機(jī)制砂C60早強(qiáng)泵送混凝土在貴陽市中曹司鋼構(gòu)大橋的制備與應(yīng)用

　　一、引言

　　貴陽市南二環(huán)新建中曹司大橋，連接西南環(huán)線與甲秀南路，全長649.5m，橋梁面積9742.5㎡，主橋?yàn)殇摌?gòu)連續(xù)梁橋，引橋?yàn)楝F(xiàn)澆連續(xù)箱梁。

　　該工程由中建四局承建，開工日期2010年10月13日，工期為13個(gè)月，為迎接在貴陽市舉辦的少數(shù)民族運(yùn)動(dòng)會(huì)，緩解城市交通壓力。市委市政府決定該工程須于2011年8月31日以前通車，這就意味著該工程必須在原計(jì)劃基礎(chǔ)上提前4個(gè)月完工，要壓縮施工周期的關(guān)鍵在于縮短鋼構(gòu)橋預(yù)應(yīng)力混凝土的張拉時(shí)間，經(jīng)業(yè)主方、設(shè)計(jì)單位、施工單位研究將原有設(shè)計(jì)鋼構(gòu)橋C55預(yù)應(yīng)力混凝土調(diào)整為C60早強(qiáng)混凝土，并將原定的7天張拉時(shí)間改為3天，混凝土澆筑成型72小時(shí)抗壓強(qiáng)度必須達(dá)到50MPa以上。業(yè)主方、設(shè)計(jì)單位、施工方經(jīng)多方考證，將這一技術(shù)難題委托給貴陽市政建設(shè)有限責(zé)任公司混凝土制品分公司，并提出以下技術(shù)要求：（一）混凝土3d抗壓強(qiáng)度必須大于50MPa，28d抗壓強(qiáng)度滿足C60早強(qiáng)混凝土規(guī)范要求，以保證按計(jì)劃進(jìn)行預(yù)應(yīng)力張拉；（二）C60早強(qiáng)混凝土澆注后不能出現(xiàn)任何有害裂縫及蜂窩麻面，混凝土表面光潔度好；（三）C60早強(qiáng)混凝土現(xiàn)場(chǎng)塌落度180～200mm，擴(kuò)展面550×550mm。

　　眾所周知，配制高強(qiáng)混凝土對(duì)原材料的選擇和配料技術(shù)都有較高的要求，尤其骨料是混凝土中比例最大的組分，至少大于65%，起骨架作用。它主要是穩(wěn)定混凝土的體積，增加混凝土強(qiáng)度，抑制收縮，防止開裂，骨料的品質(zhì)對(duì)混凝土性能相當(dāng)重要，特別是高等級(jí)混凝土顯得尤為突出，由于貴州地區(qū)地質(zhì)條件的特殊性，機(jī)制砂成為當(dāng)?shù)鼗炷良?xì)骨料的唯一選擇，機(jī)制砂配制高強(qiáng)混凝土在貴州地區(qū)很少有記載，（何況還有3天抗壓強(qiáng)度大于50mp等特殊要求）以上因素制約了高強(qiáng)混凝土在貴州地區(qū)的推廣和應(yīng)用。

　　貴陽市政建設(shè)有限責(zé)任公司混凝土制品分公司通過大量的研究試配工作，采用機(jī)制砂配制出C60早強(qiáng)泵送混凝土，并成功地應(yīng)用于貴陽市中曹司剛構(gòu)大橋，混凝土在施工中泵送正常，未出現(xiàn)任何裂縫，3d、28d抗壓強(qiáng)度滿足了施工方提出的技術(shù)要求，混凝土質(zhì)量合格率100%。

　　二、原材料選用

   ?。?）水泥

　　選用貴州水城瑞安水泥有限公司生產(chǎn)的烏蒙山P.O52.5級(jí)水泥，其主要物理化學(xué)性能如表1。

　　（2）粗骨料

　　粗骨料為本公司試驗(yàn)中心提出質(zhì)量要求，采用多級(jí)配骨料，按一定比例通過微機(jī)分別計(jì)量控制搭配成5～20mm的連續(xù)級(jí)配的石灰?guī)r碎石，它具有顆粒級(jí)配合理，針片狀少，孔隙率小等特點(diǎn)，生產(chǎn)表明，直接控制好骨料的比例將會(huì)有效地獲得混凝土的最小孔隙率，最佳堆積密度，可獲得較好的工作性能，較高的強(qiáng)度及優(yōu)異的耐久性。另外，以相同水灰比而言，骨料在最佳堆積密度下，總漿體用量也會(huì)跟著減少，相對(duì)的拌合水用量也會(huì)減少，因而可以減少混凝土中弱界面的形成幾率及漿體本身收縮裂縫的產(chǎn)生，從而提高混凝土的耐久性，技術(shù)指標(biāo)見表2。

表2 粗骨料（5～20mm碎石）技術(shù)指標(biāo)

　?。?）細(xì)骨料

　　配制C60高強(qiáng)混凝土需使用中砂，貴州地區(qū)機(jī)制山砂在生產(chǎn)過程中,由于母巖的品質(zhì)與機(jī)制砂生產(chǎn)工藝所決定，砂的級(jí)配一般呈現(xiàn)典型的兩頭大中間小的特點(diǎn)，其中大于4.75mm顆粒較多，2.36mm篩余高達(dá)40%，而小于0.075mm的石粉顆?？梢愿哌_(dá)10%。用機(jī)制砂配制C60混凝土?xí)r細(xì)度模數(shù)及石粉含量都難以嚴(yán)格控制。本公司試驗(yàn)中心對(duì)市內(nèi)所有級(jí)配較好的砂石廠分別進(jìn)行研究試驗(yàn)，最后選定細(xì)度模數(shù)在2.8～3.0，石粉含量在6～8%的福榮砂石廠五眼砂，機(jī)制砂顆粒形狀多棱角，屬多面立方體，在硬化混凝土中有非常好的咬合力，其質(zhì)量完全符合JGJ52-2006<<普通混凝土用砂、石質(zhì)量及檢驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)>>，石粉含量在6～8%時(shí)，經(jīng)亞甲藍(lán)法檢測(cè)石粉含量時(shí)，其MB值為0.6～0.8，根據(jù)我公司長期應(yīng)用機(jī)制砂的經(jīng)驗(yàn)以及國內(nèi)外的一些文獻(xiàn)資料反映，在機(jī)制砂混凝土中，石粉填充了其中的空隙，改善混凝土的空隙特征，減少混凝土的空隙率，改善漿—集料界面結(jié)構(gòu)。石粉在水泥水化過程中起到一定的晶核作用，誘導(dǎo)水泥的水化產(chǎn)物析晶，加速水泥的水化，并參加水泥的水化反應(yīng)，生成水化碳鋁酸鈣，提高水泥水化產(chǎn)物的結(jié)晶化程度，進(jìn)而提高混凝土的密實(shí)性，使混凝土的綜合性能得以改善，技術(shù)指標(biāo)見表3。

　?。?） 礦物摻合料（磷礦粉）

　　混凝土摻入適當(dāng)?shù)牧椎V粉，在混凝土中產(chǎn)生3個(gè)基本效應(yīng)，即形態(tài)效應(yīng)、活化效應(yīng)、微集料效應(yīng)，它對(duì)改善混凝土和易性、流動(dòng)性、可泵性，減少混凝土的泌水性、離析性，保證混凝土的強(qiáng)度，降低水泥用量，降低水化熱，對(duì)提高混凝土的耐久性，抑制混凝土自生收縮和干縮變形等有其重要作用，磷礦粉發(fā)熱量一般為水泥的10～25%，本工程磷礦粉摻入量12%，其磷礦粉的質(zhì)量指標(biāo)見表4。

　　（5）高效緩凝減水劑（早強(qiáng)泵送性）

　　高效緩凝減水劑的選用應(yīng)遵循3個(gè)原則：①減水率28～32%；②混凝土坍落度、擴(kuò)展度在2個(gè)小時(shí)內(nèi)沒損失；③混凝土早期強(qiáng)度高，且泵送性好，混凝土不發(fā)粘。

　　通過多次試驗(yàn)，最后選定星恒新型建材有限公司生產(chǎn)的聚羧酸鹽高效早強(qiáng)泵送性減水劑，該減水劑具有減水率高，保塑性能好，混凝土在3個(gè)小時(shí)內(nèi)坍落度、擴(kuò)展度幾乎沒有損失，早期強(qiáng)度高，泵送性能好等特點(diǎn)，其性能見表5。

　　三、配合比設(shè)計(jì)及選擇

　　1、為實(shí)現(xiàn)混凝土的高性能、高強(qiáng)度，混凝土配合比設(shè)計(jì)應(yīng)遵循下述原則：

　?。?）低水膠比對(duì)高強(qiáng)高性能混凝土很重要，依靠高效減水劑和優(yōu)質(zhì)礦物細(xì)粉摻和料實(shí)現(xiàn)混凝土低水膠比。

　?。?）不能過分地提高膠凝材料用量，膠凝材料過多，不僅成本高，混凝土的體積穩(wěn)定性也差，同時(shí)，對(duì)獲得高強(qiáng)度意義不大，應(yīng)該通過合理調(diào)整粗細(xì)骨料粒形，級(jí)配及砂率，實(shí)現(xiàn)混凝土低水膠比條件下優(yōu)良的工作性能。

　?。?）在高效緩凝減水劑中應(yīng)摻入適量的引氣劑，使混凝土含氣量控制在3～4%，以提高混凝土的和易性和泵送性能。

　?。?）在高效緩凝減水劑中，應(yīng)引入混凝土早強(qiáng)激發(fā)組份，以提高混凝土早期強(qiáng)度。

　?。?）高強(qiáng)高性能混凝土對(duì)骨料的顆粒級(jí)配和最大粒徑有嚴(yán)格的要求，可通過改變機(jī)制砂廠加工工藝，改善骨料的粒徑和級(jí)配。

   　遵循以上技術(shù)措施，使用確定的原材料，采用粗細(xì)骨料多級(jí)配，摻入礦物摻加料，減少水泥用量和混凝土單方用水量，抑制高強(qiáng)高性能混凝土的自收縮，提高混凝土的耐久性，獲得高強(qiáng)度、高性能泵送混凝土，根據(jù)設(shè)計(jì)強(qiáng)度和施工要求進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)和多次混凝土試配，優(yōu)選出滿足設(shè)計(jì)強(qiáng)度和施工要求的配合比及混凝土坍落度、擴(kuò)展度損失，凝結(jié)時(shí)間等見表6，試配抗壓強(qiáng)度見表7，結(jié)果表明，混凝土的坍落度、和易性、凝結(jié)時(shí)間及抗壓強(qiáng)度均能滿足設(shè)計(jì)施工要求。

　　2、混凝土的生產(chǎn)質(zhì)量控制

　?。?）生產(chǎn)前嚴(yán)格控制進(jìn)場(chǎng)原材料質(zhì)量，不合格的原材料不能用于生產(chǎn)，不同批次外加劑，不同批次的水泥需要進(jìn)行外加劑相容性試驗(yàn)，當(dāng)試驗(yàn)結(jié)果與試配結(jié)果有差異時(shí)應(yīng)重新調(diào)整試配。

　?。?）生產(chǎn)過程嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)配合比和混凝土攪拌工藝要求進(jìn)行配料控制，確保計(jì)量準(zhǔn)確，攪拌時(shí)間適當(dāng)延長（10～15s）,嚴(yán)格控制用水量，根據(jù)砂石含水率調(diào)整用水量，控制好出站坍落度及擴(kuò)展度。

　?。?）罐車裝料前應(yīng)將罐內(nèi)殘?jiān)?，積水排放干凈，混凝土出廠時(shí)，試驗(yàn)室安排質(zhì)控員檢測(cè)出站坍落度、擴(kuò)展度及和易性，鑒定混凝土坍落度、擴(kuò)展度合格后方能出站，不符合要求時(shí)不能出站，并查找原因，及時(shí)采取糾正和預(yù)防措施。

　　（4）混凝土運(yùn)到澆筑現(xiàn)場(chǎng)后，如因種種原因未及時(shí)澆筑而不能滿足施工要求時(shí)，及時(shí)將信息反饋到攪拌站技術(shù)部，同時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)工長在實(shí)驗(yàn)室技術(shù)員的指導(dǎo)下采取二次添加減水劑將坍落度、擴(kuò)展度調(diào)整至施工要求。

　　（5）生產(chǎn)調(diào)度通過GPS監(jiān)控器合理調(diào)配運(yùn)輸車輛，加強(qiáng)與施工現(xiàn)場(chǎng)的聯(lián)系，既要保證連續(xù)供應(yīng)又要減少現(xiàn)場(chǎng)車輛積壓現(xiàn)象。

　　3、混凝土的泵送施工

　?。?）本工程在現(xiàn)場(chǎng)配置了兩臺(tái)46米臂架泵，并租賃兩臺(tái)46米臂架泵駐扎工地以備用，確?；炷亮鲿潮盟?。

　　（2）嚴(yán)格控制入泵混凝土的和易性，入泵坍落度（200±20 mm），擴(kuò)展度（550±20×550±20mm），保證入泵混凝土和易性，不泌水，不離析，不板結(jié)。

　?。?）混凝土在初凝前，應(yīng)做到及時(shí)進(jìn)行表面二次抹壓，防止混凝土干縮開裂。

　　（4）混凝土澆筑完后，必須加強(qiáng)早期和后期養(yǎng)護(hù)工作。

　　4、混凝土質(zhì)量檢測(cè)結(jié)果

　　該鋼構(gòu)大橋已澆筑C60混凝土約10000m3，效果很好，沒有出現(xiàn)任何表面裂縫，表面氣孔很少，光潔度好，3d、28d抗壓強(qiáng)度均達(dá)到施工方提出的C60技術(shù)指標(biāo)要求，評(píng)定合格。3d、28d抗壓強(qiáng)度見表9所示。（10組樣）

　　5、結(jié)束語

　　（1）機(jī)制砂配制高強(qiáng)度高性能混凝土，粗細(xì)骨料的級(jí)配和粒形很重要，選擇級(jí)配合理的機(jī)制砂和采用多級(jí)配的碎石復(fù)配，可獲得高密實(shí)度空隙率最小的混凝土，降低水膠化，穩(wěn)定混凝土的體積，抑制混凝土的收縮開裂，完全可以配制出滿足C60（3d抗壓強(qiáng)度50MPa）的高性能混凝土。

　?。?）摻入活性礦物材料（磷礦粉），既改善混凝土的工作性能，又降低水化熱，防止混凝土開裂，并利用其玻璃微珠潤滑效應(yīng)來提高混凝土工作性和坍落度保持性。

　?。?）對(duì)于高強(qiáng)高性能混凝土，保溫養(yǎng)護(hù)工作十分重要。