單摻粉煤灰配合比在橋梁大體積混凝土承臺中的應(yīng)用

方金宇, 肖侑坪

(十九冶成都建設(shè)有限公司, 四川成都 610019)

隨著大跨度橋梁的大量出現(xiàn)，在橋梁中大體積混凝土承臺、墩柱等應(yīng)用也日趨增加。大體積混凝土在凝結(jié)硬化過程中釋放的水化熱會產(chǎn)生較大的溫度變化及約束作用，由此產(chǎn)生的溫度應(yīng)力是混凝土出現(xiàn)裂縫的主要因素。

防止大體積混凝土產(chǎn)生溫度裂縫的方式涉及了混凝土配置、施工過程控制、養(yǎng)護(hù)等多個環(huán)節(jié)，而大體積混凝土配置主要集中在原材料選擇和配合比優(yōu)化上。目前生產(chǎn)不開裂大體積混凝土主要有兩大方向：

(1)采用雙摻礦粉和粉煤灰[1]或大摻量粉煤灰[2]的方法生產(chǎn)大體積混凝土，但所生產(chǎn)的大體積混凝土早期強(qiáng)度不高、養(yǎng)護(hù)周期長、無法適應(yīng)快節(jié)奏的施工，且對攪拌站基礎(chǔ)設(shè)施有較高要求，不利于所有攪拌站普及生產(chǎn)。

(2)采用低熱水泥生產(chǎn)大體積混凝土，原材料成本較高，且低熱水泥屬特種水泥，采購渠道來源及價(jià)格有所限制，亦無法廣泛應(yīng)用。

1 大體積混凝土配合比設(shè)計(jì)

普通硅酸鹽水泥是目前最常用的水泥，但不同生產(chǎn)廠家生產(chǎn)的同強(qiáng)度等級水泥往往因原材料不同、選擇的礦物摻合料不同而具有不同的水化熱值，其中鋁酸三鈣(C3A)的含量對水泥早期強(qiáng)度影響最大，其水花速度塊，放熱大，在水泥熟料中，C3A含量大約為5%～12%[3]。當(dāng)C3A含量不小于8%，水泥水化熱值較高，混凝土開裂風(fēng)險(xiǎn)顯著增加。

常用的水泥中，江油紅獅水泥有限公司P.O 42.5R水泥3天水化熱為235 kJ/kg、7天水化熱為267 kJ/kg，屬于中熱水泥范圍，且非常接近低熱水泥水化熱指標(biāo)(3天水化熱不大于230 kJ/kg、7天水化熱不大于260 kJ/kg)。適當(dāng)摻加粉煤灰進(jìn)一步降低膠材總體水化熱指標(biāo)，理論上效果等同于使用低熱水泥生產(chǎn)大體積混凝土。

1.1 原材料選擇

紅獅水泥P.O 42.5R水泥，其摻活性混合材料為礦粉，其中C3A含量為7%、3天水化熱為235 kJ/kg、7天水化熱為267 kJ/kg、28天膠砂強(qiáng)度51 MPa。

粉煤灰為F類Ⅱ級粉煤灰，有利于成本控制。

砂石含泥量對混凝土開裂影響顯著，應(yīng)嚴(yán)格控制該項(xiàng)指標(biāo)。本試驗(yàn)選取的碎石為樂山產(chǎn)5～26.5 mm連續(xù)級配碎石，泥量0.5%、壓碎值4.9。砂為金堂產(chǎn)機(jī)制砂，細(xì)度模數(shù)2.9，含泥量2.7%。

外加劑為攀枝花吉源科技科技有限責(zé)任公司生產(chǎn)的JY-PC-02型聚羧酸系高性能減水劑，減水率27%，與紅獅水泥適應(yīng)性良好。

1.2 配合比確定

水膠比大，用水量多對限制裂縫不利?；炷林写止橇陷^多有利于限制膠凝材料硬化體的變形作用。設(shè)計(jì)坍落度(180±20)mm，水膠比0.45，砂率45%，拌和用水量170 kg/m3。攪拌站與項(xiàng)目地址之間運(yùn)輸時(shí)間為30～45 min，根據(jù)試配結(jié)果擇優(yōu)選出可泵性好、強(qiáng)度符合要求、不開裂的配合比。試驗(yàn)配合比及試驗(yàn)結(jié)果見表1。

表1 C35試驗(yàn)配合比及試驗(yàn)結(jié)果

考慮到生產(chǎn)、運(yùn)輸、施工、養(yǎng)護(hù)各環(huán)節(jié)可能出現(xiàn)的各種影響因素，為增加混凝土合格保證率，適當(dāng)提高混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度，C35混凝土強(qiáng)度富余系數(shù)為115%，即達(dá)到40.3 MPa為合格，序號1號～4號試配強(qiáng)度均達(dá)標(biāo)。4號、5號樣坍落度損失較大，不利于泵送；1號、2號試樣強(qiáng)度富余過高，不利于成本控制。綜合考慮，確定配比3號為最優(yōu)配合比，其放置1h坍落度180 mm，流動性較好，適合泵送，7天強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度94%，28天強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度128%，將以此作為生產(chǎn)配合比。

2 工程概況

某特大橋位于四川省成都市簡陽市，立交總長2 053 m，其中橋梁總長1 764 m，擋墻長287 m，橋梁寬度引橋段為雙幅28.5 m，單幅寬度12.75 m，雙向六車道。橋梁承臺設(shè)計(jì)強(qiáng)度為C35，主要承臺尺寸及數(shù)量：2個20.5 m×17 m×4 m、4個10 m×17 m×4 m、16個5.2 m×5.2 m×2 m、94個2.5 m×6.25 m×2.5 m等，屬于大體積混凝土施工。

3 大體積混凝土施工及養(yǎng)護(hù)措施

3.1 混凝土澆筑前的準(zhǔn)備措施

在按技術(shù)交底進(jìn)行鋼筋綁扎、冷卻水管排布、測溫管布設(shè)、鋼筋工程驗(yàn)收后進(jìn)行模板工程施工。對模板涂刷脫模劑處理、支設(shè)并加固后進(jìn)行模板工程驗(yàn)收,驗(yàn)收通過后進(jìn)行混凝土澆筑。

3.2 混凝土澆筑

由于大體積混凝土承臺高度有4 m，澆筑時(shí)采用分層澆筑法，每層澆筑厚度30 cm。同時(shí)因承臺高度大于2 m，澆筑時(shí)采用串筒入模。為防止出現(xiàn)冷縫，項(xiàng)目配備了3臺天泵同時(shí)作業(yè)，確保分層澆筑在下一層混凝土未初凝前完成。

3.3 混凝土早期養(yǎng)生

混凝土澆筑完成后，在其收漿后馬上進(jìn)行覆蓋并灑水保濕養(yǎng)護(hù)14天。當(dāng)氣溫低于5 ℃時(shí)，停止混凝土表面灑水，采取了搭設(shè)暖棚等保溫養(yǎng)護(hù)措施。

3.4 混凝土測溫及冷卻水降溫措施

46-2承臺尺寸為20.5 m×17 m×4 m，混凝土入模平均溫度14 ℃，環(huán)境溫度6～13 ℃。

在混凝土澆筑后，施工方對大體積混凝土澆筑體里表溫差、降溫速率及環(huán)境溫度進(jìn)行測試，頻率為每2 h一次。其內(nèi)部最高溫度50 ℃、內(nèi)表溫差20 ℃。

使用冷卻水管通水降溫時(shí)，進(jìn)出口水的溫差不大于10 ℃，且水溫與內(nèi)部混凝土的溫差不大于20 ℃，降溫速率不大于2 ℃/d。

4 橋梁大體積承臺質(zhì)量檢測結(jié)果

承臺大體積混凝土施工配合比及強(qiáng)度檢測結(jié)果見表2。

表2 承臺大體積混凝土施工配合比及強(qiáng)度檢測結(jié)果

混凝土泵送性良好，拆模后混凝土外觀有少量細(xì)微氣泡孔、未發(fā)現(xiàn)裂紋；養(yǎng)護(hù)14天后混凝土外觀未發(fā)現(xiàn)裂紋；28天同條件養(yǎng)護(hù)試塊強(qiáng)度為42.4 MPa，達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度121%。該項(xiàng)目使用的所有原材料檢測均合格，混凝土質(zhì)量檢測亦達(dá)標(biāo)，說明該配合比符合要求。

5 結(jié)束語

采用單摻粉煤灰，通過原材料擇優(yōu)選擇及配合比優(yōu)化制備橋梁大體積混凝土，相對于采用低熱水泥生產(chǎn)大體積混凝土而言，成本較低；相對于采用雙摻方法而言，對生產(chǎn)設(shè)備要求較低，且具有較高的早期強(qiáng)度。制備的大體積混凝土具有成本較低、生產(chǎn)設(shè)備要求較低、不開裂、有較高早期強(qiáng)度等特點(diǎn)，為趕在汛期來臨前完成筑島內(nèi)施工奠定基礎(chǔ)，亦加快了整體施工進(jìn)度。該研究亦可向普通房建、地鐵隧道等工程項(xiàng)目的防滲抗裂混凝土延伸，具有較高的推廣價(jià)值。