双掺技术在大秦线框构立交桥冬期施工中的应用

刘 贵 清

(太原铁路局太原铁路房建段，山西 太原 030013)

双掺技术在大秦线框构立交桥冬期施工中的应用

刘 贵 清

(太原铁路局太原铁路房建段，山西 太原 030013)

依据大秦线框构立交桥冬期施工特点，采用了混凝土双掺技术，介绍了该技术的作用机理，分析了原材料选择及配合比设计方式，总结了具体的混凝土施工及养护措施，结果表明采用双掺技术既保证了施工工期又提高了工程质量。

双掺技术，混凝土，配合比，抗渗性，冬期施工

0 引言

大秦线亿吨扩能平改立框构立交桥工程施工中，由于混凝土设计标号为C35，混凝土标号较高，施工工期紧，而且部分工程施工进入冬期，混凝土配合比按常规进行设计，水泥用量较多，浇筑后混凝土易出现收缩，使混凝土产生裂缝，严重影响立交桥的正常使用。冬期施工混凝土常采用加热原材料，或者采用暖棚法进行混凝土的浇筑与养护，这样增加了施工难度，延长了施工工期，工程质量难以保证。为此，对混凝土配合比进行研究，利用混凝土双掺技术配制了新的配合比，工程使用后，不仅保证了混凝土的施工质量，而且节约了水泥用量，并且提高了混凝土耐久性，使混凝土立交桥使用寿命延长。

1 作用机理

1)混凝土在硬化过程中，水泥与水化反应凝结硬化获得强度，水化热反应水的温度影响反应速度，常规下温度越高反应速度越快。当温度低于5 ℃时，水化反应速度缓慢，当温度降到0 ℃时，水泥水化停止反应，当温度降到-2 ℃～-5 ℃时，混凝土内部多余的游离水开始结冰。结冰后混凝土的体积增大，游离水在混凝土中产生冰胀应力使强度尚低的混凝土内部结构破坏，产生孔隙和裂缝，同时损害了混凝土和钢筋的粘结力。在冬期施工中，加入一定量的防冻剂，可以降低混凝土水化热反应中水的液相冰点，可使混凝土在负温条件下继续水化，使浇筑后的混凝土在负温条件下达到临界强度，从而合理地保证了混凝土质量。

2)在水泥浆体和骨料处约20 μm的范围内有较大的氢氧化钙晶体，其余为多孔质，采用一些材料填充界面存在的大量空隙是必要的。粉煤灰掺合料在胶凝材料中起化学反应，其粉煤灰化学成分与氢氧化钙生成钙水化合物，填充细化水泥石孔的结构，提高混凝土的密实度，并且水泥浆和骨料粘结力增强，掺入粉煤灰后混凝土和易性提高，工作性也有大的改善，使得更加容易地保证硬化后混凝土的质量。

3)水泥的早期水化反应比较剧烈，而加入粉煤灰后由于其火山灰效应水泥水化热反应缓慢，而后期强度随着龄期而增长，可明显地使后期强度提高，并且混凝土抗渗、抗冻等耐久性也得到提高。

2 原材料选择

1)水泥选用大同水泥厂生产的普通硅酸盐水泥，强度等级为42.5，其物理性能如表1所示。

2)砂子。

细度模数2.65，含泥量2.4%，表观密度2.67 g/cm3，技术要求符合GB/T 14684—2001规范Ⅱ类标准。

3)碎石。

石灰岩碎石，最大粒径31.5 mm，含泥量0.1%，压碎性指标为7.2%，表观密度为2.73 g/cm3，技术要求符合GB/T 14685—2001规范Ⅱ类标准。

表1 水泥物理性能

4)粉煤灰。

大唐电厂生产的Ⅱ级粉煤灰，物理性能与化学成分见表2。

表2 粉煤灰物理性能与化学成分 %

5)外加剂。

大同慕湖外加剂有限公司生产的HA-6型混凝土高效防冻剂，本剂为无氯低碱类外加剂，全水溶、多功能，在泵送混凝土和商品混凝土使用中，可提高混凝土的早期强度，增加混凝土和易性，改善混凝土施工的工作性。

3 配合比设计

3.1 常规配合比设计

常规配合比设计原材料采用42.5普通硅酸盐水泥、16 mm～31.5 mm碎石、天然中砂，其配合比设计结果见表3。

表3 常规配合比设计

3.2 双掺配合比设计

双掺配合比设计原材料采用42.5普通硅酸盐水泥、天然中砂、16 mm～31.5 mm碎石、大唐电厂粉煤灰、大同产的混凝土防冻剂，其配合比见表4。

表4 双掺配合比设计

4 双掺混凝土性能

4.1 坍落度控制

混凝土经搅拌出罐的坍落度为18 cm，到建筑物浇筑时为17 cm，坍落度60 min损失1 cm。

4.2 密度

经多次测定，本混凝土的密度在2 405 kg/m3～2 430 kg/m3范围，平均密度2 420 kg/m3。

4.3 抗冻性

为了研究混凝土的长期性能，对设计为C35的混凝土进行抗冻性的试验，设备使用天津市港源试验仪器厂生产的CLD全自动低温试验机，仪器符合现行行业标准JG/T 243混凝土抗冻试验设备。

混凝土抗冻试验方法：混凝土试件尺寸为150 mm×150 mm×150 mm的立方体，24 h脱模后，放入CLD全自动低温试验机进行试验。分别冷冻3 d，7 d，14 d，然后再在(20±2)℃的标准养护室中养护28 d后测其抗压强度，与一直在标样状况下的试块进行对比，见表5。

表5 C35混凝土抗冻性试验

由表5可知，分别冻3 d，7 d，14 d与不冻混凝土试块相比其强度损失率在5%～9%之间。普通混凝土在接近0 ℃时，水泥水化热停止，混凝土中的自由水结冰，破坏混凝土的结构，使混凝土的冻害发生，而冬期施工大秦线框构立交桥在-15 ℃以上时，却无初期冻害影响混凝土的质量。这是由于使用了HA-6高效防冻剂后，减少了混凝土拌合物所需的用水量，并且使用了防冻剂后，混凝土的液相冰点降低，混凝土在负温条件下水化热仍能进行，有效地降低硬化后混凝土冻害发生的几率。

4.4 抗渗性

依据《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》，抗渗试件标养28 d后，对混凝土6个试件进行抗渗试验，试验结果见表6。

表6 C35混凝土抗渗试验结果

混凝土抗渗性好，则表明混凝土密实性好，混凝土结构密实可提高混凝土抗冻、抗渗、抗侵蚀和钢筋锈蚀性，使混凝土有良好的耐久性，可以延长建筑物的使用寿命，更加的节约资源，绿色环保，创造良好的经济效益和社会效益。由试验结果表明采用混凝土双掺技术配制的混凝土抵抗水渗透的能力很高，结构很致密，抗渗性能良好。

5 混凝土施工及养护

1)在冬期施工中,室外温度在-5 ℃～-15 ℃之间，混凝土按常规搅拌，防冻剂勿溶化使用，直接使用粉剂。其注意事项：加入防冻剂的混凝土搅拌时间延长1 min，使用热水保证混凝土入模温度不低于10 ℃，混凝土在浇筑前，如果模板和钢筋上有冰雪及污垢应清除，混凝土浇筑后应进行保温覆盖，防止受冻或冷风吹，以免表面出现裂缝。混凝土养护如温度低于5 ℃条件下，不得浇水。

2)混凝土的养护要注意初期养护，严禁早期受冻，初期养护温度不得低于防冻剂的规定温度，否则应立即采取补救措施。负温混凝土在规定温度下获得抗冻临界强度的最短养护时间见表7。

表7 冬期施工负温混凝土达到临界强度的最短养护时间

6 应用情况

1)大秦线亿吨扩能平改立框构立交桥工程使用新配合比主要有：大秦线K51+066(1-4.0 m)框构立交桥、云冈大秦联络线K13+910框构立交桥、大秦线K25+388框构立交桥、云冈大秦联络线K14+990框构立交桥等四座。

2)混凝土浇筑后，根据需要分别制作同条件的试块和标准养护试块，标准养护试块养护28 d后进行试压，同条件的受冻混凝土试块，先放在15 ℃～25 ℃室温下解冻6 h～8 h，或浸入(20±2)℃的水中解冻4 h，然后将试块表面擦干后试压。

3)以上工程施工都进入了冬期，工程同条件试块在负温条件下混凝土强度仍能持续增长，其增长情况详见图1。

7 结语

施工大秦线亿吨扩能平改立框构立交桥，由于配制混凝土采用了研制的新配比，即混凝土掺加了优质粉煤灰和混凝土外加剂，明显改善了混凝土的和易性、密实性和抗渗性，混凝土有较强的抗冻害能力，而且施工获得较高的早期强度，同时避免了立交桥混凝土产生裂缝，混凝土耐久性得到大大提高，这样冬期施工如同其他季节一样，既缩短了工期，又确保了工程质量，工程造价也略有降低，取得了良好的经济效益。

On application of the double mixing technology in Da-Qin line frame overpass winter construction

Liu Guiqing

(TaiyuanRailwayHousingSection,TaiyuanRailwayBureau,Taiyuan030013,China)

Based on the winter construction characteristics of Da-Qin line crossing frame overpass, this paper adopted the double row concrete technology, introduced the mechanism of this technology, and analyzed its raw material selection and mixture ratio design method, summarized the specific concrete construction and maintenance measures, the results showed that the double mixing technology ensured the construction period and increased the engineering quality.

double mixing technology, concrete, mixture ratio, permeability resistance, winter construction

2015-09-11

刘贵清(1969- )，男，助理工程师，注册一级建造师

1009-6825(2015)33-0186-02

U445

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