橋梁預(yù)應(yīng)力梁板混凝土強度控制要點

陳俊廷

(廣西合浦縣交通運輸局)

1 預(yù)應(yīng)力混凝土梁板施工準(zhǔn)備階段

1.1 原材料的選擇

(1)水泥:配制C50混凝土，宜選用旋窯生產(chǎn)，強度等級不低于42.5 的硅酸鹽水泥、普通硅酸水泥和早強型硅酸鹽水泥。

(2)細骨料:混凝土拌合物的和易性主要取決于砂材質(zhì)的優(yōu)劣，材料選擇時應(yīng)優(yōu)先選取級配良好的河砂、江砂。因河砂和江砂中含泥量較少，砂材質(zhì)中有較多的石英顆粒，且較為結(jié)晶，級配一般均能符合施工要求。預(yù)應(yīng)力梁板在混凝土施工過程中，砂的細度模數(shù)一般以2.6 以上為宜，含泥量不應(yīng)超過2%。當(dāng)細度模數(shù)過小，所拌制的混凝土?xí)蜻^于黏稠而影響施工質(zhì)量，施工過程中易出現(xiàn)難以振搗等問題。同時，因為砂的細度過小，在滿足相同和易性的施工要求時，會增加水泥材料的用量，從而提高了預(yù)應(yīng)力混凝土梁板施工的整體成本，而且影響了混凝土的技術(shù)收縮裂縫、耐久性等技術(shù)性能。反之如果砂的細度過大，則易導(dǎo)致新拌混凝土在運輸澆筑時出現(xiàn)離析或保水性能差等問題，大大影響了混凝土的質(zhì)量與外觀。

(3)粗骨料:粗骨料的強度對硬化混凝土的力學(xué)性能會產(chǎn)生顯著影響，所選粗骨料的抗壓強度應(yīng)比所配制的混凝土強度高50%以上，壓碎值不大于12%為宜。宜選用密實堅硬的石灰?guī)r、深成火成巖(輝緣巖、花崗巖、正長巖、輝長巖等)的碎石，最大粒徑控制在20 ～25 mm 以下。

(4)高效減水劑:預(yù)應(yīng)力混凝土梁板強度要求較大，水泥用量較多，水灰比較低，且對于強度和混凝土拌合物粘稠度的要求十分嚴(yán)格，對混凝土施工提出了更高的要求。為了滿足混凝土的性能要求和預(yù)應(yīng)力梁板施工要求，在施工過程中必須改善混凝土的和易性，以提升混凝土的強度和耐久性，同時降低水泥材料用量。外加劑的選擇應(yīng)著重于延緩混凝土初凝時間、提升混凝土早期強度、增強混凝土后期強度、外加劑與水泥材料的相容性及外加劑自身穩(wěn)定性等方面。常用的是以萘磺鹽酸甲醛縮合物為代表的磺化煤焦油系減水劑，國產(chǎn)的這類減水劑有NF、UNF、WF、SNⅡ等。

(5)礦物活性材料:主要的超細礦物活性材料主要有:粉煤灰、硅粉、沸石粉及高爐爐渣。粉煤灰要求燒失量＜5%(最好是2%)，細度為通過45 μm 孔的量不少于65%，Mg ＜5%，SO3＜5%。硅粉要求其SiO2含量≥90%，比表面積≥25 ×103m2/kg，，密度2.2 左右，平均粒徑0.1 ～0.2 μm。

1.2 配比設(shè)計

C50強度等級的高性能混凝土，水膠比宜控制在0.24 ～0.38 的范圍內(nèi)，水泥用量不宜超過500 kg/m3，高效減水劑的摻量宜為膠結(jié)料的0.5% ～1.8%。

對于計算求得的混凝土配合比進行嚴(yán)格試配與調(diào)整，對于基準(zhǔn)配合比和較基準(zhǔn)配合比分別增加、減少水灰比配合比進行試配和調(diào)整，在滿足混凝土拌合物保水性、粘聚性和坍落度的基礎(chǔ)上，確定水灰比配合比。并依據(jù)水灰比配合比數(shù)據(jù)分別制作標(biāo)準(zhǔn)試件養(yǎng)護、試壓。根據(jù)水比與混凝土強度關(guān)系確定灰水比與強度之間的關(guān)系(見圖1)和試配強度所對應(yīng)的水灰比(見圖2)。

圖1 灰水與混凝土強度的關(guān)系示意圖

圖2 水灰比示意圖

根據(jù)配制強度首先得到C50混凝土灰水比為2.86，依據(jù)灰水比得出配合比每m3的材料用量。經(jīng)實際測量表觀密度值與計算值之間的差異小于2%，根據(jù)灰水比得到對應(yīng)的強度時51.2 MPa，最終設(shè)計的混凝土配合比滿足7 d 強度達到設(shè)計強度的90% ～100%的要求，并且滿足28 d 強度符合試配強度的要求。按照以往工作經(jīng)驗，加入外加劑(高效減水劑)的混凝土早期強度較好，試配強度所對應(yīng)的水灰比一般能夠滿足7 d 強度達到設(shè)計強度的90% ～100%的要求。最終設(shè)計的預(yù)應(yīng)力混凝土梁板配合比為水膠比0.31，水泥用量480 kg/m3，砂率40%。

2 預(yù)應(yīng)力混凝土梁板施工過程控制與成品保養(yǎng)

2.1 施工要點

(1)混凝土澆筑質(zhì)量控制。相對于其他施工來說，預(yù)應(yīng)力混凝土梁板強度的控制，必須在施工方法上注意。首先，必須選擇質(zhì)量過硬、加工良好的組合式鋼模板，同時要嚴(yán)格檢查模板安裝質(zhì)量，確保在混凝土澆筑過程中不漲模、不跑模。其次，根據(jù)預(yù)應(yīng)力梁板鋼筋密度較大的特點，必須嚴(yán)格檢查混凝土拌制質(zhì)量和塌落度，符合要求才可澆筑。澆注時采用水平分層澆筑，每層厚度應(yīng)控制在30 cm 左右。根據(jù)不同橋梁的設(shè)計方案和實際施工能力，澆筑厚度可以適當(dāng)彈性變化。再次，澆筑混凝土的自由落高要進行嚴(yán)格控制，不允許超過2 m，如果在實際工作中，因為一些突發(fā)因素導(dǎo)致落高超過2 m，則需要采用滑槽、串筒等器具，以此來保證澆筑效果，避免不良情況的發(fā)生。最后，必須嚴(yán)格控制混凝土振抖質(zhì)量。對于高寬比較大的梁板，側(cè)模外側(cè)應(yīng)安設(shè)附著式震動器，先以插入式震動器均勻分層振抖，以無水泡氣泡冒出為宜，再開啟附著式震動器30 ～50 s，以提升外觀質(zhì)量及混凝土密實度，同時要避免過振及振抖的不均勻性。如振抖時間不夠或不均勻，強度分布離散性大，在后期梁體強度現(xiàn)場檢測時，即使各個測區(qū)均達到設(shè)計要求，但強度評定也可能不合格。混凝土澆筑完成以后，必須對梁體底板、頂板面進行兩次收漿，避免混凝土裂紋的產(chǎn)生。如果在混凝土澆筑后及時進行覆蓋，并于初凝前后采用二次抹漿或多次抹漿，這樣可以有效防止水分損失造成的塑性裂縫，并通過抹漿破壞開放毛細孔結(jié)構(gòu)，去除表面干縮裂縫。這種施工方法在正常氣候和非正常氣候下均能實現(xiàn)混凝土的無宏觀裂縫。北海銀灘大道馮家江大橋工程的小箱梁預(yù)制采用以上控制方法，小箱梁預(yù)制質(zhì)量得到很好的控制。

(2)成型后養(yǎng)護。混凝土養(yǎng)護就是使混凝土在一定的溫度、濕度條件下，保證水泥混凝土凝結(jié)硬化的正常進行。主要的養(yǎng)護方法有自然養(yǎng)護和蒸汽養(yǎng)護等。養(yǎng)護條件(溫度、濕度)是通過對水泥水化過程所產(chǎn)生的影響而起作用的。養(yǎng)護溫度高可以增大初期水化速度，混凝土初期強度也高。在養(yǎng)護溫度較低的情況下，由于水化速度緩慢，具有充分的擴散時間，從而使水化物在水泥混凝土中均勻的分布，有利于后期強度的發(fā)展。周圍環(huán)境的濕度對水泥的水化作用能否正常進行有顯著影響:濕度適中，水泥水化能順利進行，使混凝土強度得到充分發(fā)展。如果濕度不夠，混凝土?xí)稍锒绊懰嗨饔玫恼＿M行，甚至停止水化，降低混凝土的強度。

預(yù)應(yīng)力混凝土澆筑完成后，應(yīng)在8 h 內(nèi)用保水性較好的材料覆蓋并灑水養(yǎng)護，或在其表面噴灑養(yǎng)生劑，養(yǎng)護時間應(yīng)不少于14 d，在養(yǎng)護期需保證混凝土表面處于濕潤狀態(tài)，包括腹板、翼板的側(cè)面及底面。在混凝土強度達到設(shè)計強度30%(不小于12.5 MPa)時需進行拆模。拆模時不得用力撬動與敲打而損傷梁體表面，影響梁體的外觀質(zhì)量，對于空心梁，內(nèi)模拆除后，宜在內(nèi)側(cè)蓄水養(yǎng)護。當(dāng)混凝土強度達到設(shè)計強度80%以上，應(yīng)盡快進行張拉。

3 結(jié)束語

在橋梁工程預(yù)應(yīng)力梁板的預(yù)制過程中，為保證混凝土強度，須在“準(zhǔn)備階段、施工階段和保養(yǎng)階段”等三個階段進行嚴(yán)格控制。在原材料選擇上，必須保證所有材料達到甚至超過國家規(guī)范及設(shè)計要求，優(yōu)化設(shè)計配合比，選擇最佳施工配合比;施工過程中嚴(yán)格把關(guān)，選擇科學(xué)合理的技術(shù)方案和施工控制措施，強化質(zhì)量管理，優(yōu)化施工工藝，避免不利條件影響;科學(xué)選擇養(yǎng)護方法，確保最優(yōu)養(yǎng)護溫度、濕度，一定能預(yù)制出優(yōu)質(zhì)的橋梁預(yù)應(yīng)力混凝土梁板。

［1］蔚建華.預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁施工技術(shù)要點［M］.北京:人民交通出版社，2003.

［2］侯建立.墩身混凝土表面“泛砂”的排查及防止措施［J］.科技傳播，2010，(6).

［3］趙英.粉煤灰和礦渣粉雙摻在高性能混凝土中的應(yīng)用［J］.山西建筑，2011，(22).