混凝土配制冬季施工保温措施研究

李　锋

摘 要:介绍阿深高速周口段某特大桥T型连续刚构桥上部构造混凝土在3℃—10℃之间气温施工,混凝土配制及保温措施。

关键词:混凝土配制;冬季施工;保温措施

中图分类号:TU755.4文献标识码:A文章编号:1672-3198(2009)16-0282-02

1 引言

阿深高速周口段某特大桥为80m+126m+80m的T型连续刚构桥,分左右两幅,桥面宽度30.5m。上部构造为单箱单室的连续箱梁,梁高2.5m—6.8m,箱梁混凝土的设计强度等级为C55,该桥为三向预应力体系,采用挂篮施工。

2 面临的施工技术难题

(1)上部构造混凝土要求高强早强,3d抗压强度应能满足预应力筋张拉要求,工期才能保证;(2)箱梁的结构较薄且钢筋布置密集,三向预应力管道纵横交错,要求配制高坍落度、大流动性的混凝土,才能满足施工要求;(3)上部构造施工时正逢冬季,气温在3℃—10℃之间,混凝土的早期强度增长缓慢。若按常规施工,其3d强度很难满足张拉要求。设计要求混凝土的强度应达到设计强度的85%时方可张拉;(4)混凝土施工采用泵送,泵送最长距离为330m,要求所配制的混凝土必须适合长距离泵送。为保证混凝土在泵送过程中不离析,考虑掺入适量的粉煤灰,以改善混凝土的和易性和粘稠度,又可以减少水泥用量,但掺入粉煤灰又影响到混凝土早期强度的增长。

为了解决以上这些冬季施工的技术难题,我们从原材料的选择、混凝土的配制到混凝土的施工控制、早期的保温措施,每个过程均认真把关,严格控制。

3 材料的选择

(1)水泥。水泥采用质量稳定、信誉好的韶峰42.5级普通硅酸盐水泥;(2)集料。粗集料的强度、粒形、级配对混凝土的抗压强度都有一定的影响。因而重视对碎石的选择,分别对附近的几个碎石场进行取样试验,决定采用白云石矿生产坚硬密实、级配良好的花岗岩碎石,碎石的表观密度为2830kg/m³,规格为5mm—31.5mm;高强混凝土的细集料宜选择级配良好细度模数在2.6—3.2之间的河砂。分别对附近的几个砂场进行取样比较试验,最后选择由湘潭出产的河砂,其级配良好,表观密度为2610kg/m³,细度模数为2.84;(3)粉煤灰。掺入粉煤灰能显著改善混凝土拌合料的工作性,提高混凝土的可泵性。粉煤灰采用湘潭电厂生产的Ⅱ级粉煤灰;(4)外加剂。高强混凝土的水灰比很低,混凝土的流动度和坍落度主要依靠高效减水剂来调节,掺入合适的高效减水剂还能提高混凝土的早期强度,因此选择合适的外加剂相当重要。经试验比较,外加剂选用株洲桥梁厂生产的TQN;(5)拌合用水。经对某水库的水取样检验,各项指标符合施工规范要求,可以直接利用。

4 混凝土配制

在冬季施工混凝土,为了配制高强早强的混凝土,既能满足3d张拉的强度要求,又适合泵送,混凝土的配制技术要求较高。根据不同条件,总共试配了56组的配合比。配合比相同,养护环境不同。一组放在标准养护室里养护,另一组放在室外模拟现场养护。试配的结果见表1,从表中可以看出,标准养护的混凝土3d抗压强度大于在室外模拟现场养护的混凝土。

通过以上试配效果,综合考虑各种因素,最后选择了箱梁混凝土的配合比为1∶1.15∶2.10∶0.33,粉煤灰掺量为11%,外加剂TQN-2掺量1.0%,坍落度为190mm,含砂率37%,碎石规格为5mm—31.5mm,该配合比的混凝土在试拌气温3℃—10℃时标准养护3d的抗压强度为48.6MPa,达到设计强度的88%,且满足泵送要求,试件的28d抗压强度为67.2MPa。

5 混凝土施工配合比控制

严格控制混凝土施工配合比,根据砂、碎石的含水量及时调整用水量,外加剂按照每盘混凝土的掺量用塑料袋装好,粉煤灰过称后才下料。为保证混凝土的浇注质量顺利进行,箱梁的顶板、底板与腹板分别采用不同的坍落度,底板厚度较薄,坍落度采用190mm;顶板混凝土因需要满足3d的张拉强度要求,坍落度尽量偏小些,也采用190mm;腹板高度在2.5m—6.8m之间,且普通钢筋、竖向预应力管道互相交错,混凝土浇注难度大,坍落度采用210mm。

6 加强混凝土的早期保温措施

因水泥凝结和硬化速度与实际所处的温度有关,充分的水化可以使混凝土中浆体的胶孔比增加,从而导致更高的混凝土强度。在冬季施工的混凝土,做好构件的早期保温措施,能减少低温对混凝土初期水化的影响,使构件的早期强度增长加快。根据连续箱梁的特点及成本考虑,采取以下措施对箱梁混凝土进行保温。

(1)煮水加热法保温。在箱梁的顶板上搭棚子用彩条布包围,在棚子里煮水,这样可以保持棚子里的温度和湿度。在每段箱梁的箱室两端用彩条布封闭,然后在箱室里煮水,保持里面的温度在18℃左右,形成的水蒸气可以保持箱室里有一定的湿度。箱梁顶板用麻袋覆盖,淋水养护。

(2)重点加强锚垫板周围的混凝土保温措施。因锚垫板周围的混凝土所受的张拉压力最大,除了控制好该处混凝土的浇筑质量外,还在该处用麻袋覆盖,使其不受冻,保证该处混凝土的早期强度的快速增长。

7 结语

连续箱梁的施工历经整个冬季,在加工期要求相当紧的情况下,每段箱梁的平均施工周期均可达到7d,左右幅桥均提前合拢。在施工过程中有以下几点体会:

(1)冬季施工的高强预应力混凝土构件,为了保证能满足3d的张拉强度要求,关键是抓好以下三个阶段的工作:第一阶段是原材料的选择;第二阶段是高强度混凝土的配制;第三阶段是混凝土的早期保温。特别是构件的早期保温效果对3d强度影响很大,若保温措施做得不好,构件的3d强度一般只达到设计强度的60%—70%,不能满足张拉要求。

(2)采用粉煤灰和复合高效减水剂的“双掺”技术。掺入粉煤灰,使混凝土的和易性得到改善,提高混凝土的可泵性,且混凝土的后期强度得到提高,同时总共减少水泥用量495t。因高强泵送混凝土要求低水灰比,掺入高效减水剂,能使混凝土具有一定的流动性和可泵性。

(3)施工现场要控制好坍落度。因坍落度的变化不但将影响到混凝土的强度,而且关系到泵送施工的顺利进行,若坍落度小于150mm,泵送阻力增大,泵送困难,若坍落度大于220mm,混凝土容易离析而堵管。

(4)洁净的骨料及良好的级配直接关系到泵送施工进程和混凝土强度。

(5)混凝土张拉强度的确定。混凝土的张拉强度是以构件的实标强度为准,试件的3d强度可作参考。但构件的实际强度很难直接测算,可通过采用回弹仪进行比较推算,具体做法如下:①将标准养护3d的试件压力机夹紧,先用回弹仪测出一组数据,算出代表值,然后开动压力机,测出试件3d抗压强度值,并与回弹值进行比较;②用回弹仪对混凝土构件的表面强度进行测量,求出其代表值,③在混凝土构件的表面磨出一块面积15cm×15cm、深度2cm的平整地方,再用回弹仪对构件的内部强度进行测量,求出其代表值;④通过比较这三种情况的回弹值,可以发现构件的表面强度比试件高,构件的内部强度比其表面强度高,构件的内部强度一般大于试件强度的10%左右,所以当试件达到设计强度的75%时,构件的内部可以达到设计强度的85%,能满足张拉强度的需要。