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1、32m超低高度梁高強混凝土泵送施工工藝中鐵十六局集團第五工程 呂祥玉摘要32m后張法超低高度預應力混凝土曲線梁制造位列路內各梁型生產難度之最,C65高強混凝土彈性模量高,該混凝土和鋼纖維混凝土交叉澆筑,成功實現了200m遠距離泵送。關鍵詞膠新鐵路;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 鐵路跨線地段和平原河網地域需要建筑高度最低、施工簡便、造價經濟超低高度梁,該梁型可大大降低路堤高度,經濟效益顯著。32m超低高度曲線梁,混凝土設計強度等級C65,其水泥用量大、初凝時間短,要求必需加緊澆筑進度,縮短施工周期。經過泵送流態混凝土,使鋼筋密集,下料困難問題得到很好處理。超2、低高度梁張拉時,為抵御傳力錨固階段預應力對上緣混凝土產生過大拉應力,而摻入少許鋼纖維,增加了混凝土抗裂能力。高強混凝土和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,其次是配合比設計,施工控制,這3點相互關聯,互為制約,只有精心設計,精心組織,才能生產出優質梁。2、原材料選擇 (1)水泥選擇 高強混凝土配制,宜使用高強度等級水泥,方便合理地控制水泥用量,避免水泥用量過大帶來弊端。經比選,用52.5級水泥配制C65混凝土,完全滿足規范要求。具體是,前2片梁采取葛州壩水泥廠生產三峽低熱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3、所需時間長,但因其水泥運距長,供給困難,強度發展太慢,影響臺座周轉。從多個原因分析后,改用山東水泥廠產“五岳”52.5級水泥。該水泥早期強度高,水化熱較大,凝結時間快,初凝1.5h。所以在澆筑時,應采取方法,使混凝土初凝時間在3h以上。 (2)摻和料 因預制后張法預應力混凝土鐵路橋簡支梁(GB7418-87)中未列明許可摻用摻和料,且相關技術文件中也未說明,因比,在選擇材料時不作考慮。 (3)細骨料 配制高強混凝土用砂,關鍵滿足以下技術指標:砂必需是非堿活性材料;砂細度模數310312,砂硬度高,級配曲線合理;含泥量小于1%,不含泥塊;砂堅固性符合規范要求。經檢測大沽河前朱毛砂,滿足上述關鍵要4、求。 (4)粗骨料 在膠州梁場方圓120km范圍內,有3個產地碎石適宜配制高強度混凝土,經考察,選擇距梁場120km孟疃碎石,母巖為石灰巖,抗壓強度142MPa,和混凝土強度比大于210倍,符合規范要求。生產工藝為錘擊式破碎,滾篩分級,520mm級配良好,針片狀,壓碎指標值均滿足規范要求,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,以根本去除泥塊和石粉。 (5)水 拌和、養護用水均采取飲用水。 (6)高效減水劑 配制高強混凝土,高效減水劑選擇是技術關鍵。經多家著名廠家篩選、分析,淄博NOF-1A價格適中,泌水性小,被選為制梁用減水劑。3、配合比設計 (1)32m超低高度曲線梁5、梁體混凝土配合比設計混凝土強度等級C65,彈性模量3170104MPa,坍落度要求160mm左右。混凝土試配強度必需按鐵路混凝土和砌體工程施工規范(TB10210-)表要求。因是新建梁場,還未統計資料,混凝土強度標準差值在混凝土強度等級大于C40時為510MPa,經計算混凝土施工配制強度為73.2MPa。水泥活性按強度確保值52.5MPa計算,確保確保率。利用水灰比和強度線性關系式計算出水灰比為0.322。因為混凝土中集料總用量改變范圍很小,高強混凝土、高彈性模量混凝土石子用量范圍更受限制,通常為11001180kg/m3,直接定出每m3混凝土粗骨料用量,然后調整砂率。該配合比碎石用量取1146、0kg/m3。依據一般混凝土配合比設計規程(JJG55-),高強混凝土最大水泥用量不應大于550kg要求,求出最大用水量為55001322=177kg。外加劑用量在018%110%時為推薦最好摻量,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=55059311401774195。試拌結果:當用水量為172kg時,坍落度達成175mm,按坍落度遞減10mm,用水量增減215kg計算,實際用水量應為169kg/m3,水泥用量應為16901322=525kg,采取固定用水量法。分別選擇水泥用量520、5307、540、550相對應水灰比:01325、01319、01313、01307,分別計算配合比,并進行試拌調整,用絕對體積法計算單方材料用量,7d及28d強度(R)和彈性模量(E)。 (2)C65橋面板鋼纖維混凝土配合比設計鋼纖維混凝土設計強度等級C65,設計彈性模量3170104MPa,其關鍵目標是抵御張拉時橋面受到拉應力。鋼纖維混凝土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一般混凝土高10%,但其水泥多用10%。所以,水泥用量和梁體混凝土減水劑仍按0.9%摻加。鋼纖維在混凝土中摻量占混凝土體積1.3%2.0%,摻入目標是增加抗裂性。要確保彈性模量滿足設計要求,就要減小砂8、率,砂率減小后,鋼纖維摻加量要小,結合拌和實際,每盤水泥用量200kg,鋼纖維每袋20kg,當加入40kg鋼纖維,每m3混凝土中鋼纖維用量在108kg,每盤恰好2袋,方便施工,鋼纖維占體積比114%,在要求范圍之內。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一般混凝土高10%,所以,水灰比許可增大5%。用水量可在169177kg內調整4、施工控制 (1)制訂施工細則要確保梁體混凝土施工質量,試配合理理論配合比是前提,合格原材料是關鍵,施工控制也是至關關鍵,這一點對高強混凝土更顯得關鍵。根據全方面質量管理方法,分析原因,尋求對策,針對原材料加強檢驗,混凝土攪9、拌、澆筑、振搗、養護、拆模等工序,均根據規范作了嚴格要求,并在施工前對工人進行了崗前培訓。 (2)混凝土拌制正確計量是確保混凝土拌和質量根本,為此,制訂了嚴格質量管理制度。前幾盤,逐盤檢驗計量器具示值,使之保持正確。投料全部自動化,精度控制在規范許可范圍之內。 (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130140mm,泵壓在28MPa以下,可泵性很好。 (4)蒸養要求混凝土澆筑完成后,靜停6h,升溫速度5/h,升至45后10、恒溫,恒溫24h,試壓,當強度達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53.5MPa即可初張拉,拆完模就可施行初張拉,在1520d齡期對混凝土抗壓強度和彈性模量進行檢測,當強度達68.5MPa以上,彈性模量達3.70104MPa以上時,進行終張拉。5、體會 (1)為確保梁體高強混凝土抗壓強度和彈性模量滿足設計要求,采取最大石子用量法設計梁體混凝土配合比措施是可行。 (2)鋼纖維混凝土為確保強度和彈性模量滿足設計要求,突破了鋼纖維混凝土常規砂率在50%60%限制,砂率降到了46%,確保了鋼纖維混凝土強度和彈性模量,拓寬了鋼纖維混凝土應用領域。 (3)鋼纖維混凝土在低砂率狀態下,成功進行了200m遠距離泵送,查閱資料,未見先例,實現了技術突破。參考文件:1朱清江主編.高強高性能混凝土研制及應用.北京:中國建材工業出版社,1999.2雍本編著.特種混凝土設計和施工.北京:中國建筑工業出版社,1993.