聚羧酸高效減水劑在涼水河特大橋工程中的應(yīng)用

馮春鵬 熊衛(wèi)鋒 楊曉峰 龍俊余（北京東方雨虹防水技術(shù)股份有限公司技術(shù)中心，北京 101309）

工程概況

涼水河特大橋位于北京市通州區(qū)，起點(diǎn)里程DK21+454.97，位于臺(tái)湖鎮(zhèn)麥莊村境內(nèi)，終點(diǎn)里程為DK43+018.09，位于永樂店鎮(zhèn)德仁務(wù)村境內(nèi)，沿途穿越臺(tái)湖、牛堡屯、于家務(wù)、永樂店四個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)，中心里程為DK32+236.32，主要跨越?jīng)鏊印⒈本┝h(huán)道路和鳳港減河，同時(shí)橋下跨越多條主要通道。涼水河特大橋全長21563.12m，基礎(chǔ)均設(shè)計(jì)為鉆孔樁基礎(chǔ)，樁徑分別為Φ1.0m、Φ1.25m 和Φ1.5m，樁長50m 左右，筒支梁橋墩每墩8～12 根樁；連續(xù)梁橋墩每墩12～15根樁。共計(jì)樁基6386 根。本特大橋承臺(tái)均為低樁承臺(tái)。橋臺(tái)采用雙線一字形橋臺(tái)，橋墩均采用圓端型，墩身采用直坡到底的圓端形等截面，托盤、頂帽形式采用矩形截面四周抹圓角并與墩身截面順接。全橋共計(jì)2 臺(tái)、666 墩共667 跨。梁部由預(yù)制簡支梁、連續(xù)梁組成。其中筒支箱梁有：(32+48+32)m 4 聯(lián)12 孔、(48+80+48)m 2 聯(lián)6 孔。本工程為京津城際軌道交通工程的附屬工程。

1 混凝土配合比設(shè)計(jì)技術(shù)條件及參數(shù)

根據(jù)《客運(yùn)專線預(yù)應(yīng)力混凝土預(yù)制梁暫行技術(shù)條件》鐵科技[2004]120 號(hào)和《客運(yùn)專線高性能混凝土?xí)盒屑夹g(shù)條件》科技基[2005]101 號(hào)的規(guī)定，該大橋工程所使用的預(yù)應(yīng)力混凝土梁混凝土的設(shè)計(jì)壽命為100年，無氯鹽、凍融破壞環(huán)境、化學(xué)侵蝕環(huán)境和磨蝕環(huán)境的作用。依據(jù)工程設(shè)計(jì)要求和混凝土的工藝要求，規(guī)定了如下混凝土設(shè)計(jì)參數(shù)：

設(shè)計(jì)混凝土強(qiáng)度等級(jí)：C50；

混凝土抗?jié)B等級(jí)：＞P20

混凝土坍落度要求：160～200mm

混凝土電通量：小于1010C

2 試驗(yàn)原材料及性能

2.1 水泥

工程所選用的水泥為符合相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)的PO42.5 普通硅酸鹽水泥，由河北鼎新水泥有限公司生產(chǎn)，其主要化學(xué)組成見表1，品質(zhì)檢驗(yàn)結(jié)果見表2。

表1 水泥的化學(xué)成分分析

表2 水泥的物理力學(xué)性能

2.2 粉煤灰

本工程采用的粉煤灰（FA）為符合相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)的Ⅰ級(jí)粉煤灰，其XRD 圖像如圖1，粒徑分布見圖2，其燒失量為3.23%，篩余量為0.80%。

圖1 粉煤灰（FA）的XRD 圖像

圖2 粉煤灰的粒徑分布

2.3 其它原材料

礦粉采用唐山瑭龍S95 磨細(xì)礦渣；砂的含泥量為1.5%，細(xì)度模數(shù)為2.8；石子采用5～25mm 連續(xù)級(jí)配碎石。外加劑選用北京東方雨虹防水技術(shù)股份有限公司生產(chǎn)的聚羧酸鹽高性能減水劑，固含量為20%。拌合水采用梁廠所在地的自來水。

3 混凝土性能研究

為了滿足所配制的混凝土具有一系列優(yōu)良的性能，我們?cè)谶M(jìn)行混凝土配合比優(yōu)化方面進(jìn)行了如下考慮，設(shè)計(jì)依據(jù)為陳建奎和王棟民教授所提出的《混凝土全計(jì)算配合比方法》。

1）水灰比

為了充分滿足高速鐵路對(duì)高性能混凝土所提出的要求，使混凝土達(dá)到所要求的抗?jié)B性和強(qiáng)度，應(yīng)保證混凝土的密實(shí)性，并要求混凝土的水膠比不大于0.35[1]。

2）礦物摻和料

礦物外加劑是一類細(xì)分散的硅質(zhì)材料，其在混凝土中的摻量較大，通常情況下占總膠凝材料量的20%-70%。在混凝土中使用礦物外加劑具有以下幾個(gè)方面的優(yōu)點(diǎn)：(1)降低水化熱而提高混凝土抗溫差開裂的性能；(2)通過使孔隙的細(xì)化和改善界面過渡區(qū)來提高混凝土的最終強(qiáng)度和抗?jié)B性；(3)提高耐堿集料反應(yīng)和抗硫酸侵蝕的性能。本工程采用了雙摻粉煤灰和礦粉的設(shè)計(jì)方案，從而從根本上降低了工程的成本和混凝土的溫差開裂現(xiàn)象[2]。

3）含泥量

由于聚羧酸分子的黏土上的吸附性能要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于水泥顆粒，因此，集料中的含泥量對(duì)聚羧酸吸附分散性能的發(fā)揮起著重要的影響。為了減小黏土對(duì)新拌混凝土流動(dòng)性的影響，工程對(duì)粗細(xì)集料中的黏土含量進(jìn)行了嚴(yán)格的控制。

表3 C50 混凝土的配合比(kg/m3)

表4 C50 混凝土的工作性及其不同齡期的力學(xué)性能

圖4 新拌C50 混凝土效果圖

4）砂率

由于在配制高強(qiáng)混凝土的過程中，用水量較低，因此，當(dāng)膠凝材料用量一定時(shí)，影響混凝土工作性的主要參數(shù)便是砂率、骨料空隙和含氣量。通過提高砂率和含氣量將有助于提高混凝土的流動(dòng)性，改善混凝土的工作狀態(tài)[3]。砂率的選擇通常按照粗細(xì)骨料密實(shí)堆積下的空隙率情況確定。

按照上述規(guī)定和要求，對(duì)混凝土的配合比進(jìn)行了如表3的設(shè)計(jì)。

表4 為該配合比下混凝土的工作性和力學(xué)性能指標(biāo)。

由表4 可知：通過上述方法配制的混凝土均能獲得良好的工作性能。其力學(xué)性能也能完全滿足設(shè)計(jì)要求。試驗(yàn)證明聚羧酸在配制高強(qiáng)混凝土過程中，表現(xiàn)出了良好的性能，具有很好的泵送效果，不泌水、不離析，和易性優(yōu)越。同時(shí)，拆模后的混凝土具有較好的光澤[4]。圖3 為實(shí)驗(yàn)室配制的新拌混凝土流變性的照片，圖4 為工程中使用聚羧酸的混凝土橋墩的照片。

圖5 涼水河特大橋橋墩

[1]左彥峰,王棟民,吳紹祖.聚羧酸系超塑化劑對(duì)水泥漿體流動(dòng)性的影響[J].建筑材料學(xué)報(bào),2004,7(2):174－177.

[2]左彥峰,王棟民,吳紹祖.交聯(lián)型聚羧酸系超塑化劑對(duì)新拌混凝土性能的影響[A].中國硅酸鹽學(xué)會(huì)年會(huì)論文集(下)[C],北京,2003.10.418－424.

[3]熊衛(wèi)鋒,王棟民,左彥峰.聚羧酸梳型共聚物合成工藝研究[J].商品混凝土,2007.2:36-40

[4]陳建奎.混凝土外加劑的原理與應(yīng)用[M].北京:中國計(jì)劃出版社,1997:2-3