煤窖河大桥箱梁C50 混凝土配制与施工工艺探讨

摘要：在河南济（源）- 邵（原）高速公路十四标段的煤窖河大桥箱梁施工中，结合材料特性分析、调整、优化施工配合比，试配出C50 高强泵送混凝土，改进了混凝土浇筑、养护工艺，改进了煤窖河大桥跨现浇双室大桥箱梁的混凝土施工工艺，保证了箱梁混凝土的强度和施工质量。

关键词：煤窖河大桥；箱梁；混凝土；浇筑工艺；养护工艺

中图分类号：U448.213                    文献标识码：B

　　煤窑河大桥位于河南济（源）- 邵（原）高速公路十四标段处，该桥为分离式大桥，右幅为14×40m，左幅为16×40m。该桥采用先简支后连续T 型箱梁，桥墩均为柱式墩，单排桩基础，桥台均采用肋式台。箱梁为桥梁的主要承重构件，该桥共计预应力箱梁530 片，其中25m 箱梁228 片，30m 箱梁302 片,因此箱梁质量在桥梁施工中尤为重要。影响预制箱梁质量的主要因素有施工工艺、原材料质量、施工人员的业务水平和素质等。本文主要对煤窖河大桥C50箱梁混凝土配制和施工工艺进行探讨。

　　原材料包括水泥、细集料、粗集料和外加剂。

（1）水泥。该工程采用河南豫鹤水泥制品有限公司生产的“同力牌”P.O42.5R 水泥。该水泥为国家免检水泥，安全性较好，质量稳定，初凝时间平均为170min，终凝时间为188min，3d 胶沙抗压强度平均值大于28.0MPa、抗折强度平均值大于5.5MPa；28d胶沙抗压强度平均值大于60.1MPa、抗折强度平均值大于9.5MPa。

（2）细集料。该工程选用河南汝阳沙，其物理性能指标见表1。

（3）粗集料。该工程采用济源南樊石子，其特点是表面粗糙、多棱角、较洁净、与水泥浆粘结比较牢固。其物理力学性能指标见表2。

（4）外加剂。该工程使用湖北武汉武钢浩源FDN 高效减水剂和安徽淮南矿务局NF 泵送高效减

水剂。掺加此种外加剂后，能明显提高早期强度，明显改善混凝土的和易性和流动性，减水效果比较明显，并且有较好的缓凝作用。粗细集料进行配比优选，其级配曲线见图1。

　　图中虚线表示级配规范要求范围，实线表示掺配后的级配曲线。从图1 中可以看出，当5～16mm 和16～31.5mm 的掺配比例分别为40%和60%时，其级配良好。

 

　　通过测定混凝土减水剂的减水率对混凝土坍落度、凝结时间的影响，确定合理掺量，并就沙率和水灰比对混凝土的影响进行分析，综合主要因素对混凝土配合比进行优化。

 

　　通过掺配可见，减水率随FDN 减水剂掺量增大而增大，但增大速度逐渐减少；混凝土坍落度损失值随FDN 减水剂掺量增加而增大，并随时间延长而趋于平衡，在1%掺量时，15min 坍落度损失值为5cm；混凝土28d 强度随FDN 减水剂掺量的增加而提高，因掺加减水剂可提高混凝土早期强度，掺量为1.0%时，混凝土7d 强度达到设计强度，满足预应力张拉时对箱梁混凝土的强度要求。

 

　　当水泥用量470kg/m3、沙率30%，水泥和集料比例为1∶3.8，试配气温30℃，凝结温度20℃时，以H 坍=14cm为基准确定坍落度损失值，测定标准试块在不掺与掺加0.5%、0.7%1.0%、1.2%时养护7d 和28d 的龄期强度。其结果如表3 所示。

 

2.2 沙率对混凝土性能的影响与掺量的优化

　　不同沙率对混凝土性能的影响见表4。

 

　　从表4 可以看出：沙率在31%时，混凝土强度最高，即最为匹配。在此基础上减少沙率，混凝土强度下降趋势大，而增大沙率，则在超过33%后对混凝土强度的影响减缓。各配合比率新拌混凝土坍落度因单位用水量相等，变化不大。但随时间延长，由于沙比碎石吸水率大，经15min 延时后，沙率33%上下浮动都会给混凝土带来更大的坍落度损失。在混凝土率为33%时，可获得流动性最好的混凝土，增加或减少沙率都将降低混凝土的流动性，增加施工难度。综合以上情况分析，33%沙率的配合比既能获得流动性较大（可操作性好）且和易性良好的混凝土，又能较充分的发挥出混凝土的强度潜力，为最合理沙率值，故得以最终采用。

 

　　预制箱梁存在的问题有两个：

（1）箱梁腹板混凝土外表面色泽不均，有云雾状，且梁中段腹板底板相接处（即3 条预应力孔道预埋波纹管重叠位置）有沙与水泥浆轻度分离现象。

（2）顶板出现混凝土浅裂缝。

（1）粗集料掺配比例不尽合理，其中细颗粒掺料超多，比表面积加大，对混凝土和易性产生不良影响。

（2）浇筑箱梁深腹时，混凝土浇筑分层过厚，混凝土一次填埋整个腹板高度约为90cm，加之采用低频附着式振捣器附和插入式振捣棒，振捣不均匀。

（3）夏季施工，气温较高，且钢筋模板吸热，对混凝土的坍落度损失值影响较大，流动性变化也较大。

（4）水泥用量较大，致使混凝土的干缩大，而产生收缩裂缝，并且水泥用量大，相应混凝土的水化热增大，内部温升过高，产生温度裂缝（拆内模时箱梁室内气温高达70℃）。

（5）脱模时间过晚，钢板限制混凝土收缩，造成开裂。

（6）养护不及时，方法不当，效果较差。

 

(1)要求模板平整光滑，并均匀涂刷一层薄膜脱模剂。脱模剂可采用质量好的成品，也可采用轻机油，但严禁使用废机油。另外，在模板安装时，应防止被灰尘等污染。

(2)因为粗集料本身视密度较大、拌和物的密度大，加之钢筋阻隔差大，混凝土在运动中容易造成离析。因此，应尽可能降低混凝土浇筑时的下料落差，要求混凝土下料时的自由落差不大于1.5m。

(3)要求腹板水平分层浇筑，分层厚度宜为30～40cm，以利于混凝土振捣密实，及内部气泡的及时排出。

(4)加强振捣。采用小直径高频振动棒，配合高频率附着式振动器振动，但不能过振。振捣时，要求使混凝土密实，气泡顺利排出，同时又要避免过振而使混凝土离析。

(5)合理安排施工时间，减少中午炎热气温对混凝土施工的影响。

　　在混凝土达到预期强度的前提下，侧向脱模一般为3 天。因为脱模时间太晚，由于钢板限制混凝土的收缩，易造成开裂现象，并且不利于模板内测混凝土的养护；脱模过早，混凝土的强度达不到要求，混凝土承受不了外力作用，也易造成裂纹。

 

　　C50 混凝土的水泥用量较多，混凝土的水化热及干缩系数较大，易于出现温度和收缩裂缝，及时养护是非常重要的。要求混凝土终凝后及时浇水养护，一般应持续10d 以上。按上述施工原则浇筑的箱梁效果良好，没有出现开裂现象，表面气孔也得到了显著的改善，现场留样的混凝土强度均达到设计要求，并且强度稳定。同时，箱型梁经荷载试验，挠度满足要求，质量优良。

　　综上所述，C50 钢筋混凝土在箱梁优化混凝土配合比的基础上，通过试制自检以及对产生质量缺陷的原因分析，总结了施工工艺，对桥梁预制有一定的借鉴作用。