桥梁高墩C50清水混凝土配合比及应用.pdf

李军： 桥梁高墩 C 5 0清水混凝土配合比及应用 2 1 DO I ： 1 0 ． 1 3 9 0 5 ／ j ． c n k i ． d w j z ． 2 0 1 5 ． 0 8 ． 0 0 8 桥梁高墩 C 5 0清水混凝 土配合 比及 应用 李军 ( 贵州桥 梁建设 集团有 限责任公 司， 贵阳5 5 0 0 0 0) 【 摘要】 采用贵州地产原材料材料， 通过试验室与现场模拟墩柱浇筑研究 ， 确定强度等级 C 5 0清水混凝土 的原材料选取原则、 配合比参数、 模板工艺、 混凝土浇筑工艺以及混凝土的养护， 将机制砂 E 5 0清水混凝土成功应 用于山谷桥梁高墩施工实际 【 关键词】 混凝土； 清水混凝土； 掺合料； 砂率 ； 外观质量 【 中图分类号】 T U 5 2 8 ． 0 【 文献标识码】 B 【 文章编号】 1 0 0 1 — 6 8 6 4 ( 2 0 1 5 ) 0 8 — 0 0 2 1 - 0 2 清水混凝土始于 2 0世纪 2 O年代， 至 2 0世纪 6 0 年代大 量应 用建 筑 出现在 欧 洲 、 美 国等 发达 国家 ， 日 本 在战后即已经开始大 量 的应 用于研究 ， 我 国最初 的 清水混凝 土应用在 2 0世纪 7 0年代 的清水混凝 土构件 生产中， 至9 0年代才开始了大量的应用 。清水混凝 土表面光洁、 密实， 省去了传统混凝土表面需要修饰、 涂 刷或抹灰等大量的装饰性工作， 因此， 既节约了大量的 装饰材料又经济环保 ， 属于绿色混凝土 。住房 和城乡建 筑2 0 0 9年颁布实施的( J G J 1 6 9— 2 0 0 9 ) 《 清水混凝土应 用技术规程》 将清水混凝土定义为： 直接利用混凝土成 型后 自然质感作为饰面效果的混凝土工程 。 随着交通基础设施建设的大发展 ， 国内桥梁工程 建设中逐渐出现了各种部位混凝土采用清水混凝土 施工的报道， 尤其是在市政工程桥梁建设中， 但对于 高速公路桥梁， 特别是机制砂混凝土方 向清水混凝土 的应 用并 不 常见 ， 因此 ， 文 中针 对贵 州地 区机 制 砂混 凝土高墩浇筑过程中清水混凝土的使用开展试验研 究与工程应用探索 ， 以期为类似工程提供借鉴与参考。 1 原材 料选择 及配合比确定 原材料的合理选择是实现清水混凝土外观匀质 性、 无色差 的重要途径。根据地产材料试 的供应情 况 ， 试验采用 水城 水泥 厂产 P 0 4 2 ． 5普 通硅 酸 盐水 泥 ， 其 3 d抗压强度 2 2 ． 6 M P a ， 2 8 d 抗 压强度 5 1 ． 4 MP a ； I 级粉煤灰 ， 需 水 量 1 0 2 ％ ， 抗 压 强 度 比 1 0 1 ％ ， 烧 失 量 1 ． 5 ％ 矿粉为 $ 9 5级， 比表面积为 4 2 0 m ／ k g ， 比强度 9 6 ％。工地料 场 自产机制 I I 区中砂 ， 细度模数 2 ． 8 9 ， 石粉含量 5 ． 9 ％ ， 含泥量 0 ． 6 ％ ； 碎石 5～ 2 5 m m， 连续级 配 ， 经水洗后石 粉含量 0 ％ ； 初步选 用 4个厂 家 ( A、 B 、 C 、 D) 提供的聚羧酸系高性能泵送剂 ， 颜色接近无 色。 ( 1 ) 泵送剂选择 。在混凝 土达到设 计强度 前提 下 ， 混凝土拌合物须具备优 良的和易性和匀质性 ， 保 证在浇筑过程与浇 筑后不 出现离 析与泌 水情 况 ， 由于 本工程所处气 候 条件 并不 不 涉及 到混 凝 土抗 冻 耐久 性要求 ， 因此 ， 为 了减少 外观 明显 的气泡 等缺 陷 ， 要求 其引气量不超过 3 ． 0 ％。为了确定混凝土外加剂与掺 合料 对外 观质 量 的影 响 ， 通 过如下 初 步试验 研究 ， 来 分析不同厂家的外加剂对外观质量的影响， 并根据试 验结果进行后 续 掺合 料 对混凝 土拌合 物性 能 影 响研 究。混凝土基准配合比为， 水泥 ： 粉煤灰 ： 矿粉 ： 砂 ： 石 ： 水 ： 泵送剂 ：3 5 0 ： 9 0 ： 6 0 ： 7 5 2 ： 1 0 3 8 ： 1 6 0： 7 ． 5 。其中泵 送剂分别为 A 、 B、 C 、 D四个厂家 ， 试验结果见表 1 。 表 1 不同泵送 剂混凝土早期性能与强度 由表 1 试验数据可知， 不同厂家外加剂对相 同的 C 5 0混凝土配合比的早期工作性能影响显著， 其初始 坍落度均达到 2 0 0 m m及 以上 ， 1 h的坍落度经时损失 均可以满足泵送需求， 各厂家泵送外加剂的坍落扩展 度影 响有 了明显 的不 同， 以 D厂家 外加 剂最 好 ， 可 以 达到 6 2 0 m m， 且该厂家外加剂的压力泌水率为 1 5 ％ ， 表现 出来最好 的可泵性 ， 和易性也 是 四种 外加 剂 中最 好 的 ， 含气量 2 ． 0 ， 为最低 ， 综合这些 因素 ， 确定 D厂 聚 羧酸 系泵送剂作 为后 续研究 用外加剂。 ( 2 ) 矿物掺合料用量选择。清水混凝土要求混 凝 土的外 观必 须 具 备 色 泽均 匀 ， 外 观 颜 色 呈 现 清灰 色， 自然美观。混凝土水泥为地产水泥 ， 不可更换， 之 后通过调整混凝土 中掺合料 中粉煤灰和矿粉 的比例 来调整混 凝 土外 观 色泽 。根据 粉煤 灰 与矿粉 的 自身 特性 ， 在混凝 土水泥 用量 固定为 3 5 0 k g ／ m 条 件下 ， 根 据上述外加剂选择时的试验结果与配合比最后强度 ， 确定需用拌合物混凝土配合 比。试验直接采用现场 模拟体 ， 直径 1 ． 5 m， 高 3 m， 钢模 内涂 素 刷模板 漆 。具 2 2 低温建筑技术 2 0 1 5年第 8期 ( 总第 2 0 6期 ) 体粉煤灰与矿粉 比例及拌合物性能如表 2 。 表 2 不 同掺合料 比例 混凝土工作性、 强度与外观 由表 2试验数据可知 ， 不 同 比例 的矿物 掺合料 掺 量 ， 对 混凝 土 的坍落 度影 响规 律 明晰 ， 随着粉 煤灰 掺 量降低坍落度逐渐提高， 至粉煤灰与矿粉比例为 7 ： 3 时达到 2 1 0 ra m， 但压力泌水率在中间比例时均有很好 的表现 ， 利 于泵送 ， 和 易性 也如 此 。混 凝 土 的外 观 色 泽随着矿粉掺 量 的增 加逐 渐变 得美 观且 光 泽度 增加 明显 ， 但是在 1 0 0 ％使用矿粉时， 颜色不适用也无光 泽 ， 综 合这 些因素 ， 确定采 用粉煤灰 与矿粉 比例为 6 ： 4 的第 5组配合比作为工程实际使用配合比。 ( 3 ) 砂率选择 。机制砂 混凝土 中砂率 的多少直 接 影 响混凝 土 的石粉 含量 ， 在本 研究 中， 机 制砂 中石 粉含量较高 ， 达到近 6 ％， 但经连续 2 8 d的不间断监 测 ， 石粉含 量基本 稳定 在 5 ． 5 ％ 一 6 ． 5 ％之 问 ， 因此 ， 这 阶段试验选用 5 ． 9 ％石粉含量 的机制砂 进行砂率 影响 试验研究。试验体同2 ． 2节研究尺寸与成型工艺。试 验砂率变量值与具体的工作性试验结果如表 3 。 表 3 不 同砂 率混凝土工作性、 强度与外观 通过表 3可知 ， 随着砂率增加 ， 混凝土的强度逐渐 降低， 坍落度逐渐增加 ， 扩展度先增加后降低， 压力泌 水也是 如此 ， 和易性 只有 在砂 率 4 2 ％ 时最好 ， 外观 也 是如此。原因是在较低砂率是 ， 其 主要作用是石粉含 量提高保水性能好， 需水量增大， 和易性变差， 当超过 一 定砂率后， 机制砂中表面多棱角引起其含水性能降 低 ， 引起泌水 增 多 出现 。故 基 于本 工程 材 料考 虑 ， 选 用4 2 ％的砂率作为工程用配合比砂率。 2清水混凝 土应 用技术 为了完成工程清水混 凝土施 工 ， 分 别采 用 了如 下 控制步骤 ： ( 1 ) 原 材料匀 质性控制 。为 保证混凝 土原材 料 匀质性， 使得混凝土外观色泽一致。规定临近高墩必 须采用同一批次的水泥、 粉煤灰 、 矿粉与外加剂， 机制 砂采用 同一批 次生产 的机 制砂 ， 且 石粉含 量不 得 出现 大 的变化 ， 生产过 程中控 制混凝土原材 料计 量准确。 ( 2 ) 模板工程 。采用 5 m m厚定制 钢模 ， 保 证 了 高墩模板的刚度和稳定性 ， 在 C 5 0混凝土侧压力作用 下 不产 生变 形 ， 模 板安 装前 用抛 光机 抛光 除尘 ， 并均 匀涂 刷模 板漆 ， 模板 安 装后用 防 尘罩覆 盖 ， 保 证合 模 后模板不 吸附灰尘 ， 进而保证混凝土表 面的光 洁度 。 模板 的拼缝 宜 填实 后 打磨 平 整 、 严 密 ， 使 接缝 平 顺 ； 模 板 的支 撑必 须 牢 固 、 严 密 ， 以免 发 生 跑浆 和漏 浆。模板一般周转 1 次后立即进行全面检修一次。 ( 3 ) } 昆 凝 土浇 筑 与养护 。混凝 土 浇筑 过程 中 ， 严 格控制下 料高 度 厚度 ， 将 下 料高 度 控制 在 1 ． 5 m ～ 2 ． O m之 间， 超过 2 ． O m后 采 用 多级 串桶 浇 筑 ， 分 层 厚 度不超过 0 ． 3 m， 每层进行严格振捣 。混凝土必须 在失 去塑性前 浇 筑下 层 混 凝 土 ， 防 止 因 为凝 结 时 问的 影 响 ， 上下层 间出现色差与 不匀质 现象 。严 格控 制振 捣 工艺 ， 防止过早 和过晚振捣 ， 以及过振漏振情况 出现 。 为避 免形成 和减小清水 } 昆 凝 土表 面色 差 ， 抓好 混 凝 土早期 硬 化期 间 的养 护 十分 重要 。清水 混凝 土 构 筑 物的侧模应在 4 8 h 后拆 除。应采用 塑料 薄膜严 密覆 盖养护 。养护 时间一般不得少 于 1 4 d 。 ( 4 ) 工程施工质量效果。经严格质量控制， 本 工程施工的3 2根高墩 ， 颜色呈现清灰色且色泽均匀， 无 明显色差 ， 临近墩 柱之 间基本 无 色差 。C 5 0墩 柱 表 面混凝土 密实整 洁 ， 面层 圆滑 ， 交线 、 交面 清晰 。无 油 迹 、 无锈斑 、 无粉 化物 ， 无 流 淌和 冲刷痕 迹 ； 无裂缝 、 无 漏浆 、 无跑模 和胀模 ， 无烂根 、 无冷缝 ， 无夹杂物 ； 无蜂 窝 麻面 、 裂纹 和露筋 现象 ， 无 明显 的气泡 、 砂 带 和黑斑 现 象。高墩保持了拆除模板后的原貌， 无剔凿、 磨、 抹或涂 刷处理的痕迹。外形尺寸标准 ， 明显的凹凸及错位。 3结语 综上所述 ， 清水混凝 土工程 的成 功实 现离不 开混 凝 土配合 比设 计 、 模 板 工程 、 浇筑 工艺 和养 护等 五个 重要环节 ， 每个环节均 至关重要 ， 缺一 不可。 参考文 献 [ 1 ] 张轶．清水 昆凝 土的发 展与 应用 [ J ] ．建 材发展 导 向， 2 0 0 5 ( 1 ) ：1 6 4—1 6 8 ． [ 收稿 日期 ] 2 o 1 5— 0 7— 0 6 [ 作者简介 ] 李军( 1 9 6 3一) ， 男 ， 山东金 乡人 ， 高级工程 师 从事交通建设 与研究工作 。