重混凝土在大桥桥梁板配重中的应用研究

李 锋,方增辉

(浙江省舟山市大昌预拌混凝土有限公司,浙江 舟山 316013)

重混凝土在大桥桥梁板配重中的应用研究

李 锋,方增辉

(浙江省舟山市大昌预拌混凝土有限公司,浙江 舟山 316013)

主要介绍了重混凝土所用重骨料的选择原则及方法,阐述了用铁砂代替细骨料且达到重混凝土设计标准和用铁矿石碎石代替粗骨料且达到重混凝土设计标准的计算方法和思路,在经济和技术方面能够达到理想的效果。

重骨料；重混凝土；配重；密度；配合比

普通混凝土表观密度一般在2 320～2 450 kg/m3之间,而重混凝土表观密度须在2 800 kg/m3以上。对普通混凝土来说,原材料的密度已经比较熟悉,且变化不大,使用重量法进行配合比设计还是比较准确的,而且在设计过程中无须过多地考虑密度,只须考虑和易性和强度。但对于重混凝土来说,原材料的密度相差很大,原始积累的资料又很少,配合比设计再用重量法显然很难达到设计要求,因此应采用体积法[1],这样在技术上和经济上比较合理。桥梁工程中经常需要用重混凝土来配制大桥桥面板,以平衡桥面板的重量,即配重。

1 工程概况

某国家重点工程跨海大桥配重用混凝土预制桥梁板,设计强度C30,坍落度(170±30) mm,重混凝土密度要求3 100 kg/m3,方量约800 m3。

2 原材料选择

1)普通原材料选择

海螺P.O 42.5普通硅酸盐水泥,密度3.0 g/cm3；长江河砂,密度2.60 g/cm3,细度模数2.60；搏思通 BST-CPA聚羧酸外加剂,掺量1.0%左右。

2)重骨料的选择

由于重骨料对重混凝土的密度影响至关重要,也是最不容易选择的材料,其选取原则要求表观密度大、价格低、货源易得,见表1。

3 配合比设计思路和原则

配制重混凝土必须以达到设计密度为首要目标,并按以下思路进行试配：

表1 重骨料及普通材料的密度及价格

1)为了充分利用重骨料的较大密度,又考虑到重骨料价格非常高,几乎是普通砂石的10～20倍,是水泥的3～4倍,所以试验时应以混凝土设计密度达到时的最少重骨料掺入量为宜。

2)水的密度最小,应尽量选用低用水量,以降低水对混凝土密度的影响。

3)水泥的用量以满足重混凝土强度及和易性为原则[2]。

4)减水剂的用量以满足凝结时间和减少坍落度损失为原则[3]。

4 配合比试验

4.1 用普通铁砂代替细骨料

重混凝土的重骨料密度较大,应用体积法进行计算,由于普通铁砂价格较低,首先设想以普通铁砂代替细骨料,达到重混凝土的密度。经过多次试拌,以达到设计密度的最小普通铁砂掺量为原则,最佳掺量为细骨料体积的85%。试配配合比见表2,试配配合比试验结果见表3。试验时混凝土有离析现象,泌水,保水性差,而坍落度、扩展度损失不大。主要原因是该普通铁砂含铁量低,颗粒粗糙,不易被水泥浆裹浆,因此,混凝土流动性也差。根据表1、表2计算,每方混凝土原材料成本是1 500元/m3。

4.2 用铁钢珠砂代替细骨料

使用普通铁砂代替的重混凝土工作性、流动性差,很难应用到工程上,于是又选了价格高些,但含铁量较高,密度为6.95 g/cm3,颗粒表面圆滑,外观像钢珠的铁钢珠砂。经多次试拌,以达到设计密度的最小铁钢珠砂掺量为原则,最佳掺量为57.5%细骨料体积。试配配合比见表4,试配配合比试验结果见表5。试验时混凝土和易性较好,有轻微离析现象,坍落度损失较小,混凝土密度达到设计要求。根据表1、表4计算,每方混凝土原材料成本是2 189元/m3,成本较高。

表2 试验配合比一 kg/m3

表3 试配配合比试验结果一

表4 试配配合比二 kg/m3

表5 试配配合比试验结果二

4.3 用铁矿石代替粗骨料

由于铁钢珠砂代替制成的重混凝土成本较高,因此又尝试找到用铁矿石制成的铁矿碎石,其最大粒径为31.5 mm,外形级配同普通碎石,密度为4 400 kg/m3,堆积密度2 430 kg/m3,颗粒级配见表6。经多次试拌,以达到设计密度的最小铁矿碎石掺量为原则,最佳掺量为100%代替普通碎石。试配配合比见表7,试配配合比试验结果见表8。试验时

混凝土和易性好,无离析,坍落度损失很小,混凝土密度达到设计要求。计算每立方重混凝土的原材料成本为1 807元,比用铁钢珠砂代替方法,原材料省382元/m3,而且重混凝土出机和易性更好,无泌水。相对于使用铁钢珠砂,它用袋装,搅拌时还需拆包,人工费、拆包速度都是问题。比较3种重骨料搅拌重混凝土的质量及价格等因素,最终选用铁矿碎石代替粗骨料、普通河砂作为细骨料生产重混凝土。

表6 铁矿碎石颗粒级配

表7 试配配合比三 kg/m3

表8 试配配合比试验结果三

5 工程应用情况

该工程在冬季施工,施工地点在租用的海边造船厂码头,运输距离约1 h车程。配合比设计时,测试了1 h坍落度损失,经时损失很小,浇筑时重混凝土工作性能良好。需要注意的是由于重混凝土中的原材料铁矿碎石密度大,浇筑振捣时不能过振,以免铁矿碎石下沉,造成重混凝土各种原材料分布不均匀,影响施工质量。另一个问题是搅拌阶段,由于重混凝土容重近3 200 kg/m3,比普通混凝土重近40%,对搅拌的各种机械设备都是一种考验,可采用减量生产的方法,搅拌的方量为设计方量的2/3,混凝土运输也要减量装运,会增加生产成本。现场检测重混凝土密度最低3 040 kg/m3,平均3 109 kg/m3,混凝土强度最低35.2 MPa,平均43.1 MPa。混凝土工作性能良好,施工顺利,且节约原材料成本30万元。

6 结 语

1)重混凝土由于骨料密度大,各种材料密度相

差大,配合比设计时应使用体积法计算。

2)重混凝土设计思路一般应用重细骨料(如铁钢珠砂)或重粗骨料(如铁矿石)代替普通骨料,以达到设计要求。如果设计要求密度很大,应粗、细骨料都代替应用。

3)重混凝土价格高,主要是重骨料价格高,所以选择重骨料时,应反复比较,配合比设计时,以满足设计密度时最小重骨料掺量为原则,达到技术上和经济上的平衡。

4)重混凝土容重大,对搅拌、运输机械损耗高,搅拌时应减量生产。

[1] 中国建筑科学研究院.JGJ 55—2011普通混凝土配合比设计规程[S].北京：中国建筑工业出版社，2011.

[2] 丛成河,伍崇明，谌甫，等.泵送重混凝土的研究与应用[J].混凝土,2007(3):78- 81.

[3] 方卉,王军.重混凝土的配合比设计方法的探讨[J].混凝土，2009(1):111- 113.

Study of the Heavy Concrete in the Application of Large Bridge Board Weight

LIFeng,FANGZenghui

2017- 03- 21

李 锋(1962—),男，浙江舟山人，高级工程师，从事建筑材料及高强高性能混凝土的研究。

U448.21;TU528.19

B

1008- 3707(2017)04- 0045- 03