生态自密实混凝土性能及其在桥梁工程中的应用研究

李健

【摘  要】论文介绍了生态自密实混凝土的性能，从两个角度分析石粉掺量和粉煤灰掺量对其的影响，之后根据实际工程案例，对生态自密实混凝土在桥梁工程中的实际应用进行分析介绍。

【Abstract】This article introduces the performance of ecological self-compacting concrete， analyzes the influence of the amount of stone powder and fly ash on it from two angles， and then according to the actual engineering case， the practical application of ecological self-compacting concrete in bridge engineering is analyzed and introduced.

【关键词】生态自密实混凝土;石粉掺量;粉煤灰掺量

【Keywords】ecological self-compacting concrete; stone powder content; fly ash content

【中图分类号】U444                               【文献标志码】A                                   【文章编号】1673-1069（2020）06-0137-02

1 生态自密实混凝土性能

1.1 石粉掺量对生态自密实混凝土的影响

石粉主要是机制砂在加工过程中所产生的回收粉，产量充足，颗粒整齐圆滑。在桥梁工程中，将石粉适量的添加到自密实混凝土中，使得混凝土中的细粉产量得以提高，进而增强混凝土的整体性能，能够有效避免混凝土的自主收缩变形。通过试验分析不同掺量石粉对于自密实混凝土的影响，由于石粉属于惰性材料，如果掺量过多，完全取代水泥的作用时，会使得浆体对于集料的裹附力明显降低，受到性变差作用，会让J环的扩展速度迅速降低。石粉含量提高，会降低混凝土的抗压能力，如果含量较低，其影响作用可以忽略不计。根据试验报告发现，如果石粉掺量超过5%，28d混凝土的抗压强度下降明显，表明过量的石粉对于整体强度非常不利。造成这种现象的原因可能是因为石粉颗粒比较小，在微集料填充方面有着良好的效果，合理的配置，能够提高混凝土的密实度，也会强化水泥的水化[1]。除此之外，在活性方面，水泥要遠远高于石粉，石粉基本没有水化反应，加入适当的胶凝材料会导致水泥成分逐渐减少，导致水化生成物明显降低。因此，当同时发生两种反应，存在着掺量过低的现象，会直接体现出强度不明显的情况。但是如果存在掺量过多的现象，基于石粉的填充效果无法消除由于 水化产物降低出现的孔隙，使得自密实混凝土的孔隙逐渐增多，整体强度降低。经过多次实验表明，在自密实混凝土中加入掺量为5%的石粉，能够让混凝土的性能实现最佳效果。

1.2 粉煤灰掺量对生态自密实混凝土的影响

在实际施工中，为了保证自密实混凝土的流动度，会采用比较多的浆体，所需的胶材量也比较大。如果只是添加水泥很容易导致在施工后期阶段混凝土出现收缩变形，对于整体的稳定性和耐久性有着不利影响，同时也不利于施工成本的控制，难以满足现代化的生态化建筑建设目标。国内煤电厂在日常工作中会产生大量的粉煤灰，颗粒整齐光滑，如果将粉煤灰适量加入混凝土中，取代一部分水泥的用量，能够有效调节混凝土的流变性能，并且使得混凝土的稳定性和耐久性大大增强。另外，要充分利用物理反应、火山效应和填充效应，让混凝土在硬结之后耐久性显著提高。选择五种不同剂量的粉煤灰，对其掺量对混凝土性能的影响程度进行研究。通过试验表明，粉煤灰掺量增多，混凝土的整体扩展性明显增加，并且J环扩展度、坍落扩展度等都会出现先提高再降低的现象。粉煤灰比较整齐、光滑，可以在骨料和水泥之间起到润滑的作用，使得摩擦阻力降低。除此之外，水泥颗粒要大于粉煤灰颗粒，改变了原有的胶凝材料配置，对于混凝土的“絮凝结构”起到良好的效果，可与其中的填充水进行置换，转为自由水，进而使得拌合物的流动性得以提高。如果粉煤灰的掺量过多，因为其密度较低，所以需要添加用水，提高拌合物的阻滞力。同时，粉煤灰掺量的提高，会使得混凝土的抗压能力逐渐降低。其原因就是水泥的活性高于粉煤灰，并且粉煤灰掺量提高，水泥用量也会随着减少，其抗压强度下降比较明显。经过多次实验表明，当粉煤灰在混凝土中的掺量在25%时，其综合性能为最佳。

2 生态自密实混凝土在桥梁工程中的应用

2.1 工程概况

本次工程由中交一公局集团公司承建，具体项目是北京张家口冬奥会期间北京市进入崇礼赛区的公路主通道，并且该通道也是北京前往张家口旅游的主要途径，可以实现北京六环和张承高速的连接。本次项目工程的开展对于促进北京、天津和河北的共同发展，有利于河北省高速公路网的完善优化，并且对于推动沿线附近地区的旅游发展以及国家经济发展建设有着积极意义。在北京冬奥会测试赛开展之前，需要完成整体工程的建设，并为其提供优质的服务，根据设计要求，确保该路线可以在2019年年底建成通车。延崇高速河北段项目工程的主体工段位置在张家口怀来县内，公路起点桩基标号为K15+870.085，终点标号为K22+700，整体长度为6.829km。主要干线采取双向四车道高度公路标准，限定速度为100km/h每小时或者80km/h，设计高速公路荷载等级为I级。整体项目工期为两年，由2017年7月到2019年7月。施工单位交工后开始计算日期，两年为一周期，此期限为缺陷责任期。施工单位交工后五年时间内都属于保修期，具体的工程包括隧道、路基和桥梁等。

2.2 配合比选定

根据预制箱梁的施工标准，对室内强度等级为C50的配合比进行选择，分别开展混凝土的搅拌、振捣以及浇筑工作，最后通过对试验的分析，得出最终的配合比。生态自密实混凝土配合比具体情况为：强度为C50，其中水泥为370kg，粉煤灰为132kg，石粉为26kg，砂737kg，石949kg，水169kg以及减水剂7.92kg。基于此，可以分析出自密实混凝土各个施工阶段的性能指标，其坍落扩展度要大于650mm，坍落度要明显高于250mm，并且T500要控制在3～5s之间。

2.3 混凝土施工工艺

结合施工方案，在箱梁模板安装过程中，需要将其放置在制梁台座上。模板包括内模、底模以及端头模板等，在混凝土工程中应用大块组合钢模板。在各项模板拼接过程中，每个板缝之间要密实封存，避免发生漏浆的情况，可以在其表明涂刷脱模剂，维持模板的整洁、干净。在试验时，所使用的材料要与实际工程中的自密实混凝土保持一致，因为实验对于材料的稳定性有着严格要求，为了避免误差，因此在配置过程中需要把控材料的用量。出料后，需要及时对混凝土性能进行检测，其分析结果可以为后续配合比提供便利参考。混凝土浇筑前也要对自密实混凝土的性能检验，满足相关标准要求后，方可进行施工。预制箱梁制造应该从一端向另一侧开展分层式布料，采取附着式的浇筑手段完成施工。因为自密实混凝土性能优良，所以操作比较简单，只需要一到两个工人就可以完成工作，而且其效率要明显高于传统浇筑方式。浇筑完成后，要在12小时之后进行拆模工作，先对内模進行拆除，其次是外模。严格把控时间，否则会导致脱皮或者开裂，影响到模板的寿命。融入粉煤灰，要及早进行混凝土养护工作，采取塑料布覆盖的方式，可以保障混凝土表面一直处于湿润的状态。

2.4 质量检测

完成模块拆除工作后，需要对构件的外观质量进行检测。分析检测数据，得出Eco—SCC表面比较光滑整齐，其表面并没有有害裂缝，通过浇筑后的预制箱梁性能良好。将普通混凝土和自密实混凝土所制作箱梁的外观质量进行对比，因为箱梁是桥梁工程的关键环节，不但需要良好的外观，还要具备一定的强度。根据相关标准，并借鉴查阅数据，得出各测区的混凝土强度值，经过计算，发生28d混凝土构件的强度为55MPa。因为自密度混凝土回弹值比较低，而且监理人员的标准仍然是不低于52MPa。所以，自密实混凝土所制造而成的箱梁强度能够满足项目工程的标准。

3 结语

自密实混凝土的工作性能非常关键，怎样利用试验方法来将其量化处理，并且确保混凝土的拌合物要满足施工要求，因为混凝土施工是一项复杂的工程，也会对技术人员有着更高的要求。相比普通混凝土，应用自密实混凝土所制作而成的预制箱梁的外观质量要明显增强，而且石粉和粉煤灰的掺量也对混凝土的性能有着较大影响，通过C50生态自密实混凝土配合比进行箱梁的预制，不但可以充分发挥混凝土的性能，还可以满足实际的工程需求，加速工程进度，推动建筑行业的发展。

【参考文献】

【1】王松亮，吴翔，陈庭，等.钢渣粉与石灰石粉作为自密实混凝土矿物掺合料的应用研究[J].商品混凝土，2018（Z1）：96-97+108.