巖土技術(shù)交流：超低高度梁高強混凝土泵送施工

摘要：32m后張法超低高度預(yù)應(yīng)力混凝土曲線梁的制造位列路內(nèi)各梁型生產(chǎn)難度之最，C65高強混凝土彈性模量高，該混凝土與鋼纖維混凝土交叉澆筑，成功實現(xiàn)了200m遠(yuǎn)距離泵送。
關(guān)鍵詞：膠新鐵路；超低高度梁；高強混凝土；鋼纖維混凝土；泵送混凝土；施工工藝
1 概述
鐵路跨線地段以及平原河網(wǎng)地區(qū)需要建筑高度最低、施工簡便、造價經(jīng)濟的超低高度梁，該梁型可大大降低路堤高度，經(jīng)濟效益顯著。
32m超低高度曲線梁，混凝土設(shè)計強度等級C65，其水泥用量大、初凝時間短，要求必須加快澆筑進度，縮短施工周期。通過泵送流態(tài)混凝土，使鋼筋密集，下料困難的問題得到很好的解決。
超低高度梁張拉時，為抵抗傳力錨固階段預(yù)應(yīng)力對上緣混凝土產(chǎn)生過大的拉應(yīng)力，而摻入少量鋼纖維，增加了混凝土的抗裂能力。高強混凝土與鋼纖維混凝土交叉施工，增加了澆筑難度。
配制高強混凝土，原材料選擇是重中之重，其次是配合比設(shè)計，施工控制，這3點相互關(guān)聯(lián)，互為制約，只有精心設(shè)計，精心組織，才能生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)梁。
2 原材料選擇
（1）水泥選擇
高強混凝土的配制，宜使用高強度等級水泥，以便合理地控制水泥用量，避免水泥用量過大帶來的弊端。經(jīng)比選，用52.5級的水泥配制C65混凝土，完全滿足規(guī)范要求。
具體是，前2片梁采用葛州壩水泥廠生產(chǎn)的三峽低熱52.5級大壩水泥。該水泥特點：水化熱小，溫度上升慢，早期強度低，后期強度高，終張拉所需時間長，但因其水泥運距長，供應(yīng)困難，強度發(fā)展太慢，影響臺座周轉(zhuǎn)。從多種因素分析后，改用山東水泥廠產(chǎn)“五岳”52.5級水泥。該水泥早期強度高，水化熱較大，凝結(jié)時間快，初凝1.5h.因此在澆筑時，應(yīng)采取措施，使混凝土初凝時間在3h以上。
（2）摻和料
因《預(yù)制后張法預(yù)應(yīng)力混凝土鐵路橋簡支梁》（GB7418-87）中未列明允許摻用摻和料，且相關(guān)技術(shù)文件中也未說明，因比，在選用材料時不作考慮。
（3）細(xì)骨料
配制高強混凝土用砂，主要滿足以下技術(shù)指標(biāo)：①砂必須是非堿活性材料；②砂細(xì)度模數(shù)310～312，砂硬度高，級配曲線合理；③含泥量小于1%，不含泥塊；④砂堅固性符合規(guī)范要求。經(jīng)檢測大沽河前朱毛砂，滿足上述關(guān)鍵要求。
（4）粗骨料
在膠州梁場方圓120km范圍內(nèi)，有3個產(chǎn)地的碎石適宜配制高強度混凝土，經(jīng)考察，選用距梁場120km的孟疃碎石，母巖為石灰?guī)r，抗壓強度142MPa， 與混凝土強度比大于210倍，符合規(guī)范要求。生產(chǎn)工藝為錘擊式破碎，滾篩分級，5～20mm級配良好，針片狀，壓碎指標(biāo)值均滿足規(guī)范要求，配制C65混凝土用碎石。配制前，全部用強制式攪拌機攪拌、沖洗，以徹底去除泥塊和石粉。
（5）水
拌和、養(yǎng)護用水均采用飲用水。
（6）高效減水劑
配制高強混凝土，高效減水劑的選擇是技術(shù)關(guān)鍵。經(jīng)多家知名廠家篩選、分析，淄博NOF-1A價格適中，泌水性小，被選為制梁用減水劑。
3 配合比設(shè)計
（1）32m超低高度曲線梁梁體混凝土配合比設(shè)計混凝土強度等級C65，彈性模量≥3170×104MPa，坍落度要求160mm左右。
混凝土試配強度必須按《鐵路混凝土與砌體工程施工規(guī)范》（TB10210-2001）表5.8.4的規(guī)定。因是新建梁場，尚未統(tǒng)計資料，混凝土強度標(biāo)準(zhǔn)差δ值在混凝土強度等級大于C40時為510MPa，經(jīng)計算混凝土施工配制強度為73.2MPa.
水泥活性按強度保證值52.5MPa計算，確保保證率。利用水灰比與強度的線性關(guān)系式計算出水灰比為0.322.由于混凝土中集料總用量的變化范圍很小，高強混凝土、高彈性模量混凝土石子用量范圍更受限制，一般為1100～1180kg/m3，直接定出每m3混凝土的粗骨料用量，然后調(diào)整砂率。該配合比碎石用量取1140kg/m3.
根據(jù)《普通混凝土配合比設(shè)計規(guī)程》（JJG55-2000），高強混凝土最大水泥用量不應(yīng)大于550kg的要求，求出最大用水量為550×01322=177kg.外加劑用量在018%～110%時為推薦最佳摻量，外加劑用量取中間值019%，按假定容重法，計算初步配合比。假定容重為2465kg/m3，C65混凝土每m3用料配合比為：水泥∶砂∶石子∶水∶外加劑= 550∶593∶1140∶177∶4195.
試拌結(jié)果：當(dāng)用水量為172kg時，坍落度達(dá)到175mm，按坍落度遞減10mm，用水量增減215kg計算，實際用水量應(yīng)為169kg/m3，水泥用量應(yīng)為169÷01322=525kg，采用固定用水量法。分別選取水泥用量520、 530、540、550相對應(yīng)水灰比：01325、01319、01313、01307，分別計算配合比，并進行試拌調(diào)整，用體積法計算單方材料用量，7d及28d強度（R）與彈性模量（E）見表1.當(dāng)水泥用量達(dá)550kg/m3后，強度與彈性模量不再成比例增長；序號3配制C65梁體混凝土經(jīng)濟合理。
（2）C65橋面板鋼纖維混凝土配合比設(shè)計鋼纖維混凝土設(shè)計強度等級C65，設(shè)計彈性模量3170×104MPa，其主要目的是抵抗張拉時橋面受到的拉應(yīng)力。
鋼纖維混凝土的配制強度同梁體混凝土，在同水灰比條件下，鋼纖維混凝土抗壓強度比普通混凝土高10%，但其水泥多用10%.因此，水泥用量與梁體混凝土減水劑仍按0.9%摻加。
鋼纖維在混凝土中的摻量占混凝土體積的1.3%～2.0%，摻入目的是增加抗裂性。要保證彈性模量滿足設(shè)計要求，就要減小砂率，砂率減小后，鋼纖維摻加量要小，結(jié)合拌和實際，每盤水泥用量200kg，鋼纖維每袋20kg，當(dāng)加入40kg鋼纖維，每m3混凝土中鋼纖維用量在108kg，每盤正好2袋，方便施工，鋼纖維占體積比114%，在規(guī)定范圍之內(nèi)。
計算鋼纖維混凝土配合比水泥用量同梁體混凝土，鋼纖維混凝土在同水泥用量下抗壓強度比普通混凝土高10%，因此，水灰比允許增大5%.用水量可在169～177kg內(nèi)調(diào)整。
4 施工控制
（1）制定施工細(xì)則要保證梁體混凝土的施工質(zhì)量，試配合理的理論配合比是前提，合格的原材料是關(guān)鍵，施工控制也是至關(guān)重要的，這一點對高強混凝土更顯得重要。按照全面質(zhì)量管理方法，分析原因，尋找對策，針對原材料加強檢查，混凝土的攪拌、澆筑、振搗、養(yǎng)護、拆模等工序，均按照規(guī)范作了嚴(yán)格的規(guī)定，并在施工前對工人進行了崗前培訓(xùn)。
（2）混凝土拌制準(zhǔn)確計量是保證混凝土拌和質(zhì)量的根本，為此，制定了嚴(yán)格的質(zhì)量管理制度。前幾盤，逐盤檢查計量器具示值，使之保持精確。投料全部自動化，精度控制在規(guī)范允許范圍之內(nèi)。
（3） 澆筑澆筑用泵送施工，先澆筑完梁體，然后澆筑橋面鋼纖維混凝土，2種混凝土澆筑間隔約3.5h.首先選擇夜間低溫施工，其次摻適量緩凝劑，將初凝時間延長至4h以上。進料口坍落度160mm，輸送200m距離，入倉坍落度達(dá)130～140mm，泵壓在28MPa以下，可泵性較好。
（4）蒸養(yǎng)要求混凝土澆筑完畢后，靜停6h，升溫速度5℃/h，升至45℃后恒溫，恒溫24h，試壓，當(dāng)強度達(dá)53.5MPa時，停汽、降溫，降溫速度5℃/h，約需6h.
（5）初張拉和終張拉混凝土強度達(dá)53.5MPa即可初張拉，拆完模就可施行初張拉，在15～20d齡期對混凝土抗壓強度和彈性模量進行檢測，當(dāng)強度達(dá)68.5MPa以上，彈性模量達(dá)3.70×104MPa以上時，進行終張拉。
5 體會
（1）為保證梁體高強混凝土抗壓強度和彈性模量滿足設(shè)計要求，采用最大石子用量法設(shè)計梁體混凝土配合比辦法是可行的。
（2）鋼纖維混凝土為保證強度和彈性模量滿足設(shè)計要求，突破了鋼纖維混凝土常規(guī)砂率在50%～60%的限制，砂率降到了46%，保證了鋼纖維混凝土的強度和彈性模量，拓寬了鋼纖維混凝土的應(yīng)用領(lǐng)域。
（3）鋼纖維混凝土在低砂率狀態(tài)下，成功進行了200m遠(yuǎn)距離泵送，查閱資料，未見先例，實現(xiàn)了技術(shù)突破。