微膨脹混凝土在預制拼裝箱梁濕接縫中的應用研究

李興華

（中交路橋華東工程有限公司，上海201210）

1 引言

混凝土泛堿本質上是鹽溶液通過混凝土內部連通的孔隙到達混凝土表面，遇到蒸發作用的表面鹽析現象, 這種物理的鹽結晶作用也可以發生在混凝土近表面的孔隙中，并在孔隙內部產生巨大的結晶壓[1，2]。微膨脹混凝土是指在普通的混凝土中添加一定的膨脹劑，使混凝土在水化期間能夠依靠膨脹劑的作用而發生一定的膨脹，從而彌補了混凝土的收縮，達到防治混凝土裂縫、提高混凝土性能的目的。

2 工程概況

蘇錫常南部高速公路常州至無錫段主體工程，設計車輛荷載等級為公路-Ⅰ級，道路等級為高等級公路，設計速度采用120km/h。部分橋梁設計為預制裝配式PC 箱形連續梁橋，橋跨布置多為3×30m 一聯，混凝土強度等級為C50，濕接縫寬度為96.25cm，具體橫斷面形式如圖1 所示。

圖1 組合箱梁標準橫斷面圖（局部）

3 預制拼裝箱梁濕接縫混凝土表面泛堿質量通病分析

3.1 預制拼裝箱梁濕接縫混凝土表面泛堿情況

混凝土泛堿本質上是鹽溶液通過混凝土內部連通的孔隙到達混凝土表面，遇到蒸發作用的表面鹽析現象。這種物理的鹽結晶作用也可以發生在混凝土近表面的孔隙中，并在孔隙內部產生巨大的結晶壓，當鹽類是硫酸鹽等時，問題會變得復雜，因為除了物理結晶型膨脹，硫酸鹽與硬化混凝土還會發生化學反應，生成“滯后鈣磯石”和石膏等膨脹性產物饑，因此，雖然硫酸鹽不會直接引起鋼筋銹蝕，但其在物理或者化學方面的膨脹作用足以使混凝土劣化、破壞，進而威脅到鋼筋[3]。

3.2 預制拼裝箱梁濕接縫混凝土表面泛堿原因分析

預制拼裝箱梁濕接縫混凝土泛堿質量問題，主要為目前所采用的先預制拼裝，后澆濕接縫施工工藝引起的。由于預制箱梁部分和現澆濕接縫部分混凝土施工時間不同，預制箱梁和后澆濕接縫混凝土各自收縮變形獨立進行，在2 次澆筑的接縫處形成理論孔隙，成為水分下滲通道，在遇到雨天時，濕接縫處處于潮濕狀態，水分自2 次澆筑縫隙滲出，致使混凝土中的硅酸鹽遇到潮濕環境，發生水解反應，產生泛堿質量問題。

4 混凝土原材料及配合比

4.1 原材料

水泥為江蘇金峰P·O52.5 水泥，膨脹劑為蘇博特HMEIV 混凝土高效膨脹劑，砂為江西贛江Ⅱ區中砂，碎石為浙江湖州5～25mm 連續級配碎石，由5～16mm、16～25mm 按3∶7 比例摻配，拌和用水為飲用水。

4.2 配合比

C50 濕接縫混凝土配合比如表1 所示。室內試驗時，平行開展普通混凝土和HME-IV 摻量為6%的微膨脹混凝土相關試驗，配合比編號分別為Ref、HME-6%。

表2 C50 濕接縫混凝土配合比

5 混凝土收縮變形監測方案

采用混凝土溫度與變形無線監測系統，對濕接縫混凝土現場實際變形進行監測，具體方案為：分別對采用普通混凝土澆筑的濕接縫和采用微膨脹混凝土澆筑的濕接縫進行同步監測，收集監測數據，根據監測數據分析采用微膨脹混凝土在預制拼裝箱梁濕接縫現場實際情況下的收縮程度。測量元件預埋在濕接縫中部，對濕接縫與預制箱梁相接方向的變形進行監測。

6 監測結果分析

按著混凝土收縮變形監測方案，進行了持續28d 時間的連續監測。根據監測數據分析統計如圖3 所示。

圖3 濕接縫混凝土變形歷程圖

根據監測數據統計分析可知，摻加HME-IV 的微膨脹混凝土，可產生顯著膨脹效果，截至28d 齡期時，普通混泥土濕接縫實體結構沿中部寬度方向殘余變形為-186.3με、微膨脹混凝土濕接縫實體結構沿中部寬度方向殘余變形為-78με，可見，微膨脹混凝土28d 殘余收縮變形值約50%。

7 結語

采用HME-IV 摻量6%微膨脹混凝土處理預制拼裝箱梁濕接縫，可以大大減小濕接縫混凝土自收縮變形，但是，理論上仍不能完全解決泛堿問題，建議在采用微膨脹混凝土澆筑預制拼裝濕接縫解決泛堿和滲水問題時還需同步考慮結合涂裝法[4]。