重混凝土在大橋橋梁板配重中的應(yīng)用研究

李 鋒,方增輝

(浙江省舟山市大昌預(yù)拌混凝土有限公司,浙江 舟山 316013)

重混凝土在大橋橋梁板配重中的應(yīng)用研究

李 鋒,方增輝

(浙江省舟山市大昌預(yù)拌混凝土有限公司,浙江 舟山 316013)

主要介紹了重混凝土所用重骨料的選擇原則及方法,闡述了用鐵砂代替細(xì)骨料且達到重混凝土設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)和用鐵礦石碎石代替粗骨料且達到重混凝土設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)的計算方法和思路,在經(jīng)濟和技術(shù)方面能夠達到理想的效果。

重骨料；重混凝土；配重；密度；配合比

普通混凝土表觀密度一般在2 320～2 450 kg/m3之間,而重混凝土表觀密度須在2 800 kg/m3以上。對普通混凝土來說,原材料的密度已經(jīng)比較熟悉,且變化不大,使用重量法進行配合比設(shè)計還是比較準(zhǔn)確的,而且在設(shè)計過程中無須過多地考慮密度,只須考慮和易性和強度。但對于重混凝土來說,原材料的密度相差很大,原始積累的資料又很少,配合比設(shè)計再用重量法顯然很難達到設(shè)計要求,因此應(yīng)采用體積法[1],這樣在技術(shù)上和經(jīng)濟上比較合理。橋梁工程中經(jīng)常需要用重混凝土來配制大橋橋面板,以平衡橋面板的重量,即配重。

1 工程概況

某國家重點工程跨海大橋配重用混凝土預(yù)制橋梁板,設(shè)計強度C30,坍落度(170±30) mm,重混凝土密度要求3 100 kg/m3,方量約800 m3。

2 原材料選擇

1)普通原材料選擇

海螺P.O 42.5普通硅酸鹽水泥,密度3.0 g/cm3；長江河砂,密度2.60 g/cm3,細(xì)度模數(shù)2.60；搏思通 BST-CPA聚羧酸外加劑,摻量1.0%左右。

2)重骨料的選擇

由于重骨料對重混凝土的密度影響至關(guān)重要,也是最不容易選擇的材料,其選取原則要求表觀密度大、價格低、貨源易得,見表1。

3 配合比設(shè)計思路和原則

配制重混凝土必須以達到設(shè)計密度為首要目標(biāo),并按以下思路進行試配：

表1 重骨料及普通材料的密度及價格

1)為了充分利用重骨料的較大密度,又考慮到重骨料價格非常高,幾乎是普通砂石的10～20倍,是水泥的3～4倍,所以試驗時應(yīng)以混凝土設(shè)計密度達到時的最少重骨料摻入量為宜。

2)水的密度最小,應(yīng)盡量選用低用水量,以降低水對混凝土密度的影響。

3)水泥的用量以滿足重混凝土強度及和易性為原則[2]。

4)減水劑的用量以滿足凝結(jié)時間和減少坍落度損失為原則[3]。

4 配合比試驗

4.1 用普通鐵砂代替細(xì)骨料

重混凝土的重骨料密度較大,應(yīng)用體積法進行計算,由于普通鐵砂價格較低,首先設(shè)想以普通鐵砂代替細(xì)骨料,達到重混凝土的密度。經(jīng)過多次試拌,以達到設(shè)計密度的最小普通鐵砂摻量為原則,最佳摻量為細(xì)骨料體積的85%。試配配合比見表2,試配配合比試驗結(jié)果見表3。試驗時混凝土有離析現(xiàn)象,泌水,保水性差,而坍落度、擴展度損失不大。主要原因是該普通鐵砂含鐵量低,顆粒粗糙,不易被水泥漿裹漿,因此,混凝土流動性也差。根據(jù)表1、表2計算,每方混凝土原材料成本是1 500元/m3。

4.2 用鐵鋼珠砂代替細(xì)骨料

使用普通鐵砂代替的重混凝土工作性、流動性差,很難應(yīng)用到工程上,于是又選了價格高些,但含鐵量較高,密度為6.95 g/cm3,顆粒表面圓滑,外觀像鋼珠的鐵鋼珠砂。經(jīng)多次試拌,以達到設(shè)計密度的最小鐵鋼珠砂摻量為原則,最佳摻量為57.5%細(xì)骨料體積。試配配合比見表4,試配配合比試驗結(jié)果見表5。試驗時混凝土和易性較好,有輕微離析現(xiàn)象,坍落度損失較小,混凝土密度達到設(shè)計要求。根據(jù)表1、表4計算,每方混凝土原材料成本是2 189元/m3,成本較高。

表2 試驗配合比一 kg/m3

表3 試配配合比試驗結(jié)果一

表4 試配配合比二 kg/m3

表5 試配配合比試驗結(jié)果二

4.3 用鐵礦石代替粗骨料

由于鐵鋼珠砂代替制成的重混凝土成本較高,因此又嘗試找到用鐵礦石制成的鐵礦碎石,其最大粒徑為31.5 mm,外形級配同普通碎石,密度為4 400 kg/m3,堆積密度2 430 kg/m3,顆粒級配見表6。經(jīng)多次試拌,以達到設(shè)計密度的最小鐵礦碎石摻量為原則,最佳摻量為100%代替普通碎石。試配配合比見表7,試配配合比試驗結(jié)果見表8。試驗時

混凝土和易性好,無離析,坍落度損失很小,混凝土密度達到設(shè)計要求。計算每立方重混凝土的原材料成本為1 807元,比用鐵鋼珠砂代替方法,原材料省382元/m3,而且重混凝土出機和易性更好,無泌水。相對于使用鐵鋼珠砂,它用袋裝,攪拌時還需拆包,人工費、拆包速度都是問題。比較3種重骨料攪拌重混凝土的質(zhì)量及價格等因素,最終選用鐵礦碎石代替粗骨料、普通河砂作為細(xì)骨料生產(chǎn)重混凝土。

表6 鐵礦碎石顆粒級配

表7 試配配合比三 kg/m3

表8 試配配合比試驗結(jié)果三

5 工程應(yīng)用情況

該工程在冬季施工,施工地點在租用的海邊造船廠碼頭,運輸距離約1 h車程。配合比設(shè)計時,測試了1 h坍落度損失,經(jīng)時損失很小,澆筑時重混凝土工作性能良好。需要注意的是由于重混凝土中的原材料鐵礦碎石密度大,澆筑振搗時不能過振,以免鐵礦碎石下沉,造成重混凝土各種原材料分布不均勻,影響施工質(zhì)量。另一個問題是攪拌階段,由于重混凝土容重近3 200 kg/m3,比普通混凝土重近40%,對攪拌的各種機械設(shè)備都是一種考驗,可采用減量生產(chǎn)的方法,攪拌的方量為設(shè)計方量的2/3,混凝土運輸也要減量裝運,會增加生產(chǎn)成本?，F(xiàn)場檢測重混凝土密度最低3 040 kg/m3,平均3 109 kg/m3,混凝土強度最低35.2 MPa,平均43.1 MPa?；炷凉ぷ餍阅芰己?施工順利,且節(jié)約原材料成本30萬元。

6 結(jié) 語

1)重混凝土由于骨料密度大,各種材料密度相

差大,配合比設(shè)計時應(yīng)使用體積法計算。

2)重混凝土設(shè)計思路一般應(yīng)用重細(xì)骨料(如鐵鋼珠砂)或重粗骨料(如鐵礦石)代替普通骨料,以達到設(shè)計要求。如果設(shè)計要求密度很大,應(yīng)粗、細(xì)骨料都代替應(yīng)用。

3)重混凝土價格高,主要是重骨料價格高,所以選擇重骨料時,應(yīng)反復(fù)比較,配合比設(shè)計時,以滿足設(shè)計密度時最小重骨料摻量為原則,達到技術(shù)上和經(jīng)濟上的平衡。

4)重混凝土容重大,對攪拌、運輸機械損耗高,攪拌時應(yīng)減量生產(chǎn)。

[1] 中國建筑科學(xué)研究院.JGJ 55—2011普通混凝土配合比設(shè)計規(guī)程[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2011.

[2] 叢成河,伍崇明，諶甫，等.泵送重混凝土的研究與應(yīng)用[J].混凝土,2007(3):78- 81.

[3] 方卉,王軍.重混凝土的配合比設(shè)計方法的探討[J].混凝土，2009(1):111- 113.

Study of the Heavy Concrete in the Application of Large Bridge Board Weight

LIFeng,FANGZenghui

2017- 03- 21

李 鋒(1962—),男，浙江舟山人，高級工程師，從事建筑材料及高強高性能混凝土的研究。

U448.21;TU528.19

B

1008- 3707(2017)04- 0045- 03