鐵鋼砂混凝土在城市橋梁中的應用

中鐵二十二局哈爾濱鐵路建設集團有限責任公司 黑龍江哈爾濱 150001

摘要：伴隨著我國交通的高速發展，鐵鋼砂混凝土在城市橋梁中得到了更廣泛的應用。本文通過鋼鐵砂混凝土在城市橋梁中的應用，闡述鋼鐵砂混凝土的配比及施工中的要求、注意事項、步驟等積累了鋼鐵砂混凝土的施工經驗。

關鍵詞：鐵鋼砂混凝土；橋梁；配合比；施工控制

引言

近些年來城市交通的發展速度非常迅猛，車流量急劇增加、車輛何在大，城市橋梁對結構材料有了更高的要求。鐵鋼砂混凝土座位高強度、高耐久性材料在城市橋梁中得到了更廣泛的應用，鐵鋼砂混凝土由水泥、鐵鋼砂、石子和水等組成。其中鐵鋼砂填充石子空隙，構成混凝土的骨架，能減少水泥的硬化收縮，不僅具有較高的耐磨性、抗壓性、抗沖擊性，而且還具有防濕、耐酸堿腐蝕、抗高溫等性能。與普通混凝土相比是一種高密度、高強度、耐磨、耐沖擊的材料，應用前景廣闊。

1 鐵鋼砂混凝土的配制

1.1 水泥

目前配制設計強度為C50以下的混凝土均使用P.O 42.5普通硅酸鹽水泥，若配制設計強度為C50以上的混凝土應采用P.O 52.5水泥。

1.2 骨料

骨料采用鐵鋼石或鐵鋼砂，一般鐵鋼石粒徑為5～25mm、鐵鋼砂粒徑為0.5～5mm。

表1 鐵鋼砂化學組成

化學成分碳錳硅硫、磷

占有比例0.8%-1.2%0.35%-1.2%≥0.4%≤0.05%

表2 技術指標

密度缺陷總量外來雜質含水量

≥7.0g/cm3≤40%≤1%≤0.2%

1.3 外加劑及摻和料

鐵鋼砂混凝土應采用“雙摻”或“多摻”活性超細摻和料的方法，宜采用高效減水劑、硅粉、粉煤灰等，以提高混凝土的流動性和耐久性。特別注意所選用的外加劑要嚴格控制好氯離子含量防止產生銹蝕作用。

2 配合比設計

目前應用的鐵鋼砂混凝土中鋼箱梁配重混凝土設計強度為C30～C50、橋梁防撞墩混凝土設計強度為C50～C80、耐磨層混凝土設計強度C30～C50；根據鐵鋼砂混凝土的設計強度調配相應的水膠比，強度越高水膠比越低。

由于鋼砂是機械砂級配沒有天然砂好，所以砂率的選擇不能按規范選擇，而是通過試驗所確定，試驗表明高強鋼砂混凝土的砂率應控制在34%—38%范圍內為最佳（作為配重用鐵鋼砂混凝土除外）。

摻加適量硅粉的鐵鋼砂混凝土粘性好，無離析、泌水現象，還可以大大提高其致密性及抗壓強度。

由于高強鐵鋼砂混凝土中膠凝材料的用量較大，因此會導致混凝土的收縮增大，配制時必須充分考慮從其收縮性，所以粉煤灰與膨脹劑須搭配使用；通過粉煤灰提高混凝土的和易性、提高混凝土強度，更可以起到降低混凝土中的水化熱的作用，提高混凝土的后期強度。

在鐵鋼砂混凝土的配制過程中，隨著單位重量的增加，鐵鋼砂的參量不斷增多，混凝土中普通砂子的參量不斷減少；當鐵鋼砂混凝土的單位重達到33KN/m3時，鐵鋼砂混凝土中不摻加普通砂子；再繼續提高鐵鋼砂混凝土的單位重，就需要將鐵鋼砂的參量繼續增加，減少級配碎石的參量。隨著鐵鋼砂混凝土單位重的增加，外加劑參量也隨之增加，以保證混凝土的各項性能。下表以C50鐵鋼砂混凝土的配制為例，分別列出32KN/m3、36KN/m3、43KN/m3單位重混凝土的配比。

不同單位重每立方米鐵鋼砂混凝土配比表

鐵鋼砂混凝土類型水泥P.O42.5（kg）鐵鋼砂（kg）砂子（kg）級配碎石（kg）水（L）粉煤灰（kg）外加劑（kg）

單位重32KN/m345015001509401507023.4

單位重36KN/m34502056—8801557024.1

單位重43KN/m34503205—4131707028.6

3 運輸及澆筑

由于鐵鋼砂混凝土自重較大，應盡量選擇與施工地點較近的位置拌合混凝土，盡量縮短運距，以保證混凝土在運輸過程中的和易性，降低混凝土的坍落度損失。鐵鋼砂混凝土按使用要求一般容重為普通混凝土的2倍或者更高，所以在混凝土運輸車運輸時要特別注意裝載混凝土的方量，保證運輸安全。

鐵鋼砂混凝土的澆筑采用吊車配合吊斗澆筑或平面運輸機械澆筑，由于鐵鋼砂混凝土自重大，單位重超過32KN/t不宜使用混凝土泵車和地泵。

鋼砂混凝土作為配重混凝土時，須嚴格控制混凝土澆筑部位及高度；施工前先計算好鋼梁頂端澆筑孔的位置，既避開應力集中部位又要保證施工便捷?；炷翝仓扒謇砹簝入s物；施工時采用插入式振搗器振搗，不可以采用平板振搗器，振搗時確保振搗到位，特別是梁內各邊緣處，保證混凝土與梁體之間無縫隙。

以哈爾濱市南三環學府立交橋為例，該橋三環南線上跨學府路的全互通式立體交叉，立交形式為全互通半定向半苜蓿葉式立交，整個立交共三層；其中跨越學府路及三環正線均采用變截面連續鋼箱梁結構，跨徑組合為40+60+40=140m，鋼箱梁總計6444t。由于鋼箱梁自重較輕，所以對于大跨度鋼箱梁保證其抗傾覆性尤為關鍵；該工程通車后交通量大，重型荷載汽車多，為保證結構安全采用鐵鋼砂混凝土作為配重混凝土。以主線橋為例，在兩側邊跨梁端及兩個中支點位置各灌注42m3鐵鋼砂混凝土，其單位重為43KN/m3；兩側邊跨梁端3.95m范圍內澆筑，每個中支點兩側各1m范圍內澆筑。施工中，鋼箱梁現場拼裝完成后，檢查鋼箱梁位置是否處于允許范圍、鋼箱梁單元塊接縫焊接合格；當鋼箱梁符合澆筑鐵鋼砂混凝土條件后，進行鐵鋼砂混凝土的施工，施工中對端橫梁區域的每個內箱頂板預留200mm*200mm的澆筑孔，澆筑完成后用鋼板封焊澆筑孔。該工程僅主線橋使用鐵鋼砂混凝土作為配重混凝土比使用普通混凝土作為配重混凝土可以減少混凝土方量133m3，減少混凝土對梁跨中產生彎矩1900KNM。

鐵鋼砂混凝土作為路面防滑層可以與環氧材料結合使用，也可以單獨作為路面結構層使用，施工時先清理下層結構，清理完成后打磨、刻紋、除塵，保證施工作業面整潔，確保結構層之間結合密實。

4 結論

鐵鋼砂混凝土自重大，運輸過程中宜產生混凝土離析，若高效減水劑摻料過高會造成混凝土坍落度損失過快，加劇混凝土離析，造成無法從混凝土運輸車中流出，所以在混凝土拌制過程中要嚴格控制好外加劑摻量。

除配重用鐵鋼砂混凝土外，在配制高于C50強度的鐵鋼砂混凝土時，水膠比應低于0.28為宜。

鐵鋼砂混凝土作為配重混凝土使用時，可以達到良好的配重效果，既防止了鋼梁自重過高影響其跨度，又保證了梁體的抗傾覆性能。鐵鋼砂混凝土單位重可以達到48KN/m3～55KN/m3，為普通混凝土單位重的2倍以上，而且鐵鋼砂混凝土分布在梁端及中支點位置，能夠大幅度減少普通混凝土作為配重混凝土所占用的梁內空間，減少由于配重所到導致的梁體彎矩，保證梁內箱體檢修的空間。

通過實際應用表明鐵鋼砂混凝土的抗壓強度、劈拉強度、耐沖磨強度、摩擦系數等方面的技術指標，都超過了鐵屑砂漿耐磨層，同時該鐵鋼砂能耐酸堿液腐蝕，而鐵屑則易發生腐銹脫落。

鐵鋼砂混凝土與普通混凝土相比具有高強度、高密度、高耐磨性等特點，在城市橋梁中應用前景廣泛。

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