思南乌江三桥主梁泵送混凝土的配制与应用.pdf

公路 交通技术2 0 1 3年 6月 第 3期T e c h n o l o g y o f H i g h w a y a n d T r a n s p o r t J u n 2 0 1 3 N o 3 思南乌江三桥主梁泵送混凝土的配制与应用 李庆 国 ( 四川 I 路桥建设股份有限公司大桥分公司，成都6 1 0 0 7 1 ) 摘要： 针对泵送混凝土浇筑方量大、 输送距离长、 施工技术要求高等特点， 以思南乌江三桥主梁 C 5 5泵送混凝土施 工为例 ， 分析和阐述采用“ 双掺” 法配制大流动泵送混凝土时， 在原材料选择、 混凝土配制和施工控制等方面的要求 和 关键技 术 ， 以提 高泵送混凝土的施 工效率和质量 。 关键词 ： 泵送混凝 土； 配制 ； 应用 文章编号： 1 0 0 9 6 4 7 7 ( 2 0 1 3 ) 0 3 0 0 8 5 0 5 中图分类号： U 4 4 5 4 文献标识码： B Pr e p a r a t io n a n d Ap p l ic a t io n o f Pu mp in g Co n c r e t e f o r Gi r d e r s o f S i n a n Wu j i a n g R iv e r B r i d g e N o 3 L I Q i n g g u o 随着大跨度桥梁和高层建筑的兴起 ， 促进 了混 凝土泵送技术 的发展 ， 增加了泵送的高度 ， 同时对混 凝土拌合物可泵性能也提出了更高的要求。所谓双 掺技术 ， 就是指在普通混凝土技术基础上 ， 通过掺加 适量 的粉煤灰和高效减水剂来提高混凝土可泵性能 的一种行之有效的技术。 思南乌江三 桥位 于贵州 省思南 城北 新 区约 2 k m处， 横跨乌江干流， 是连接东西城区的重要桥 梁。该桥为独塔 双索面 P c斜拉桥 ， 为塔梁 固结 刚构体系， 全长4 3 2 3 1 i n ， 主梁断面为兀型肋梁。 全桥混凝土 1 9 8 3 5 I n ， 其 中主梁 C 5 5混凝土 6 6 3 7 i n ， 采用泵送混凝土工艺施工。混凝 土搅拌站设 在 5 桥 台上游 3 0 m处 ， 由于输送管道 随地形坡 陡弯 多 ， 平距长、 高度大 ， 所以混凝土拌合物需有较好的 和易性和可泵性 ， 坍落度经时损失要小 ， 缓凝时间要 长 ， 还要满足主梁张拉早期强度要求 。为此 ， 需对原 材料进行分析比较 ， 并需结合工程实际对生产工艺 进行调整， 从而选择合理设计参数以配置 C 5 5泵送 混凝 土。 1 原材料选择 1 1 水 泥 乌江三桥选用 贵州广宇水 泥有限公司生产的 P 0 4 2 5水 泥， 水 泥厂距工地 约 3 k m， 运输 成本 低。施工过程 中， 先后对进场水 泥进行 了 5 7次抽 检 ， 质量均符合国家标准 ， 其技术性能见表 1 。 1 2 粗 细骨 料 碎石 ： 粗骨料宜选用质地坚硬 、 级 配 良好 、 无风 化颗粒 的碎石， 最大粒径不应超过 2 5 mml 2 J 。思南 境内为典型喀斯特地貌 ， 岩石多为碳 酸盐岩。多家 采石场生产的碎石级配较差 ， 粒径普遍偏大 ， 针片状 含量大 ， 且含有大量泥团。经检测 ， 母岩抗压强度在 6 O 9 0 MP a之间 ， 压碎值在 1 1 3 1 3 1 之 间。 考虑搅拌站堆料场和配料仓料斗受限 ， 要求供货方 改制设备 ， 调整生产工艺 ， 并按连续级配生产符合要 求的产品。本项 目最终选择 了思南凉厅碎石场生产 的粒径 52 5 mm连续级配碎石 ， 其母岩抗压强度 高于 7 5 MP a 。碎石技术指标见表 2， 改制前后级配 曲线见图 1 。 砂 ： 由于混凝土施工泵送距离较长 ， 要求粗骨料 至胶结料应有一个合理的粒径分布 ， 并有富裕 的润 滑浆量 ， 以使混凝土具有 良好 的工作性 能。思南境 内机制砂普 遍较粗 ， 且石 粉含量超过 1 6 5 3 - 4 。 因此最终选择 了乌江粗砂 ， 因其在流水 中采集加工 ， 表 1 广宇P 04 2 5水泥技术性能 收稿 日期： 2 0 1 2 1 1 2 8 作者简 介： 李庆 国( 1 9 6 4 一 ) ， 男 ， 四川省渠县人 ， 本科 ， 工程师 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 公路交通技术 2 0 1 3丘 其含泥量小， 贝壳等轻物质含量少， 砂的坚 固性好 ， 适宜配置高强混凝土。筛分计算得知 ， 过 4 7 5 mm 筛孔 的砂筛余量在 1 7 2 3 之间 ， 超出粗砂级配 区间范围在该筛孑 L 的 7 1 3 。机制砂技术指标 见表 3 。实验室将 4 7 5 mm筛孔筛余量控制在该筛 孔粗砂级配区间 01 0 内 ， 则在 配合 比设计 时 砂要考虑超 出区间 1 0 的含石量。乌江砂级配 曲 线见图 2 。 1 3 掺合料 在混凝土中掺人适量的粉煤灰 ， 不仅可以降低 混凝土的水化热 ， 减少早期干燥收缩裂纹 ， 改善混凝 土的施工性能， 而且还能够改善胶凝材料颗粒级配 ， 提高混凝土的后期强度和耐久性。本项 目选择遵义 鸭溪电厂生产的 I 级粉煤灰 ， 其技术指标见表 4 。 1 4外加剂 对于高强度泵送混凝土 ， 要求选用高效缓凝减 水剂 ， 减水剂须对水泥的适应性 良好且对钢筋无锈 蚀作用。在混凝 土 中掺入一定 量 的高效缓凝 减水 剂 ， 不但能提高混凝土的强度， 增加混凝土拌合物 的 流动性 ， 而且还可使混凝土拌合物坍落度经时损失 减小 。因此 ， 本项 目选择 了数家外加剂生产厂家并 对其产品按推荐掺量进行了对 比试验。掺外加剂的 水泥净浆流动度对比见表 5 。 表 2 碎石技术指标 楼 6 图 1 碎石改制前后级配曲线 楼 ： j； 47 5 2- 3 6 1 1 8 O 6 0 3 O 1 5 筛孔尺寸 ra m 图 2 乌江砂级配 曲线 种类 表观密度 ( g o m 。) 堆积密度 ( g e m。) 含泥I t 含水量 细度模数 贵州星恒 重庆迪 比斯 武汉武港院 四川 巨星 四川柯帅 江苏博特 武汉浩源 5 00 0 5 oo 0 5 0 0 0 5 0 0 0 5 0 0 0 5 0 0 0 5 0 0 0 1 30 0 1 30 0 1 3 0 0 1 3 0 0 1 3 0 0 1 3 0 0 1 3 0 0 7 5 1 O O 5 0 5 0 5 0 5 0 5 0 1 651 7 0 3 053 0 7 2 332 33 1 421 42 1 731 72 1 9 21 8 0 1 7 51 7 5 舳 加 m O 5 O O O 0 O O 1， l 1 1 P S 一 煳 一 一 一 一 一 一 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 0 1 3年 第 3期 李庆 国： 思南乌江三桥 主梁泵送混凝土的配制与应用 8 7 根据表 5试验结果 ， 从性能、 成本 、 运输成本进 行综合分析 ， 初步选用重庆迪 比斯外加剂厂生产 的 F J W一 1 聚羧酸盐外加剂。这种外加剂对广宇 P 0 4 2 5 水泥适 应性 良好 ， 钢 筋无锈 蚀 现象 。按水 泥 重量 0 2 的掺量递增进行试验 ， 其水泥净浆流动度试验 结果见图 3 。经过多次试验 ， F J W一 1聚羧 酸盐外加 剂最佳掺量为 2 0 时 ， 混凝 土坍 落度损失及凝结 时间均能满足混凝 土长距离泵送 和高温施 工 的要 求 。掺 F J W一 1外加剂混凝土性能指标见表 6 ， 坍落 度经时损失见 图 4 。 2混凝 土配 制 2 1 试配强度确定 根据设计要求 的混凝土强度等级 ， C 5 5混凝土 试配强度 0 16 4 9 MP a 。 2 2 计算配合比确定 对拟定的掺加不同外加剂的 6个配合 比进行 了 试拌， 其结果见表 7、 表 8 。选定3 配合比作为计算 配合 比， 按设计文件粉煤灰控制在胶凝材料的 1 5 内 ， 采用等量取代法 ， 取代率为 1 2 5 。计算 配合 比见表 9 。 o予、 声 专 掺量 图 3 F J w一 1 聚羧酸盐外加剂对水泥净浆流动度的影响 时间 rai n 图4 掺 2 F J w一 1 混凝土坍落度经时损失 表 6 掺 F J W - 1外加剂 混凝土性能指标 表 7 掺不 同外加剂和粉煤灰的混凝土配合 比 注 ： w为水； B为胶凝材料； c为水泥 ； S为砂； G为碎石； F为粉煤灰， 下同。 表 8 掺 不同外加剂和粉煤灰 的混凝土 配合 比强度 M P a z k ( k g i n I 3 )记 ( k g mI 3 )碎石 ( k g 17 1 - 3 )7 J ( k g 1 13 I 3 )粉煤灰 ( k g I n I 3 )外加剂 ( k g i n I 3 ) 水灰比砂率 4 2 0 8 2 4 1 0 0 2 1 4 4 6 0 9 6 0 o 3 0 4 5 加舳加 舳0 4 3 3 2 2 2 1 1 aL u 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 公路交通技术 2 0 1 3正 2 3 试配与调整 将 3 配合 比作为基准配合 比， 并适当调整水灰 比， 做 3组试验配合 比进行对 比试验 ， 试验编号为 I、 、 。按计算配合 比进行混凝土拌制 ， 测 出坍 落度为2 2 5 m m， 6 0 ra i n 后坍落度为2 1 5 m m， 9 0 m i n 后坍落度为 2 0 5 mm， 无泌水现象 ， 施工和易性 能较 好 。3组配合比见表 l 0 ， 其试验结果见表 1 1 。 分析表 1 0 、 表 1 1试验数据可知 ， 号基准配合 比2 8 d抗压强度达到试配强度要求 ， 坍落度经时损 失值较小 ( 图 4 ) ， 满足主梁混凝土泵送施工要 求。 对 2 配合 比进行了6次验正试验 ， 试验结果见表 1 2 。 综合分析表 1 01 2， 确定 2 配合 比为思南乌江 三桥主梁施工 C 5 5泵送混凝土配合比。 3施 工控制 思南乌江三桥主梁混凝土使用砂的细度模数较 大 ， 从拌和站泵送到主跨合龙端距离最长 ， 因此 昆 凝 土施工时须加强施工控制并采取如下措施。 1 )搅拌站计量系统须定期由计量部门检校 ， 每 次浇筑混凝土前须 自校 ， 保证原材料计量准确。 2 )每批原材料进场须抽检 ， 将材料技术指标掌 握在可控范围内。外加剂要与当前使用材料进行混 凝土预拌 ， 检验外加剂与水泥的匹配性及凝结时间 的影响。细集料要测定其含石率和使用前含水率， 以便及时调整施工配合比。 3 )混凝土开始泵送前 ， 要在泵管人 口处塞人海 绵球并用清水泵通整个管道 ， 随后将泵管 出口伸 出 模板外侧 ， 依次泵人 1盘水泥净浆和 23盘 1： 1 水泥砂浆 ， 且水 泥净浆和砂浆均须掺人适量 的外加 剂 ， 最后泵送混凝土入模 。施工顺序为 ： 清水一水泥 净浆一砂浆一混凝土。 4 )严格控制搅拌时间及拌合物的和易性 ， 坚持 混凝土首盘鉴定 ， 途 中抽查 ， 将 出机坍 落度控 制在 2 0 0 2 2 0 mm以内， 以保证混凝土的强度 和工作性 能要求 。 5 )搅拌罐车在装料和运输途中要慢速转动 ， 以 保证混凝土质量均匀、 稳定、 不离析； 须保证前后场 通讯畅通； 加强工序衔接， 减少窝工， 保证混凝土正 常连续施工。 6 )混凝土人模要勤移泵管 ， 布料要均匀， 振捣 要到位 ， 特别需加强锚头部位的振捣 ， 避免预应力管 道破坏。 4 应用效果 思南 乌 江 三桥 主梁 C 5 5泵送 混凝 土 施 工 自 2 0 1 1年 8月开始 ， 至 2 0 1 2年 6月结束 ， 除 因变更等 其他原因影响外 ， 实际施工有效天数 2 5 5 d 。混凝土 施工 中， 主梁 1 3 、 1 7 、 1 8 梁段及主边跨合龙端 由站 内直接泵送人模 ， 4 1 6 梁段由 2台 9 m 罐车 运输至主塔承台再泵送入模。主梁标准节段每对约 3 3 2 m 混凝土， 每次浇筑正常时间约 1 31 5 h 。因 控制措施有力， 拌制混凝土的和易性 良好， 无离析、 泌水现象 ， 施工效 果极佳。制作试块 2 0 5组 ， 其 中 2 8 d强度 8 6组 ， 依据 G B T 5 0 1 0 7 -2 0 1 0 ( 混凝土强 度检验评定标准 j ， 评定结果为合格 ， 见表 1 3 。 5 结语 思南乌江三桥主梁泵送? 昆 凝土的配制与应用克 服了材料变化大 、 粗砂配制混凝土和易性差 、 不易泵 表 1 0 试验配合比 表 l 1 配合 比试验结果 序号 1 2 3 4 5 6 2 8 d强度6 5 7 6 4 8 6 7 1 6 6 8 6 4 3 6 5 6 表 1 3 强度检验评定结果 ( 下转第9 3页) 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 0 1 3年第 3期 罗庚 ， 等 ： 桥梁承 台大体积混凝土水化热分析及 温控措施 9 3 表 3 理论值与实测值对 比 5 结语 本文针对苏村坝大渡河大桥承台大体积混凝土 水化热问题提出了相应 的水化热控制方案 ， 并使用 有限元软件分析对比了承台采用温控措施前后的温 度变化 ， 并在混凝土浇筑完成后对 昆凝土控温断面 温度进行 了实测 ， 以验证方案的合理性。 有限元模型分析结果显示 ， 如果未采用温控措 施 ， 混凝土内外温差最高可达 3 1 6； 采用温控措 施后 ， 混凝土 内外最大温差为 2 5。现场实钡 0 混凝 土核心最高温度为 5 7 6 ， 混凝土内外最大温差为 2 3， 证明其与理论计算结果吻合较好。本文针对 大体积混凝土承台水化热问题进行温控设计 的思路 可为类似工程施工提供参考 。 2 3 4 5 6 7 8 9 1 O 参 考 文 献 朱伯芳 大体积混凝土温度应力与温度控制 M 北 京 ： 中国电力 出版社 ， 1 9 9 9 康省桢 承台大体积混凝土水化热分析与施工控制 J 世界桥梁， 2 0 0 8 ( 2 ) ： 4 2 4 4 中国建筑科学研究院 J G J 5 5 -2 0 0 0 普通混凝土配 合比设计规程 S 北京： 中国建筑工业出版社 ， 2 0 0 0 中国砂石协会 G B T 1 4 6 8 4 -2 0 0 1 建筑用砂 s 北 京： 中国标准出版社， 2 0 0 1 中国砂石协会 G B T 1 4 6 8 5 -2 0 0 1 建筑用卵石、 碎石 s 北京： 中国标准出版社 ， 2 0 0 1 刘山洪， 陈勇 大体积混凝土温度场计算与实测分 析比较 J 公路交通技术， 2 0 0 9 ( S 1 ) ： 6 7 7 0 许长城， 钟宁， 孙富军 连续刚构桥承台大体积混凝 土施工水化热分析 J 公路交通技术 ， 2 0 0 9 ( S 1 ) ： 7 1 7 4 8 2 涂建屏大体积混凝土施工技术在工程中的应用 J 公路交通技术， 2 0 0 1 ( 3 ) ： 3 6 3 8 ， 吴梦军， 杨波大体积混凝土早期裂缝的成因与控 制 J 公路交通技术， 2 0 0 2 ( 2 ) ： 6 2 6 4 罗庚， 孙旭东苏村坝大渡河斜拉桥施工技术研究 R 重庆： 中铁隧道集团有限公司， 2 0 1 2 ( 上接 第 8 8页) 送等困难。通过对原材料分析 、 比较 ， 确定采用乌江 3 武汉理工大学 机制砂在混凝土中应用技术指南 M 粗砂掺优质粉煤灰 和外 加剂来配 制大流动性混 凝 北京： 人民交通出版社， 2 0 0 8 土 ， 从而使工程施工得以顺利进行 。浇 筑后 的混凝 4 刘晓龙 机制砂泵送混凝土配合比的设计与研究 J 强度均大 于 5 5 M P a ， 质量符合工 水泥 混凝土相关标准规范汇 程设计要求 。 。 。 ： 虿 N ,2 0 0 8 参 考 文 献 凝土施工质量控制 J 公路交通技术 ， 2 0 0 9 ( 1 ) ： 9 0 9 3 1 中交公路规划设计院有限公司 思南县乌江三桥工程 7 中国建筑科学研究院 J G J T 1 0 9 5 混 凝土泵 送施 施工图设计 R 北京： 中交公路规划设计院有限公 工技术规程 s 北京 ： 中国建筑工业出版社 ，2 0 01 司， 2 0 1 0 8 中华人民共和国国家标准 G B T 5 0 1 0 7 -2 0 1 0 混凝 2 路桥集团第一公路工程局 J T J 0 4 1 -2 0 0 0 公路桥涵 土强度检验评定标准 S 北京： 中国建筑工业出版 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m