高性能混凝土在預(yù)制箱梁中的應(yīng)用

關(guān) 耀

（山西路橋建設(shè)集團有限公司陽泉分公司，山西 陽泉 045000）

1 高性能混凝土的概念及特點

高性能砼是一種新型高技術(shù)混凝土，是在大幅度提高性能的基礎(chǔ)上采用現(xiàn)代混凝土技術(shù)制作的混凝土。它以耐久性作為設(shè)計的主要指標(biāo)，針對不同用途要求，對耐久性、工作性、適用性、體積穩(wěn)定性和經(jīng)濟性等性能重點予以保證。

高性能砼具有高強度、高塑性、高耐久性、高彈性模量、低滲透性，且具有自密實、高流動性能等特點的混凝土。

高性能混凝土在配置上的特點是采用低水膠比，選用優(yōu)質(zhì)原材料，且必須摻加足夠數(shù)量的礦物細摻料和高效外加劑?；钚缘V物摻合料可調(diào)整混合料中水泥顆粒的級配，起到增密、增塑、減水效果，改善骨料界面效應(yīng)，提高混凝土綜合性能；微硅粉在混凝土中的應(yīng)用，受到了技術(shù)進步和社會經(jīng)濟因素的有力促進；高效減水劑是高性能混凝土的特征組分。

2 高性能混凝土的配制

實踐表明，采用水泥、硅粉和粉煤灰及減水劑配制出滿足各方面要求的高性能混凝土，將混凝土施工的靈活、快速和經(jīng)濟的優(yōu)點提高到一個新的水平。

2.1 硅粉

硅粉能高度分散于混凝土中，填充在水泥顆粒之間而提高密實度，同時微硅粉具有很高的活性，能更快、更全面地與水泥水化產(chǎn)生的氧氫化合物反應(yīng)。微硅粉水化形成的富硅凝膠強度高于Ca（OH）2晶體，與水泥水化凝膠C－S－H共同工作。微硅粉是一種超細粉末物質(zhì)，用于混凝土中能填充顆?？障?，提高體積密度和降低孔隙率。同時微硅粉在混凝土中具有火山灰反應(yīng)，其之所以提高混凝土的強度，關(guān)鍵在于提高了水泥漿體與骨料之間的黏結(jié)強度，能降低泌水，防止水分在骨料下表面聚集，從而提高界面過渡區(qū)的密實度和減小界面過渡區(qū)的厚度。微硅粉的粒徑比水泥顆粒要小100倍，填充于水泥顆粒的空隙之間，其效果如同水泥顆料填充在骨料之間一樣，增加混凝土的密實度。硅微粉是一種物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)均十分穩(wěn)定的中性無機填料，不含結(jié)晶水、不參與固化反應(yīng)、不影響反應(yīng)機理；硅微粉粒度大小分布合理、致密性強、硬度大、耐磨性能好，可大幅度提高固化物的抗拉、抗壓、抗沖擊強度和耐磨性能，能改變膠黏性和增加阻燃性能，能降低固化反應(yīng)的放熱峰溫度，降低固化物的線膨脹系數(shù)和固化物的收縮率，從而消除內(nèi)應(yīng)力，防止開裂。由于硅微粉的粒度細分布合理，能有效地減少和消除沉淀分層現(xiàn)象。

2.2 水泥

根據(jù)水泥強度與砼強度匹配原則，水泥強度應(yīng)為配制砼強度的0.9~1.5倍，C50砼可采用42.5級或52.5級水泥配制。

2.3 細集料

一般情況下，含泥會加大混凝土的用水量，增大干縮，降低強度和耐久性，細度模數(shù)Mx＜2.6時，配制混凝土的需水量會增加。擬采用GB/T14684—2001標(biāo)準(zhǔn)中Ⅰ級標(biāo)準(zhǔn)（Q泥＜3.0%，Q云母＜2.0%，Q輕＜1.0%，Q4.75＜5%，空隙率＜47%，Mx2.6~2.9Ⅱ區(qū)中砂），采用的水洗河砂試驗技術(shù)指標(biāo)為Mx=2.82，Q泥=1.9%，Q云母=1.5%。

2.4 粗集料

在顆粒形狀相同的條件下，顆粒強度與其粒徑成反比，加工粒徑越小，骨料的內(nèi)部缺陷越少，在砼中的受力越均勻。顆粒強度越高，粒形接近立方體，受力狀況越好，用其生產(chǎn)的砼強度逐漸趨近或超過粗骨料強度，石料強度宜大于砼強度等級的1.5倍。擬試驗采用石灰?guī)r骨料，巖石強度82.0 MPa，壓碎指示值≤12.0%，Q泥≤0.5%，Q針片＜5%（GB/T14685—2001Ⅰ級標(biāo)準(zhǔn)）。

2.5 外加劑

因水泥適應(yīng)性良好，高效粉狀減水劑堿水率β≥18%。擬采用：①黃騰UNF-Ⅱ高效減水劑，水泥凈漿摻0.7%時流動度250 mm；②科寧ADD-NS高效減水劑。

2.6 外摻料

高強混凝土設(shè)計水灰比一般較小（≤0.4），在水泥混凝土中水泥是不能完全水化的，未水化水泥在砼結(jié)構(gòu)中相當(dāng)于只起填充作用，所以在配制強度較高的高性能砼中，一般摻適量超細粉末狀礦物活性材料，如硅粉、優(yōu)質(zhì)粉煤灰來置換部分水泥。

3 高性能混凝土的配合比設(shè)計

（應(yīng)用于預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁，基本依據(jù)JTJ055—2000）

（1）配制強度：fcuo=fcu.k+1.645·σ=59.9 MPa。

（2）參數(shù)選擇：入模塌落度 T=90～110 mm，Mwo=220 kg/m3。外加劑減水率β=20%，Mw=Mwo（1-β）=176 kg/m3；水灰比：52.5級水泥、富余系數(shù)取 γ=1.03，fce=54.0，w/c=0.4、mc=440 kg/m3；42.5 級水泥、富余系數(shù)取 γ=1.13，fce=48.0，w/c=0.36，mc=489 kg/m3；砂率 SP：以普通砼查表選擇為基礎(chǔ)，提高10%~20%，SP=32（1+10%~20%）=35~38%；容重CP取2 500 kg/m3

（3） 基準(zhǔn)配合比參數(shù)：52.5 級水泥：Mwo176 kg/m3，W/C=0.40，Mco=440 kg/m3，SP=35%，Mcp=2 500 kg/m3，msi取 4%、6%、8%，mF取8%、10%、12%。

4 高性能混凝土應(yīng)用到預(yù)應(yīng)力箱梁中的施工工藝

鋼模板拼裝前用刨光機進行打磨處理，保證模板表面光滑、平整、直順，拼接處無臺階，側(cè)模接縫處、側(cè)模和底模接縫處采用海綿條嵌塞，以免漏漿。箱梁內(nèi)模采用組合鋼模，外包一層塑料布，以利脫模。

箱梁的臺座表面平整，跨中設(shè)置向下1 cm的預(yù)拱度，兩端頭1.5 m長范圍內(nèi)，原地面以下澆注60 cm厚的C20混凝土，用4層磚漿砌，3 cm厚砂漿抹面。臺座每隔1 m預(yù)留一道孔，作為對拉螺栓的通道。臺座長度20.6 m，寬度0.89 m。

預(yù)制20 m箱梁采用流動性高、密實度好的高性能砼混凝土，砼拌制采用二次投料法的攪拌工藝。采用JS1000型強制式攪拌機拌和，施工中嚴(yán)格控制各種材料計量和拌和時間、外摻劑的比例。每盤混凝土所用水泥100 kg，水泥、各種外加劑通過標(biāo)定的臺稱稱量，硅粉摻量為水泥劑量的6%，粉煤灰摻量為水泥劑量的10%，減水劑摻量為水泥劑量的1%。水泥、外加劑安排專人負責(zé)上料?；旌狭习韬蜁r間：干料干拌不少于45 s，加水后拌和45 s，再加減水劑拌和60 s，累計拌和時間2.5 min，由8 m3混凝土罐車運輸混凝土。

箱梁混凝土采用水平一次澆筑完成?；炷劣扇斯づ浜系踯嚨趿隙啡肽?。振搗方式為插入式振搗器和附著式振動器配合進行，附著式振動器間距為2.5 m，其功率為1.1 kW，振頻2 850次/min，開振時間5 s。插入式振搗棒振搗要快插慢拔，將混凝土與鋼模表面的空氣充分排出，以無氣泡溢出、表面出漿為宜。在波紋管上方不得直接振搗，以避免其變位和破損，造成漏漿使張拉困難。負彎矩齒板處和錨墊板位置使用30型振搗棒振搗。施工中機具設(shè)備有備用件，主要（如發(fā)電機、振搗器等）以應(yīng)對突發(fā)事件的發(fā)生。頂板砼澆筑完成一段，用木槎進行收面、拉毛一段。

（1）拆模：拆除內(nèi)模以砼達到終凝時間為宜，側(cè)模和端模在澆筑完混凝土24 h以后拆模。

（2）模板拆除后即可進行灑水養(yǎng)護。混凝土養(yǎng)護派專人進行，頂板采用土工布覆蓋灑水養(yǎng)護，腹板處粘貼一層塑料薄膜覆蓋，每隔一段時間灑水一次，保證腹板表面始終保持濕潤。當(dāng)箱梁混凝土強度達到90%以上時，方可張拉正彎矩區(qū)預(yù)應(yīng)力鋼束，壓注水泥漿并及時清理箱梁底板通氣孔。

5 結(jié)束語

近幾年來，國內(nèi)運用高性能混凝土成功解決了預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁強度問題而帶來的路橋行業(yè)難題。高性能混凝土能更好地滿足結(jié)構(gòu)功能要求和施工工藝要求，運用到預(yù)應(yīng)力混凝土梁橋中能最大限度地延長箱梁結(jié)構(gòu)的使用年限，降低工程造價，可大力推廣。

[1]公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范（JTJ041—2000），人民交通出版社，2000年.

[2]《公路工程試驗規(guī)程匯編》，人民交通出版社，2003年.

[3]《公路工程水泥及水泥混凝土試驗規(guī)程》（TJTE30—2005），人民交通出版社.

[4]《高性能混凝土》，化學(xué)工業(yè)出版社，2006年9月1日.