新舊橋拼接混凝土配合比設(shè)計(jì)及施工質(zhì)量控制

宋小兵 田麗青

1 概述

隨著我國經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展,汽車流量不斷增長,早期建成的高速公路已不能滿足現(xiàn)代交通量的需求。在節(jié)約土地、保護(hù)環(huán)境的原則上,高速公路擴(kuò)建勢在必行。以往擴(kuò)建公路新舊橋拼接部位容易因混凝土收縮開裂而破損,后期修復(fù)耗資大、效果差,必須高度重視。由于交通的壓力,封路時(shí)間短、設(shè)計(jì)強(qiáng)度高、要求混凝土有很高的抗裂性和工作和易性,即要求配制早強(qiáng)快硬型補(bǔ)償收縮混凝土。高標(biāo)號早強(qiáng)快硬型補(bǔ)償收縮混凝土實(shí)際上是違背混凝土的基本規(guī)律的,混凝土的早期強(qiáng)度(24 h)越快,后期強(qiáng)度增長越小,早期水化熱越大,膨脹越大,后期收縮也就越大。本文主要論述如何利用材料的特性、科學(xué)合理的配合比來有效的揚(yáng)長避短,從而解決橋梁拼接混凝土開裂問題。

2 橋梁拼接混凝土應(yīng)遵循的基本規(guī)律

1)水灰比要盡可能的小,降低水化熱,減小收縮。2)集料的含泥量要小,減小坍落度損失,因?yàn)樗冶纫押苄?如果坍損快,就會(huì)影響施工,混凝土的強(qiáng)度和耐久性就無法保證。3)在試驗(yàn)室配制時(shí)一定要進(jìn)行擴(kuò)展度試驗(yàn),這是一項(xiàng)很重要的指標(biāo)。4)必須加筋,無論是加鋼纖維還是加高聚合物纖維,都可以防止混凝土開裂。5)在混凝土不能使用粉煤灰的情況下,可使用聚羧酸外加劑,滿足施工擴(kuò)展度要求,使混凝土有一定的柔性,降低開裂風(fēng)險(xiǎn)。6)根據(jù)擴(kuò)建工程的特點(diǎn),施工中采用快硬型補(bǔ)償收縮混凝土具有重要意義。在現(xiàn)階段還沒有成熟技術(shù)的情況下,通過試驗(yàn)找出一個(gè)適合擴(kuò)建工程要求的混凝土配合比是可行的,也是必要的。

3 混凝土原材料選擇與配合比設(shè)計(jì)

3.1 原材料選擇

1)水泥:采用P.O42.5R早強(qiáng)型水泥,可以滿足需水量小,強(qiáng)度等級高的要求。2)高效減水劑:必須具有減水率高、強(qiáng)度增加明顯、微收縮、坍落度損失小等特點(diǎn)。經(jīng)過試驗(yàn)室多次試驗(yàn)、調(diào)整,廣州市建標(biāo)外加劑廠生產(chǎn)的第三代聚羧酸高性能外加劑能滿足以上要求。3)鋼纖維或高聚合物纖維:采用銑銷型鋼纖維,以增強(qiáng)混凝土的抗拉強(qiáng)度,預(yù)防混凝土干縮、開裂。4)河砂:潔凈的中粗砂。5)碎石:壓碎指標(biāo)值小于 12,含泥量不大于1%,且級配良好的5 mm～25 mm規(guī)格碎石。

3.2 配合比設(shè)計(jì)方法

采用絕對體積法計(jì)算每種材料用量,確保各種材料用量精確。

3.3 結(jié)果及討論

在試驗(yàn)室進(jìn)行了一系列的試驗(yàn),新拌混凝土的工作性和硬化混凝土的力學(xué)性能分別如表1所示。

表1 混凝土的力學(xué)性能

根據(jù)以上試驗(yàn)結(jié)果對比選定一號和二號配合比進(jìn)行了膨脹收縮的對比試驗(yàn),各取了6個(gè)試件,經(jīng)過4個(gè)月(2009年3月23日～7月28日)的室內(nèi)膨脹和收縮檢測,在5月10日達(dá)到膨脹最大值,6月10日達(dá)到最大收縮值,從6月10日至7月28日期間,混凝土試件的幾何尺寸基本已穩(wěn)定,兩個(gè)試件的膨脹與收縮值分別如表2,表3所示。從表2,表3中可以看出,兩個(gè)配合比膨脹、收縮結(jié)果值均滿足設(shè)計(jì)的要求。根據(jù)所有的試驗(yàn)指標(biāo)、經(jīng)濟(jì)性和施工的可操作性,選用一號配合比指導(dǎo)施工。

表2 一號配合比膨脹收縮試驗(yàn)結(jié)果

表3 二號配合比膨脹收縮試驗(yàn)結(jié)果

為了接近現(xiàn)場條件,試驗(yàn)在常溫、常濕條件下進(jìn)行,而一般按試驗(yàn)規(guī)程,做水泥及水泥混凝土試驗(yàn)要嚴(yán)格的按規(guī)定的溫度、濕度和環(huán)境下進(jìn)行。

4 施工質(zhì)量控制

1)混凝土成型后,前10 h養(yǎng)生溫度要低,而后期要保溫、保濕,并千方百計(jì)利用工地的現(xiàn)有條件加溫(最好選擇蒸汽養(yǎng)生)。根據(jù)施工現(xiàn)場實(shí)際情況在冬季可采用黑塑料薄膜覆蓋養(yǎng)生,提高混凝土溫度。夏季采用正常的施工養(yǎng)生。關(guān)鍵是使混凝土中的水分不與外界的水產(chǎn)生交換,即保溫、自養(yǎng)。2)適當(dāng)延長混凝土的攪拌時(shí)間,增加混凝土熟度,強(qiáng)制攪拌不少于2 min,這點(diǎn)非常重要。3)可以考慮提前2 h出料,在混凝土初凝之前封路,可以用同樣的封路時(shí)間,確保混凝土的質(zhì)量。4)每一層混凝土不能太薄,減少剝離、開裂。如果必須分薄層澆筑,要盡可能的縮短二層的澆筑時(shí)間,減小收縮開裂。5)橋的接縫處混凝土表面一定要清理干凈,松散的砂漿層用振動(dòng)棒振松后清除。6)加強(qiáng)混凝土養(yǎng)生,時(shí)間最好不少于7 d,防止混凝土干縮開裂。

5 開放交通前混凝土強(qiáng)度要求

根據(jù)資料(佛開管理處),要求混凝土20 h達(dá)到30 MPa以上才能開放交通,并且施工完成15 h后每小時(shí)測一次強(qiáng)度。采用以上混凝土配合比,經(jīng)過多次試驗(yàn)檢測,20 h均達(dá)到了30 MPa以上,天氣冷時(shí)最低一組試件20 h為28.7 MPa,天氣熱時(shí)最高一組試件達(dá)到36.0 MPa,達(dá)到預(yù)期的效果。

6 結(jié)語

擴(kuò)建是高速公路的另一發(fā)展方向,拼接混凝土在施工中將大量使用,隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展和新型材料的不斷應(yīng)用,還須對拼接混凝土進(jìn)行不斷的深入研究。試驗(yàn)結(jié)果和工程實(shí)踐證明,大方量拼接縫混凝土施工,只要嚴(yán)格控制材料質(zhì)量,科學(xué)施工,嚴(yán)格管理,采用適當(dāng)?shù)目煊残脱a(bǔ)償收縮混凝土配合比,完全可以防止混凝土開裂,提高混凝土早期強(qiáng)度,滿足封路時(shí)間短,實(shí)現(xiàn)了拼接混凝土質(zhì)量控制目標(biāo)。

對于那些縫隙較小,混凝土一次用量較少(0.5 m3以下)時(shí),可用丙烯酸酯共聚乳液砂漿,它產(chǎn)生的聚合物纖維可使縫間有聚合物纖維相連,填充物可跨過已硬化的微裂縫,達(dá)到限制微裂縫擴(kuò)展的目的。還有各種環(huán)氧樹脂砂漿,也可以對小面積拼接起到很好的作用,這方面的研究還有待在工程實(shí)踐中進(jìn)一步地探索。

[1] JTJ 041-2000,公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范[S].

[2] GB 8076-1997,混凝土用外加劑[S].

[3] YB/T 151-1999,混凝土用鋼纖維[S].