寬箱梁C55高性能混凝土配合比試驗研究

張集海于洋王軍禮

(1.重慶市綦江區公路工程質量監督站,重慶綦江 401420; 2.重慶市綦江區公路局,重慶綦江 401420;3.重慶市綦江區公路局,重慶綦江 401420)

寬箱梁C55高性能混凝土配合比試驗研究

張集海1于洋2王軍禮3

(1.重慶市綦江區公路工程質量監督站,重慶綦江 401420; 2.重慶市綦江區公路局,重慶綦江 401420;3.重慶市綦江區公路局,重慶綦江 401420)

針對趕水大橋的單箱單室寬截面構造進行專門的高性能混凝土配合比優化設計,通過不同參數的對比試驗,最終配制出符合要求的摻加粉煤灰、礦渣粉、硅粉的高性能混凝土。

寬箱梁 單箱單室 預應力混凝土梁 高性能混凝土 配合比

1 前言

趕水大橋設計為(68+120+68)m三跨連續剛構橋，上部結構設計為單箱單室變截面箱梁，箱梁頂寬21．5m，底寬11．5m，箱梁兩側懸臂板長度均為5m。箱梁混凝土強度等級設計為C55，集中攪拌，罐車運輸，泵送懸臂現澆。混凝土要求具有高工作性、高抗裂性、高耐久性。

通過研究超寬大跨預應力混凝土箱梁高性能混凝土的配制、防裂技術、耐久性、施工工藝和質量控制，提出滿足設計要求的混凝土配合比和施工防裂方案，以保證大橋箱梁的澆筑質量和耐久性。

2 試驗原材料

(1)水泥為重慶富皇水泥(集團)有限公司的42．5級P·O水泥。(2)粗骨料為重慶市綦江區銀渤碎石廠生產的石灰巖碎石，5～20mm連續級配。(3)細骨料為湖南岳陽洞庭湖砂，含泥量1．8%，細度模數2．8。(4)礦物摻合料為重慶市江津區珞璜電廠的Ⅰ級粉煤灰、重慶鈺宏再生資源有限公司的S95級礦渣粉、四川朗天資源綜合利用有限責任公司的硅粉。(5)外加劑選用重慶建研科之杰新材料有限公司的HPWR-R緩凝型高性能減水劑，氯離子含量0．005%。(6)纖維選用重慶宜筑(集團)公司的聚丙烯纖維。

3 配合比設計目標、流程與試驗方法

3.1 配合比設計目標

針對趕水大橋寬箱梁的結構構造與受力特點，配制具有良好的工作性、低熱效應、高體積穩定性及適宜強度和高耐久性的高性能混凝土是提高箱梁施工質量的關鍵，根據設計、施工和抗裂性要求，寬箱梁混凝土需達到主要設計指標如下：

(1)拌合物初始坍落度(210±20)mm，坍落度損失2h內不大于30mm，初始擴展度(520±30)mm，2h擴展度不小于450mm，初凝時間20h以上。(2)混凝土28天強度＞65Mpa，但≤75Mpa，28天彈性模量≥3．75×104Mpa；混凝土7d強度達到設計強度的90%，7d彈性模量達到設計彈性模量的85%；混凝土180d收縮小于同強度等級普通混凝土的10%，并小于400με，混凝土徐變度低于同強度等級普通混凝土15%。(3)混凝土絕熱溫升小于60℃，平板法塑性開裂試驗抗裂性等級Ⅲ級及以上，溫度～應力開裂試驗應力儲備≥35%，開裂溫度≤10℃。

3.2 配合比設計流程

首先確定混凝土配合比設計目標，而后進行原材料的測試與選擇，再初步優化配合比，然后通過一系列試驗(膠凝材料水化熱試驗，混凝土絕熱溫升試驗，塑性收縮開裂試驗，溫度～應力開裂試驗)進行混凝土抗裂性評價后確定最優配合比。

3.3 試驗方法

(1)拌合物工作性及凝結時間：按照《普通混凝土拌合物性能試驗方法標準》GB/T50080-2002的試驗方法進行，分別在標準條件20± 5℃和30±5℃環境條件下測試拌合物保水性和粘聚性、坍落度及經時損失、擴展度及經時損失、初凝和終凝時間。(2)塑性收縮及抗裂性：按照《普通混凝土長期性能和耐久性試驗方法標準》GB/T50082-2009的試驗方法進行，分別在20±5℃和30±5℃風速0m/s和3m/s的環境條件下，測試混凝土的塑性收縮及抗裂性，確定聚丙烯纖維的適宜摻量及抗裂有效性。(3)按照《普通混凝土力學性能試驗方法標準》GB/ T50081-2002的試驗方法及施工技術要求，測試混凝土張拉齡期7d、28d、60d與90d齡期抗壓強度、以及張拉齡期與28d齡期的彈性模量。(4)混凝土絕熱溫升：按照《大體積混凝土施工規范》GB50496-2009規定的技術要求和試驗方法，測試混凝土絕熱溫升；根據水泥水化熱、優化確定的原材料和配合比模擬計算混凝土絕熱溫升值。(5)混凝土干燥收縮：按照《普通混凝土長期性能和耐久性試驗方法標準》GB/ T50082-2009的規定，測試混凝土在標準條件和自然條件下180d齡期內的干燥收縮。

4 配合比優化

(1)初步配合比。通過混凝土配合比計算并參考國內同類型橋梁混凝土配合比，結合以往試驗數據，初步確定本工程配合比(質量比)為：水泥：砂：石：水=490：685：1115：153。(2)水膠比、摻合料優化。在固定用水量153kg/m3的同時，分別做了不同的水膠比(0．31、0．33、0．34、0．35、0．40、0．42)試驗發現，控制水膠比在0．31～0．34之間，混凝土強度滿足目標。同時混凝土中摻入粉煤灰、礦渣粉、硅粉后其配合比的工作性和強度均比較理想。(3)大小石子比例調整。試驗采用了三種不同的大小石子配比(0．25：0．75、0．3：0．7、0．35：0．65)，通過對比使用不同石子比例拌合物的和易性和強度，最終確定使用0．3：0．7這一比例是最為理想的。(4)纖維長度、纖維摻量的優化。通過試驗對兩種纖維長度(12mm、19mm)五種纖維摻量(0．4kg/m3、0．5 kg/ m3、0．6kg/m3、0．7kg/m3、0．8kg/m3)進行比較，最終確定使用12mm纖維摻量為0．6kg/m3效果最為理想。

5 確定的寬箱梁C55高性能混凝土配合比

通過優化設計最終確定配合比(每立方米混凝土原材料質量比)為：水泥：礦渣粉：粉煤灰：硅粉：細骨料：粗骨料：水：外加劑：纖維=390：40：40：25：720：1080：153：11．3：0．6。

6 結語

趕水大橋是單箱單室寬截面大跨徑連續剛構橋，對該橋的箱梁C55高性能混凝土進行配合比設計，重點試驗研究混凝土的工作性、抗裂性、耐久性并提出推薦配合比，對今后類似橋梁具有較大的借鑒意義。

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[2]朱漢華,陳孟沖,袁迎捷.預應力混凝土連續箱梁橋裂縫分析與防治[M].北京:人民交通出版社,2006.

[3]陶陽春.C55高性能混凝土配合比設計[J].城市建設與商業網點, 2009,(29).