自密實混凝土在橋梁預(yù)制T梁中的應(yīng)用

李瑞鵬

（山西路橋集團陽蟒高速公路有限責(zé)任公司，山西 太原 030006）

0 引言

自密實混凝土指在澆筑工序后，不借助振搗而僅在自重作用下穿過鋼筋間隙、填充模板空隙并流平的一類混凝土，具有良好的工作性，凝結(jié)硬化后表現(xiàn)出很好的耐久性與強度。不同于普通混凝土材料，使用自密實混凝土材料來進行預(yù)制件生產(chǎn)，雖然成本上會略有提升，但預(yù)制件在工程性能與外觀上具有突出優(yōu)勢[1]。鑒于此，本文將以某橋梁工程項目為例，對高標(biāo)號C50自密實混凝土配置及施工應(yīng)用進行研究。

1 原材料

（1）水泥

項目采用某牌P·O52.5水泥，其化學(xué)成分見表1，品質(zhì)檢測結(jié)果見表2。

表1 P·O52.5水泥化學(xué)成分分析

表2 P·O52.5水泥性能檢測

（2）粉煤灰

所用粉煤灰的化學(xué)成分見表3，性能檢驗結(jié)果見表4，滿足《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》（GB/T1596—2017）規(guī)定的I級粉煤灰技術(shù)要求。

表3 粉煤灰化學(xué)成分分析

表4 粉煤灰性能檢驗

（3）外加劑

本項目采用TK-ZM高性能自密實功能型外加劑（檢測結(jié)果見表5），混凝土性能指標(biāo)采用海螺P·O52.5水泥。

表5 TK-ZM高性能自密實功能型外加劑性能檢驗（其他指標(biāo)）

2 配合比設(shè)計

（1）配合比設(shè)計過程中，混凝土配制強度按下式計算：

式（1）中：fcu,0為混凝土配制強度（MPa）；fcu,k為混凝土設(shè)計齡期的抗壓強度標(biāo)準(zhǔn)值（MPa）；σ為混凝土強度標(biāo)準(zhǔn)差（MPa）。

根據(jù)不同強度等級，配合比按照表6中混凝土強度標(biāo)準(zhǔn)差σ值選用。

表6 標(biāo)準(zhǔn)差σ值

最終，C50混凝土配制強度（σ選6.0MPa）為：

（2）拌和物性能檢驗指標(biāo)主要包括含氣量、坍落度、擴展度、坍落度經(jīng)時損失、凝結(jié)時間、流動性（T500）、通過鋼筋間隙能力（L形箱表示）、填充密實性（U形儀）、黏度（V漏斗流出時間）等[2]。試驗應(yīng)按《公路工程水泥及水泥混凝土試驗規(guī)程》（JTG 3420—2020）和《普通混凝土拌和物性能試驗方法標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 50080—2016）規(guī)定的方法進行。

（3）在符合混凝土拌和物性能要求的基礎(chǔ)上，試件性能檢測指標(biāo)包括：抗壓強度（7d,28d）、彈性模量、抗?jié)B性、抗裂性、氯離子滲透、干縮性。這些試驗檢測應(yīng)嚴(yán)格遵照《公路工程水泥及水泥混凝土試驗規(guī)程》（JTG 3420—2020）與《普通混凝土長期性能和耐久性能試驗方法標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 50082—2009）中規(guī)定的方法。

（4）配合比的試配、調(diào)整、檢驗與確定?；谠O(shè)計方案所要求的混凝土強度等級，依據(jù)表7中相應(yīng)的配合比參數(shù)配制混凝土拌和物，并根據(jù)檢測結(jié)果逐步調(diào)整，以此來使得材料各項力學(xué)性能與工作性滿足相應(yīng)的要求，并得到該配合比下的砂率與外加劑用量。

表7 拌和物調(diào)試設(shè)計參數(shù)表

基于所得砂率與外加劑用量，按照表1中的參數(shù)完成試配，其中不同組別在確定砂率與外加劑用量時應(yīng)當(dāng)基于具體參數(shù)做出適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。

試配后,對測得的數(shù)據(jù)進行比對，選擇其中工作性、抗壓強度及經(jīng)濟性都比較突出的試件參數(shù)，對其進行微調(diào)后即為基本配合比。

根據(jù)上一步驟得到的基本配合比確定單位體積材料所需的各項原材料用量。首先需要按照式（3）～式（4）計算校正系數(shù)δ，并將設(shè)計中的各項原材料用量均乘以δ得到材料最終用量。

式（3）～式（4）中：ρc,t為混凝土表觀密度實測值；ρc,c為混凝土表觀密度計算值。

復(fù)驗設(shè)計配合比下混凝土試件的28d抗壓強度：以基本配合比配制3盤混凝土，其中每盤包含3個試件。這9個混凝土試件的實測28d平均抗壓強度不應(yīng)低于試配強度，其中最低強度值不應(yīng)小于0.95倍試配強度。

在對28d抗壓強度進行復(fù)驗的同時，需對試件的耐久性及其他力學(xué)性能進行檢驗，檢驗結(jié)果也應(yīng)滿足相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)。

對試驗結(jié)果進行分析，基于工程預(yù)期要求對基本配合比進行優(yōu)化，得到推薦配合比。

（5）配合比設(shè)計需注意以下事項：①為了盡可能縮小室內(nèi)試驗與實際工程之間的差異，將施工中材料真實的吸水性、含水量指標(biāo)納入計算范圍，保障配合比在實際工程中的適用性，還應(yīng)當(dāng)利用現(xiàn)場材料重復(fù)多組試驗進行檢驗[3]；②以耐久性作為判斷標(biāo)準(zhǔn)來確定水膠比。對于高強度的混凝土而言，其水膠比一般不宜過小，否則混凝土的黏性會更大，導(dǎo)致管道的摩阻力增大，不利于工程泵送且爆管風(fēng)險更高[4]；③為了滿足混凝土在水化熱、耐久性、抗裂性等方面的要求，膠凝材料用量應(yīng)當(dāng)盡可能限制在550kg/m3以下；④本項目試驗環(huán)節(jié)不容許振搗，混凝土應(yīng)具有較好的自密實能力[5]。

3 預(yù)制T梁C50自密實混凝土配合比設(shè)計指標(biāo)

本工程使用C50混凝土，配合比設(shè)計時不僅考慮影響混凝土配合比的水膠比、砂率、粗/細骨料、外加劑4個因素，還要考慮工程使用部位，采用正交設(shè)計。選用相同的水泥、不同的碎石、不同的砂、不同的外加劑，對相同施工部位的混凝土進行不同水膠比設(shè)計。新拌混凝土設(shè)計技術(shù)指標(biāo)要求見表8和表9，同時需滿足常態(tài)C50混凝土技術(shù)指標(biāo)，水膠比用0.32和0.35。

表8 新拌混凝土設(shè)計技術(shù)指標(biāo)要求

表9 混凝土硬化性能指標(biāo)要求

4 外加劑優(yōu)選

根據(jù)本項目的具體環(huán)境，開發(fā)適用于該項目的自密實功能型外加劑。按照配合比設(shè)計組數(shù)進行混凝土試拌，對比混凝土形態(tài)和強度，對混凝土配合比進行初步優(yōu)選?；谙嗤浜媳?、不同外加劑，對比混凝土的耐久性指標(biāo)，綜合分析外加劑對混凝土的影響。

（1）混凝土性能試驗

混凝土性能試驗技術(shù)要求如表10所示。

表10 混凝土耐久性試驗技術(shù)要求

（2）配合比選取

在相同配合比、相同環(huán)境下進行配合比試驗。外加劑摻量根據(jù)拌和物性能來確定（出機狀態(tài)滿足所有指標(biāo)性能要求）。最終選取的配合比見表11。

表11 外加劑影響試驗用配合比

（3）不同外加劑試驗結(jié)果

針對不同外加劑選取配合比，試驗結(jié)果見表12。

表12 針對不同外加劑的試驗結(jié)果

（4）試驗結(jié)果分析

①使用同膠凝材料、同砂率、同水膠比，配置相同技術(shù)要求的C50自密實混凝土，在滿足新拌混凝土要求的情況下，W01的功能型外加劑摻量是1.0%，W02的摻量是1.3%，W03是1.4%；

②使用W01功能型外加劑配置的混凝土，抗?jié)B等級高、抗蝕系數(shù)好且電通量小，其混凝土耐久性能明顯高于其他外加劑；

③從混凝土耐久性分析，應(yīng)考慮添加自密實功能型外加劑，以增加預(yù)制梁的使用壽命。

5 結(jié)語

本文綜合分析原材料選取、配合比設(shè)計、外加劑優(yōu)選、硬化混凝土耐久性及施工工藝，設(shè)計生產(chǎn)出合格的預(yù)制梁，研究發(fā)現(xiàn)功能型外加劑對自密實混凝土的影響最大，生產(chǎn)之前需選取較合適的外加劑，其他砂石、膠凝材料等原材料在滿足相關(guān)建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)的情況下進行合理試配。在實際施工中，應(yīng)考慮不同地區(qū)原材料對C50自密實混凝土的影響。未來隨著自然資源越來越緊缺，需進一步研究再生材料對C50自密實混凝土的影響。