高速鐵路斜拉橋鋼混結合段自密實混凝土施工要點

摘要 為解決鋼混結合段混凝土澆筑密實問題，避免鋼混結合段混凝土脫空，文章通過優化混凝土配合比，提高混凝土性能，使混凝土達到自密實的要求。同時，對混凝土進行了模擬澆筑試驗，對施工過程的控制及溫控措施進行了總結，旨在為后續自密實混凝土在鋼混結合段的施工提供參考。

關鍵詞 鋼混結合段；混凝土；密實；性能；模擬試驗

中圖分類號 U231 文獻標識碼 A 文章編號 2096-8949（2024）20-0137-03

0 引言

隨著社會建筑行業的進步和科技的發展，越來越多的大型橋梁脫穎而出。結構對混凝土性能的要求越來越高，特別是某些結構無法實現振搗的部位，自密實混凝土更加具有優勢。該文結合高速鐵路斜拉橋鋼混結合段的施工部位，對C55自密實混凝土進行了配合比設計及施工控制，建立了混凝土結構模型并進行了對比研究，為后續自密實混凝土在鋼混結合段的應用提供一定參考。

1 工程概述

漢巴南高速鐵路嘉陵江特大橋為高低塔鋼混結合斜拉橋，其中鋼混結合段采用梯形填充混凝土前后承壓板式鋼混接頭。整個結合段長14 m，包含3 m混凝土箱梁過渡段、2 m混凝土橫隔梁、4 m鋼混過渡段、5 m鋼箱梁過渡段共4部分。其中4 m鋼混過渡段采用梯形填充混凝土前后承壓板式鋼混接頭，通過將鋼混結合段鋼箱梁的頂板、底板、腹板與隔板和端承壓板之間圍封，組成鋼格室，在其內填充混凝土，實現與混凝土箱梁頂板、底板和腹板的平順過渡。

2 配合比設計

2.1 配合比設計技術要求

該次鋼混結合段混凝土設計，采用C55微膨脹的自密實混凝土。混凝土拌和物的工作性能要求如下：良好的流動性、微膨脹性、抗離析性和抗裂性，其要求如表1所示：

2.2 配合比設計及優化

結合項目實際情況，在保持水膠比不變的情況下，考慮砂率和外加劑對混凝土性能的影響。

（1）不同砂率對SCC混凝土的性能影響

自密實混凝土作為鋼混結合段的填充結合物，其工作性能直接影響結構的耐久性。按照現場實際情況，在水灰比不變的情況下，研究不同砂率對SCC混凝土的性能影響，其性能指標如表2所示：

分析不同砂率對坍落度、擴展度及強度的影響，其力學性能如圖1～3所示：

從圖1～3可知，在砂率為45%時，SCC混凝土工作性能最佳，其坍落度為245 mm，擴展度為670 mm，28 d抗壓強度為63.8 MPa。當砂率從41%升至45%時，拌和物的工作性能逐漸變好，這可能是由于砂含量的增加，導致混凝土中漿體更具潤滑作用，與骨料的摩擦力降低，混凝土的工作性能更好。砂率從45%升至48%時，由于砂含量過多地填充骨料與水泥的空隙，整體細骨料相對較多，不能形成飽滿的漿體，導致水泥、骨料、砂三者的黏結力減小，進而導致混凝土的工作性能降低。因此，只有采取合理的砂率，拌和的混凝土性能才能達到最佳[1]。

（2）不同外加劑摻量對SCC混凝土的性能影響

經分析，適當加入外加劑能夠有效改善混凝土的流動性和可泵性，因此該次試驗選擇上述編號3進行驗證，對比不同外加劑摻量對SCC混凝土的性能影響，其性能測試結果如圖4～6所示：

從圖4～6可以看出，外加劑含量為5.3 kg·m?3時，混凝土強度達到最佳。外加劑過低時，改善混凝土效果并不明顯，導致坍落度和擴展度并未得到改善，而外加劑過高時，混凝土流動性太強，導致混凝土泌水或者離析，骨料分布不均勻，強度降低。因此，外加劑并非越多越好，只有加入適當比例的外加劑，混凝土性能才能得到適當提高[2]。

綜上，施工用配合比的選擇如表3所示：

3 施工應用

3.1 結構模型試驗

由于鋼混結合段有較多的鋼格室，各種鋼筋、預應力及剪力鍵等復雜分布，導致混凝土無法進行振搗作業。為更好地驗證該配合比是否具有適用性，專門進行了施工工藝的對比試驗。模型試驗設計為2 m（長）×2 m（寬）×3 m（高），其鋼筋分布模擬鋼混結合段。模型分兩層澆筑，一次性澆筑完成。第一層澆筑配合振搗，第二層澆筑不振搗，3 d后拆模進行外觀質量的對比及回彈檢測。

針對強度因素的對比，如圖7所示：

從試驗結果來看，相對未振搗的自密實混凝土，振搗過后的自密實混UnbvlZ4tRjG+Ewf5LQBpgqoSlDuWy2Q5xx3Ly1OoX0Q=凝土強度隨著齡期稍有提升，但兩者差別不大，并且隨著齡期的越來越大，兩者強度基本趨于一致。因此，按照此次結構模型試驗結果來看，該配合比下的自密實混凝土在結構確實存在不能振搗的情況下，其混凝土性能也能夠滿足結構強度要求[3]。

3.2 施工控制

（1）混凝土澆筑

如圖8所示，鋼混結合段頂部設置有混凝土澆筑孔，通過格室頂板設置澆筑孔，孔上焊接集料口，通過集料口處混凝土堆高產生的壓力，將混凝土填滿鋼格室并從出氣孔排除空氣。在澆筑過程中，宜采用手持平板式振動器和插入式振搗器對結合部進行振搗，對格室頂面應結合人工插搗，以保證格室內混凝土與頂板的密實結合。澆筑完成后，還需對后承壓板和格室頂板角隅處進行輕輕敲擊，根據聲音的鈍脆判斷澆筑是否密實，澆筑不密實時宜進行補灌[4]。

澆筑時應對稱澆筑，澆筑順序為下格室—內腹板—外腹板—上格室。鋼格室內的混凝土通過預留的混凝土澆筑孔下料，相鄰倉面的混凝土高差控制在30 cm左右，確保剪力鍵內混凝土中的氣泡可以順利排出。

（2）溫控措施

該工程橋區的氣候為亞熱帶亞濕潤季風氣候，澆筑時間宜在夜間進行。根據前期試驗配合比來看，齡期在3～7 d之間，強度變化較大，水化熱溫升快。鋼混結合段鋼格室較為密閉，散熱性能差，但仍需采取溫控措施控制SCC混凝土的內部溫升，主要控制措施如下[5]：

控制混凝土入模溫度，降低原材料溫度，在拌和站蓄水池里加冰，適當進行冷卻水拌制，盡量控制水泥在攪拌機的入模溫度不大于60℃。

罐車在裝料前可使用冰塊對罐體進行降溫，在運輸過程中，適當使用降溫水淋灑罐體。澆筑之前應對整個鋼混結合段進行淋水降溫處理，混凝土入模溫度應在5～30℃之間。

（3）混凝土養護

SCC混凝土澆筑完成后，裸露在外的混凝土面應及時覆蓋土工布進行覆蓋濕潤養護，養護時間不少于14 d。待混凝土澆筑表面與外界環境溫度溫差小于20℃時，即可拆除覆蓋的土工布[6]。

4 結束語

（1）通過對SCC混凝土進行配合比優化，選擇合適的砂率及外加劑測試混凝土性能，以保證在實際情況下，C55混凝土性能能夠更加優化。

（2）因鋼混結合段部分的混凝土不能實現振搗，則通過對設計的施工配合比進行結構模型試驗，未振搗的混凝土相對振搗過后的混凝土外觀質量基本無大缺陷，僅前期強度等級提升較為緩慢，但并不影響結構混凝土的最終強度。

（3）加強對SCC混凝土的施工控制，包括混凝土的澆筑、溫控及養護等，能夠避免混凝土開裂。

參考文獻

[1]黃舜濤，王明義.C60自密實混凝土在潮州大橋工程的應用研究[J].工程質量，2023（8）：79-83.

[2]張利，張彥，唐博學，等.大榭第二大橋主橋主塔鋼混結合段施工關鍵技術[J].公路，2013（9）：317-320.

[3]王祥.自密實砼在鋼‐混結合梁中的施工與應用[J].四川水泥，2018（5）：264+88.

[4]趙果，焦燏烽，梁斌，等.斜拉橋異形主塔鋼混結合段自密實混凝土配合比研究[J].混凝土，2016（8）：110-113.

[5]姜可，沈盧明.混合梁斜拉橋鋼—混結合段施工與質量控制[J].山西建筑，2018（31）：152-153.

[6]李北星，馬立軍，田曉彬，等.鄂東長江公路大橋鋼混結合段自密實混凝土的配制及施工技術研究[J].公路，2011（3）：5-9.

收稿日期：2024-06-14

作者簡介：虞偉（1986—），男，本科，高級工程師，目前從事道橋施工管理工作。