自密實混凝土在鋼筋砼勁性骨架拱橋中的應用

1、自密實混凝土在鋼筋混凝土勁性骨架箱型拱橋中的應用 唐云偉，陸永軍，李明澤第 PAGE 5 頁 共 NUMPAGES 5 頁自密實混凝土在鋼筋混凝土勁性骨架拱橋中的應用唐云偉1，陸永軍1，李明澤2（1、宜昌市交通基本建設質量監(jiān)督站 宜昌市 443000；2、興山縣公路段 宜昌市 443711。）摘 要：自密實混凝土具有大流動性及良好的粘聚性，使混凝土在自身重力作用下自行流動但不會發(fā)生骨料分離，從而實現(xiàn)自密實。自密實混凝土可以解決由于人為因素產生的施工質量不良的問題，并且可以解決鋼筋密集部位或某些振搗機械無法達到的部分混凝土的施工問題，同時還能加快施工進度，節(jié)省人力，減少噪音污染。本文結合工程實例

2、，介紹了自密實混凝土的特性、優(yōu)點、配合比以及在鋼筋混凝土勁性骨架拱橋實際應用中取得的效果。關鍵詞：自密實混凝土；勁性骨架；拱橋；應用； 自密實混凝土（Self-Compacting Concrete，簡稱為SCC）也叫自流平混凝土，是在低水膠比下，能不經振搗靠自身的重力作用自流平自密實并充滿模板和包裹鋼筋，這種新型混凝土為施工帶來了極大便利，被稱為“最近幾十年中混凝土建筑技術最具革命性的發(fā)展”。自密實混凝土起步最早的是日本，后來美國、英國、聯(lián)邦德國、加拿大等也進行了相關研究，現(xiàn)在這些國家自密實混凝土的使用量已經占混凝土全部用量的30%40%1。我國從上世紀九十年代才開始對其進行研究，尚處于起步

3、階段，目前年用量不足1%。1 自密實混凝土的特性及優(yōu)點1.1 自密實混凝土特性高流動性：是自密實混凝土的最顯著的特點。是指分散體系克服內阻力而產生變形的能力，可以保證混凝土能夠繞過障礙物，充分填充模型內每個角落。常用評價指標主要有坍落度、坍落擴展度等。高穩(wěn)定性：保證混凝土質量均勻一致，即不泌水，骨料不離析。間隙通過性：保證混凝土澆筑時能自行穿越鋼筋間隙而不發(fā)生阻塞。填充性：是衡量自密實混凝土工作性的一個重要指標，是流動性、穩(wěn)定性和間隙通過性的最終結果。1.2自密實混凝土優(yōu)點混凝土具有高流動性、高抗分離性、高間隙通過性和高填充性，能自行填充模板內的空間，形成均勻密實的混凝土結構，混凝土水膠比低，

4、結構致密，抗?jié)B和抗碳化性能強，混凝土收縮小，水化溫升低，抗裂性能好，可有效抵御環(huán)境中有害物質的侵害；避免在混凝土施工中漏振和過振等人為因素對混凝土質量的影響，增加結構壽命；降低勞動強度，節(jié)省勞力、振搗機具和能耗，降低施工成本；降低施工噪音，緩解施工擾民矛盾；簡化工序，縮短工期，提高效率；施工方便，為結構設計提供了更大的自由度；可大量利用粉煤灰和礦渣粉等工業(yè)廢料，廢物利用，有利于環(huán)境保護等。2 自密實混凝土適用范圍2.1 自密實混凝土的適用范圍，一般有以下幾個方面：澆筑量大、澆筑深度、高度大的結構工程；形體復雜、配筋密集、薄壁、鋼管混凝土等受施工操作空間限制的工程結構；工程工期要求緊、嚴格環(huán)境噪

5、音限制、普通混凝土無法實現(xiàn)的工程結構。以下情況不宜采用自密實混凝土2：用起重機及手推車澆筑混凝土時；混凝土澆筑表面的坡度超過3時；噴射混凝土時；通過加水獲得的高流動性混凝土，而又無不良后果的，如真空混凝土，壓軋混凝土及離心制管等。3 工程應用實例湖北省興山縣平邑口香溪河特大橋，采用單孔凈跨180m的上承式鋼筋混凝土勁性骨架箱型拱，矢跨比1/8，凈矢高22.5m，線形采用等截面懸鏈線，拱軸系數(shù)m1.543。拱箱采用鋼管加斜腹桿和上、下平聯(lián)形成的勁性骨架與外包混凝土組合構造，鋼管管徑829cm，內部灌注C40自密實混凝土，形成鋼管混凝土兩鉸拱構造。3.1 配合比設計的原則3.1.1 一般原則要求拌

6、和物具有很大的流動性，能自行密實而不產生離析，并能滿足所要求的強度和耐久性。增大流動性的途徑除了增大用水量外，還有增加外加劑摻量和采用聚羧酸系高效減水劑。適當增加砂率，保證澆筑時不產生離析。3.1.2 一般要求及配制要點砂率。砂率是影響混凝土拌合物工作性的一個主要因素。砂率適宜可以減小集料的空隙率，減小骨料間的摩擦，增加潤滑作用，增強粘聚性和保水性。砂率過大，會影響自密實混凝土的彈性模量和抗壓強度。一般宜控制在40%45%。本工程砂率采用48.5%。水膠比。自密實混凝土水膠比選擇除了應滿足普通混凝土各項性能外，還必須考慮大流動性混凝土為保持良好的粘聚性需要對最大水膠比的限量。減小水膠比，可以增

7、加混凝土的粘聚性。根據以往工程經驗，水膠比一般選擇在0.30.4之間。本工程采用0.36。混凝土膠凝材料用量。為了達到大流動和保持混凝土良好的粘聚性，混凝土膠凝材料不應過低，一般不低于500 kg/m3。本工程未摻粉煤灰，膠凝材料用量達到了543kg/m3，早期強度較高，混凝土的水化熱較大，收縮也大。混凝土單位用水量。增加單位用水量，可以增大混凝土流動度，但混凝土易發(fā)生離析，增大混凝土泌水性，影響到混凝土的和易性。在配制自密實混凝土時，應在保證坍落度和混凝土工作性的前提下，盡量降低單位用水量。本工程單位用水量采用186 kg/m3。塌落度損失及其控制。塌落度的經時損失在自密實混凝土中表現(xiàn)得尤為

8、突出，其產生的主要原因是：隨著水泥的水化反應，高效減水劑被水泥的水化產物大量吸附而使分散作用降低，表現(xiàn)微自密實混凝土的塌落度隨時間的增長而逐漸減少。塌落度損失程度與高效減水劑的摻加方法、水泥品種、施工溫度、攪拌工藝等有關。高效減水劑可以采用反復摻加的方法，必要時可以加入少量的緩凝劑。水泥裹砂工藝。骨料含水量的不同以及混凝土攪拌方式的不同都會影響自密實混凝土的性能。自密實混凝土最易出現(xiàn)的問題是離析和泌水。日本人首先提出的水泥裹砂工藝，就是在骨料表面包上一層低水膠比的水泥漿形成皮殼外殼，以提高混凝土的各種性能，可以防止此類問題的發(fā)生。造殼攪拌的砂子，其表面含水量以15%25%為宜。3.2 原材料及

9、其性能3.2.1 水泥 水泥是混凝土中的膠凝材料，可為混凝土提供活性?；炷林械乃嘤昧窟^多會產生不良后果：如水化熱過大，混凝土收縮過大產生裂縫及空隙。理論上各種水泥都可用于配制自密實混凝土，最好是硅酸鹽水泥，其次是普通硅酸鹽水泥。水泥標號一般不宜低于42.5MPa。同時還要考慮水泥的吸水性和高效減水劑的相容性。本工程采用華新普通42.5硅酸鹽水泥，水泥密度為3.08g/m3，3天和28天抗壓強度分別達到26.2MPa和 49.1MPa，3天和28天抗折強度分別達到5.3MPa和8.9MPa。3.2.2 骨料骨料在混凝土中起骨架作用，必須控制骨料的最大粒徑、粒型和級配。級配不好，將影響混凝土的

10、粘性，容易離析、泌水。粗骨料最大粒徑一般不超過25mm。同時要求針、片狀顆粒含量要少。細骨料宜選用級配良好的中砂或粗砂（細度模數(shù)2.6），且適當增加砂中細粉的含量，提高混凝土的粘度。粗骨料采用525mm的人工碎石，表觀密度為2670kg/m3。細骨料采用細度模數(shù)為2.78，石粉含量11%的河砂。3.2.4化學外加劑混凝土中適當摻入外加劑，可以明顯改善混凝土拌和物的性能，減少用水量，延緩凝結時間，降低水化熱，提高混凝土的抗凍性、抗?jié)B性等。摻加高效減水劑則是配制自密實混凝土的技術關鍵。自密實混凝土對外加劑的要求有3：與水泥相容性好；減水率大；緩凝、保塑。常用減是劑有：萘磺酸鹽系列、磺化三聚氰胺系列

11、、氨基磺酸鹽系列和聚羧酸系列四大類。其中聚羧酸系列效果顯著。本工程主要采用的上海麥斯特生產的聚羧酸系SP8CR-HC高效減水劑。另外摻入UEA膨脹劑，起到膨脹密實的效果。3.2.5拌和水當用于拌制混凝土的水中含雜質過量時，不僅會影響混凝土的強度，還會影響混凝土的凝結時間，其質量應符合飲用水的標準。3.3 混凝土施工配合比經試驗，最終確定自密實混凝土的配合比如表1。表1 C40微膨脹自密實混凝土配合比使用部位設計標號水泥品種坍落度控制配合比的主要參數(shù)每方混凝土材料用量石子最大粒徑水膠比單位用水量/m3砂率%膨脹劑摻量%減水劑摻量%水水泥天然砂人工骨料減水劑SPCR-HC原液膨脹劑UEA鋼管內部C

12、40華新普通42.51822250.3618648.5100.61864658208463.10523.4 混凝土體積變形（表2）從表2可以看出，混凝土前期膨脹不大，14天以后出現(xiàn)收縮，但后期收縮趨于穩(wěn)定，第63天收縮值最大，之后又逐漸收縮變小。雖然從數(shù)據上看混凝土略有收縮，但摻入一定量的膨脹劑后，對減少混凝土的收縮起到了一定的緩解作用，從長久來看，可以補償混凝土水化熱帶來的體積收縮。表2 混凝土自身體積變形（）齡期（d）1234567891011121314212936424956637077自身體變（）01525303525201815149972-7-21-27-42-36-49-50-

13、41-433.5 自密實混凝土的質量控制要點鋼管內不得出現(xiàn)斷縫、孔洞，不得出現(xiàn)混凝土與管壁分離現(xiàn)象；單管混凝土澆筑必須連續(xù)澆筑，且灌注完成時間不得超過首盤混凝土的初凝時間。施工時，環(huán)境溫度應控制在540，鋼管溫度小于60，如果有超溫現(xiàn)象，應先降低鋼管溫度后再組織施工。澆筑時，利用壓力泵將混凝土從鋼管拱兩端的拱腳相向、均衡、對稱頂升灌注，直到拱頂預設的出氣管口冒出混凝土為止，表明已在管內完全澆灌混凝土。澆筑過程中，采用小鐵錘敲擊鋼管，檢查混凝土的上升位置，及時檢查發(fā)現(xiàn)混凝土澆筑過程中是否產生空洞。為保證鋼管混凝土的密實性，可在拱頂位置設置溢流管。對鋼管內混凝土不密實部位，可采用鉆孔壓漿法進行補強

14、，壓漿后鉆孔補焊牢固。3.6 施工質量檢測鋼管內自密實混凝土澆筑2周后，利用超聲和手錘敲擊方法對混凝土的施工質量進行了全面檢測。結果表明：對選樣點進行超聲法和手錘敲擊測試，所澆注的8根鋼管混凝土拱，其內部混凝土均勻密實，混凝土與管壁之間最大空隙為15mm，主要集中在拱頂附近。經采用高強砂漿補強后，滿足設計要求。4 結束語自密實混凝土具有許多振動密實混凝土所不具備的優(yōu)點，有良好的發(fā)展前景。將自密實混凝土技術與鋼管混凝土技術結合起來，消除了澆筑混凝土時的振搗噪聲，提高了施工速度與質量，實現(xiàn)了混凝土澆筑時的省力化，為改善和解決過密配筋、薄壁、復雜形體等振搗困難的工程施工帶來了極大的方便，并且能夠有效

15、地保證工程質量。參考文獻：1 翁友發(fā)、呂家良. 自密實混凝土的研究現(xiàn)狀及其發(fā)展方向. 中國港灣建設J.2002年4月第2期.P1619；2肖延亮，高早強微膨脹自密實高強混凝土的培植及其性能研究，武漢大學碩士學位論文，武漢，2004年4月，P422。3劉數(shù)華，方坤河，曾力，高摻量粉煤灰高強自密實混凝土試驗研究，粉煤灰，2004.03Applications of self-compacting concrete in Reinforced Concrete Composited Arch bridges of Stiffen FrameworkTang Yunwei1，Lu Yongjun1，L

16、i Mingze2(1. Yichang Communication Supervisory of Quality Bureau, Yichang, 443000,China;2、Xingshan Highway management section, Yichang 443711,China)Abstract：The Self-Compacting Concrete has the property of high flowability and high consistency，it can flow flat under its own gravity without any segre

17、gation and it is compacted by itself.Since the self-conpacting concrete can solve all the problems which are caused by workers matter，the denseness of steel or the narrow room,at the same time,still can accelerate the construction pregress,，save labor power, reduce the noise pollution. This article

18、unifies the project example, introduced from characteristic，advantage，mixing proportion of the self-conpacting concrete as well as obtains the practical application effect in Reinforced Concrete Composited Arch bridges of Stiffen Framework.Key words: Self-Compacting Concrete；Stiffen Framework；arch bridges; application1唐云偉，身份證號碼412826650504033，研究生學歷，工程碩士，高級工程師，曾擔任河南省汝南設計院院長、汝南建筑質量監(jiān)督站站長、宜昌猇亭公路管理段段長，現(xiàn)任宜昌市交通基本建設質量監(jiān)督站站長，宜昌市交通系統(tǒng)科技帶頭人之一，參與研究的公路邊坡生物防治技術的應用研究湖北省科技進步三等獎，聯(lián)系電話0717-6469956，通信地址：湖北省宜昌市沿江大道104號2-201室，郵編：443000，電子郵件： H