剛構連續梁梁端配重鐵砂混凝土應用

王小岐

(中鐵十二局集團第四工程有限公司，重慶400026)

新建渝利鐵路兩昌河左右線特大橋，位于重慶市江北區境內，臨近既有運營鐵路渝懷線，全橋總長分別為1 294 m和1 314 m，左右線全橋均以三聯剛構連續梁(33.9+64+33.9)m跨越兩昌河。由于剛構連續梁邊跨較短及全橋曲線半徑較小，會在邊跨支座處產生負反力，為滿足行車條件，要求全橋合龍一個月后，在邊跨梁端箱內施加配重，配重采用鐵砂混凝土堆載，鐵砂混凝土容重不低于40 kN/m3，一側梁端所施加鐵砂混凝土重量為275.1 t。

1 配重鐵砂混凝土配合比確定

1.1 設計要求

重混凝土是指干表觀密度大于2 600 kg/m3的混凝土，多用于結構配重和防護。配制重混凝土必須以達到設計容重為首要目標，同時兼顧混凝土和易性。為充分利用重骨料的較大表觀密度，根據骨料自身密度和配重混凝土的密度要求，應以單方混凝土中最大能摻入重骨料的數量(重骨料松散堆積密度)為準則進行配置。

1.2 原材料選取

(1)重混凝土中集料的表觀密度對重混凝土的容重影響最大，對于本橋梁配重設計容重在4.0～4.5 t/m3的混凝土，需要采用較重的集料才能實現，要求堆積密度及表觀密度都比較大。研究決定采用安徽省蕪湖市石峰配重材料廠生產的鐵砂作為混凝土主要骨料，以金屬塊和粗礦石作為粗骨料，細礦砂作為細骨料，根據三種材料的粒徑選擇級配。

(2)水泥的用量以滿足混凝土和易性為主，若在混凝土容重偏低時，可適量增加細礦砂作為膠凝材料取代部分水泥，以調整和提高混凝土的容重。使用普通P.0 325水泥。

(3)為了充分利用重集料的較大表觀密度，根據集料表觀密度和混凝土的容重要求，以每1 m3混凝土中最多能摻入量為原則。

(4)由于水的表觀密度較小，因此適當摻入減水劑能有效的減小用水量，控制水灰比，降低水對容重的影響，同時改善混凝土的和易性。

表1 原材料物理性質

1.3 各組分材料組成理論配置

根據設計要求配重混凝土對于強度要求相對較低，一般在C25以下(這里可先定義為C25混凝土)，因此配合比選擇主要依據是混凝土的密度。

對于配重混凝土，由于目前尚無專門的配合比設計公式，所以本工程依據《普通混凝土配合比設計規程》(JGJ 55－2000)，以體積計算法為設計計算依據，初步確定其配合比。

(1)根據設計要求，按照選定的普通P.0325水泥的實際強度和配重混凝土的標號，若有歷史記錄，可參考相對應的水灰比;若無記錄可按照普通混凝土配比設計參考水灰比，根據實際情況最后可調整水灰比。查表初步選擇水灰比為W/C=0.45，mw0=0.45mc0

(2)粗骨料金屬塊的最大粒徑為31.5 mm，配重混凝土坍落度160～200 mm，查表選擇所需用水數量在165～185 kg。為充分利用重集料的較大表觀密度，根據集料表觀密度和混凝土的容重要求，適當加入了減水劑，水用量可取165 kg/m3。

(3)根據水用量和水灰比確定每立方水泥用量為366 kg。

(4)根據水泥用量、水用量及粗骨料最大粒徑31.5 mm，確定砂率。由于砂率對混凝土的流動性、粘聚性、保水性影響很大，所以砂率的確定很重要，合理的砂率應當是砂子填滿粗骨料空隙，并有一定的富余量，能在粗骨料間形成一定厚度的一層砂漿，減小粗骨料間的摩擦阻力，從而保證混凝土的和易性。根據配合比設計規程查表，線性內插法初步擬定砂率為33%，若拌合混凝土的和易性達不到施工要求，可再調整砂率。

(5)根據設計配重混凝土容重4.0～4.5t/m3，初步確定細礦砂用量為1 227 kg，金屬塊和粗礦石用量為2 491 kg。再根據體積計算法分別計算出金屬塊和粗礦石組分質量。

(6)根據實踐經驗摻和料減水劑每立方使用9 kg，若達不到施工要求可適當調整。

1.4 試配、調整及確定混凝土配合比

為檢驗該配合比下能否達到設計容重，應對理論計算的配合比進行試配。試配時應嚴格按照各組分材料理論數量使用，且粗細骨料應干燥處理。然后按照標準條件養護，隨著混凝土齡期的增長，混凝土坍落度損失較快，1 h后混凝土坍落度損失在20 mm左右，混凝土容重逐漸增加。由于鐵砂吸水是一個緩慢過程，在新拌混凝土后仍在吸水，致使新拌混凝土單位用水量相應增加，從而使混凝土拌合料含水量較大而導致混凝土容重偏低，但隨后伴隨著水分的充分吸收，混凝土體積減小，相應的容重增加。

2 配重混凝土施工

由于箱梁梁體內鋼絞線及鋼筋密布，環境特殊，場地狹小，配重混凝土施工過程應嚴密組織，精確計算，切實保證配重混凝土施工過程中不損害梁體結構，嚴禁在梁面大體積堆載。箱梁節段施工時避開鋼絞線，在梁面提前預留配重混凝土下料孔，待全橋合龍張拉完成一個月以后再開始施工梁體配重混凝土，在箱室內部使用磚砌隔墻預留人行檢查維修通道，鋪設土工布隔離梁體，然后澆筑混凝土。

施工流程見圖1。

圖1 配重混凝土施工流程

3 施工工藝及要點

3.1 施工準備

(1)根據市場調查選擇合理的配重重集料，實驗測定各種材料物理性質。并參考《普通混凝土配合比設計規程》(JGJ 55－2000)初步擬定配重混凝土理論配合比，然后試配、調整理論配合比，確定重混凝土配重施工配合比。確定配重混凝土容重、強度等物理性質。

(2)技術人員應對施工圖紙進行認真審查，根據設計圖紙對施工配重的梁端核算梁腹空腔體積，初步估算配重混凝土施工節段范圍，節段施工時提前預留配重混凝土卸料孔，并做好技術交底工作(圖2)。

圖2 梁面預留配重混凝土下料孔示意

隔墻施工前應準確放出配重混凝土施工節段范圍。以利于施工中能夠準確控制混凝土澆筑數量。

3.2 磚砌隔墻施工

根據施工測量放樣位置砌筑磚隔墻，并在配重施工范圍內鋪設土工布，使配重混凝土與梁體隔離。隔墻分兩個階段砌筑，第一次砌筑高度為50～100 cm，澆筑配重混凝土后應加強振搗，保證其密實性;第二次滿砌(圖3)。

圖3 梁體內部隔墻砌筑示意

3.3 澆筑配重混凝土

為保證配重混凝土容重，應嚴格按照擬定配重混凝土施工配合比拌料，并在現場制作同條件養護混凝土試件。為控制混凝土拌料質量，每次攪拌混凝土時可定量計算各種材料上料數量。澆筑混凝土時應加強振搗，以確保混凝土密實性。

配重混凝土澆筑完成后應及時封閉梁面下料孔，防止雨水進入梁體內部。下料孔應按設計要求還原鋼筋及混凝土。