微膨胀混凝土在预制拼装箱梁湿接缝中的应用研究

李兴华

（中交路桥华东工程有限公司，上海201210）

1 引言

混凝土泛碱本质上是盐溶液通过混凝土内部连通的孔隙到达混凝土表面，遇到蒸发作用的表面盐析现象, 这种物理的盐结晶作用也可以发生在混凝土近表面的孔隙中，并在孔隙内部产生巨大的结晶压[1，2]。微膨胀混凝土是指在普通的混凝土中添加一定的膨胀剂，使混凝土在水化期间能够依靠膨胀剂的作用而发生一定的膨胀，从而弥补了混凝土的收缩，达到防治混凝土裂缝、提高混凝土性能的目的。

2 工程概况

苏锡常南部高速公路常州至无锡段主体工程，设计车辆荷载等级为公路-Ⅰ级，道路等级为高等级公路，设计速度采用120km/h。部分桥梁设计为预制装配式PC 箱形连续梁桥，桥跨布置多为3×30m 一联，混凝土强度等级为C50，湿接缝宽度为96.25cm，具体横断面形式如图1 所示。

图1 组合箱梁标准横断面图（局部）

3 预制拼装箱梁湿接缝混凝土表面泛碱质量通病分析

3.1 预制拼装箱梁湿接缝混凝土表面泛碱情况

混凝土泛碱本质上是盐溶液通过混凝土内部连通的孔隙到达混凝土表面，遇到蒸发作用的表面盐析现象。这种物理的盐结晶作用也可以发生在混凝土近表面的孔隙中，并在孔隙内部产生巨大的结晶压，当盐类是硫酸盐等时，问题会变得复杂，因为除了物理结晶型膨胀，硫酸盐与硬化混凝土还会发生化学反应，生成“滞后钙矶石”和石膏等膨胀性产物饥，因此，虽然硫酸盐不会直接引起钢筋锈蚀，但其在物理或者化学方面的膨胀作用足以使混凝土劣化、破坏，进而威胁到钢筋[3]。

3.2 预制拼装箱梁湿接缝混凝土表面泛碱原因分析

预制拼装箱梁湿接缝混凝土泛碱质量问题，主要为目前所采用的先预制拼装，后浇湿接缝施工工艺引起的。由于预制箱梁部分和现浇湿接缝部分混凝土施工时间不同，预制箱梁和后浇湿接缝混凝土各自收缩变形独立进行，在2 次浇筑的接缝处形成理论孔隙，成为水分下渗通道，在遇到雨天时，湿接缝处处于潮湿状态，水分自2 次浇筑缝隙渗出，致使混凝土中的硅酸盐遇到潮湿环境，发生水解反应，产生泛碱质量问题。

4 混凝土原材料及配合比

4.1 原材料

水泥为江苏金峰P·O52.5 水泥，膨胀剂为苏博特HMEIV 混凝土高效膨胀剂，砂为江西赣江Ⅱ区中砂，碎石为浙江湖州5～25mm 连续级配碎石，由5～16mm、16～25mm 按3∶7 比例掺配，拌和用水为饮用水。

4.2 配合比

C50 湿接缝混凝土配合比如表1 所示。室内试验时，平行开展普通混凝土和HME-IV 掺量为6%的微膨胀混凝土相关试验，配合比编号分别为Ref、HME-6%。

表2 C50 湿接缝混凝土配合比

5 混凝土收缩变形监测方案

采用混凝土温度与变形无线监测系统，对湿接缝混凝土现场实际变形进行监测，具体方案为：分别对采用普通混凝土浇筑的湿接缝和采用微膨胀混凝土浇筑的湿接缝进行同步监测，收集监测数据，根据监测数据分析采用微膨胀混凝土在预制拼装箱梁湿接缝现场实际情况下的收缩程度。测量元件预埋在湿接缝中部，对湿接缝与预制箱梁相接方向的变形进行监测。

6 监测结果分析

按着混凝土收缩变形监测方案，进行了持续28d 时间的连续监测。根据监测数据分析统计如图3 所示。

图3 湿接缝混凝土变形历程图

根据监测数据统计分析可知，掺加HME-IV 的微膨胀混凝土，可产生显著膨胀效果，截至28d 龄期时，普通混泥土湿接缝实体结构沿中部宽度方向残余变形为-186.3με、微膨胀混凝土湿接缝实体结构沿中部宽度方向残余变形为-78με，可见，微膨胀混凝土28d 残余收缩变形值约50%。

7 结语

采用HME-IV 掺量6%微膨胀混凝土处理预制拼装箱梁湿接缝，可以大大减小湿接缝混凝土自收缩变形，但是，理论上仍不能完全解决泛碱问题，建议在采用微膨胀混凝土浇筑预制拼装湿接缝解决泛碱和渗水问题时还需同步考虑结合涂装法[4]。