水劑保坍時間必須在6 h以上，減水率必須達到35%，方能滿足要求。

（5）針對高強混凝土，非標準試模與標準試模在規(guī)范上沒有強度換算系數(shù)，必須選用邊長15 cm的標準試模開展試驗工作。

（6）壓高強混凝土的壓力機必須墊鋼板，鋼板的硬度必須滿足規(guī)范要求。

（7）該技術為超高強、超大流態(tài)混凝土配合比設計提供參考和借鑒，證明了混凝土泵送頂升澆筑法施工工藝技術完全可行。