C55 轉體特大箱梁高性能混凝土生產與施工技術

黃振興

（天津市漢沽渤建商品混凝土有限公司；天津 300480）

0 工程概況

津秦客運專線濱海北站四維路工程跨鐵路立交橋，有一段跨鐵路 C55 特大箱梁，混凝土總方量為 5000 m3，由于無法在正在運行的鐵路上施工，只能在鐵路一側澆筑成型以后，再轉體 64°，與大橋主體對接。此次混凝土的生產、澆筑與施工，有以下幾個難點：

（1）首先混凝土強度高，達到 C55，而且為了便于澆筑與施工，要求混凝土有大流動度（＞550mm）、大坍落度（200±20）mm、優良的和易性和工作性，也就是要生產和澆筑的是高性能混凝土。

（2）其次一次性澆筑量大可分兩次澆筑。第一次，一次性澆筑成型底板和腹板 3000 m3，第二次，一次性澆筑成型頂板 2000m3。

（3）為了避免出現冷縫，影響混凝土質量，要求澆筑速度快，四臺象泵同時澆筑，第一次澆筑時，要求在 30h 內澆筑成型 3000m3底板和腹板；第二次澆筑時，要求在 20h 內澆筑成型 2000 m3頂板。

（4）由于一次性澆筑量非常大，混凝土總重量達到約12260t，所以保持平衡、防止失衡導致傾覆事故也非常重要，這就要求四臺象泵必須保持同步的澆筑速度。

（5）為了保證混凝土處于最佳的和易性和工作狀態，在現場既不能壓車（壓車時間過長會導致混凝土坍落度損失、流動性損失、和易性變差，而導致施工困難），也不能斷車（由于 C55 混凝土粘度較大，斷車會導致混凝土象泵泵管中的混凝土流動性變差、太黏，泵車泵送不動而堵管）。

（6）由于是預應力箱梁，所以要求早期強度比較高，3d必須達到 90% 以上，7d 必須達到 100% 以上，以滿足張拉要求。

由上述要求可見，此次生產、澆筑的 C55 高性能混凝土和普通混凝土性能完全不同，所以不能完全照搬普通混凝土的施工方法，否則就會造成施工困難，甚至產生質量事故。并且由于本次澆筑的是極其重要的部位，一次性澆筑量大，要求的澆筑速度快、澆筑難度高。因此，甲方、監理、施工單位、混凝土供應商必須密切配合，在原材料儲備、混凝土生產以及混凝土澆筑和施工幾方面都要做好充足的準備工作。

1 混凝土技術要求

混凝土技術要求詳見表1。

2 配合比設計、試配、調整與確定

2.1 配合比設計

由于此次 C55 混凝土用于澆筑預應力現澆箱梁，要進行預應力張拉，因此不僅要求 28d 滿足混凝土強度的設計要求，而且對混凝土早期強度要求較高，7d 強度要求達到100%，以滿足預應力張拉對混凝土強度的要求，以保證混凝土質量和工期；并要求滿足許多項高性能指標，故混凝土配制強度不能按 JGJ55—2011《普通混凝土配合比設計規程》中4.0.1 計算，必然要比計算值大許多，只能按經驗選定。根據設計要求以及我們以往的經驗（高強、高性能混凝土強度發展曲線），經過大量試驗、配合比設計和計算，我們確定本工程 C55 混凝土配合比如表2。

表1 混凝土技術要求

表2 本工程 C55 混凝土配合比 kg/m3

2.2 配合比的試配和調整

配合比設計、確定完畢后，我們進行了大量試配和重復性試驗。主要從外加劑入手，首先解決混凝土的初始狀態，使其初始坍落度控制在 220～240mm（路途損失 20～30mm，到現場正好滿足(200±20)mm 的設計要求）、不離析、和易性好（有良好的包裹性、無泌漿、無泌水）、流動性好（擴展度控制在 550～600mm，混凝土流速較快），混凝土有較好的勻質性，不分層，骨料能均勻地分布在混凝土中，不沉淀。然后通過調節外加劑中緩凝成分，將初凝時間控制在7～9h（混凝土箱梁的底板澆筑完畢所需的最長時間），終凝時間控制在 12～15h，以便于混凝土箱梁施工；將坍落度損失控制在 2h 小于 40mm（2h 是每車混凝土澆注完畢所需的最長時間）。最后檢驗混凝土 3d、7d、14d、28d 強度，最大氯離子含量，工作性能和耐久性性能，完全符合設計要求后，該配合比才用于實際施工。具體性能檢測結果見表3。

由表3 可見，用該配合比拌制的混凝土各項性能完全符合設計要求，經施工單位、監理和業主到我公司試驗室現場驗證審核后，批準使用。

3 原材料的選用與備料

3.1 原材料用量

原材料用量見表4。

我公司按 3000m3混凝土生產量備料，礦粉、砂、聚羧酸外加劑儲量足夠；制定生產線量化指標；石子提前 7d 開始洗，根據需要提前洗出 3500t，以滿足水泥需求。

表3 混凝土設計要求與實際試配混凝土技術要求對比表

表4 本次預計澆筑 3000m3 混凝土的原材料用量

3.2 原材料品種及質量要求

石子：使用河北玉田 5～25mm 連續粒級石子，必須經洗石機用清水清洗干凈，石子表面必須清潔，不得裹有石粉、泥等雜物，以免影響砂漿與石子的膠結，從而降低混凝土強度。石子還必須提前洗出、晾干，以防石子含水不穩定，影響混凝土坍落度。

砂：使用遼寧綏中河砂，細度必須大于 2.8（砂過細會導致混凝土太黏，影響混凝土工作性），砂率宜選用38%～40%，含石不宜大于 8%。

水泥：選用冀東盾石牌 P·O42.5。

礦粉：選用唐山崗巖 S95 級，7d 活性指數必須大于80%。

外加劑：選用天津飛龍 JFL-2C 聚羧酸外加劑，除必須滿足減水、坍損、含氣等常規指標之外，還必須使混凝土有好的和易性、流動性、包裹性，也就是必須使混凝土有好的工作性。

4 混凝土生產與運輸

（1）提前一周檢修所有生產線，使生產線都處于最佳工作狀態，避免因為生產設備出現故障而影響混凝土的生產和供應，更要避免因為生產設備出現故障導致混凝土長時間無法正常供應，而產生混凝土冷縫等重大質量事故。

（2）提前一周校驗所有生產線的計量系統，保證生產設備準確計量，準確按照配合比生產。

（3）混凝土攪拌前，必須用清水將攪拌機清洗干凈，然后再用含少量聚羧酸外加劑的水涮攪拌機，洗、涮完畢后放盡攪拌機中的水。

（4）攪拌時間延長至 1 m i n；底板坍落度控制在(200±20)mm，腹板坍落度控制在 (180±20)mm；1、2 號機設定每盤攪拌 1.2m3混凝土，3 號機設定盤攪拌 3m3混凝土。

（5）混凝土罐車接混凝土之前，必須反轉，排凈罐車內的水。接完混凝土后，禁止沖洗后料斗，到施工現場放完混凝土后，再沖洗后料斗。沖洗完畢后，必須反轉將罐體內的水放盡。

（6）潤泵砂漿必須單獨運抵現場，不得用裝完混凝土的車背砂漿；也不宜在工地用泵車攪砂漿，以防砂漿攪拌不勻，影響泵送。

（7）為了保證混凝土處于最佳的和易性和工作狀態，在現場既不壓車（壓車時間過長會導致混凝土坍落度損失、流動性損失、和易性變差，進而導致施工困難），也不能斷車（由于 C55 混凝土粘度較大，斷車會導致混凝土象泵泵管中的混凝土流動性變差、太黏，泵車泵送不動，而堵管；更會因為斷車時間太長，而產生冷縫等質量事故）。這就要求混凝土的生產速度、運輸時間必須與混凝土澆筑速度同步，混凝土初、終凝時間，混凝土箱梁工作面的大小的了解，以及對我公司生產能力的計算。經過多方協調，決定現場澆筑速度為每臺泵車每小時泵送 3 車（每車可裝載 12m3混凝土），即每小時每臺泵車澆筑 36m3混凝土，合計四臺泵車每小時澆筑 144 m3混凝土。在現場正在泵送的混凝土車為 4 輛；這樣每次泵送完畢返程車輛為 4 輛；由于運距為 5km，運輸時間約 15min，在路途中滿載運輸的車輛有 3 臺；站內生產時有三輛車，合計需要 14 輛車。由于車輛在運輸期間會因為加油、司機吃飯、交接班等耽誤一些時間，我公司又增加了 2輛車，共配備了 16 輛車。混凝土的生產速度也必須比澆筑的速度（四臺泵車每小時澆筑 144 m3混凝土）略大，于是我們決定混凝土生產速度為每小時 13 輛車，即每小時生產 156m3混凝土。由于計算精確，混凝土的生產速度、運輸時間與混凝土澆筑速度基本同步，使得混凝土的施工非常順暢，在 20h內就完成了 3000m3混凝土的生產與澆筑，比施工單位原來計劃的 30h 縮短了 10h。

（8）施工現場配備能力、責任心較強的調度，做好協調工作，保證施工順暢。由于四臺泵車同時澆筑，一次性澆筑量非常大，混凝土總重量達到約 12260t，所以保持平衡、防止失衡導致傾覆事故也非常重要，這就要求四臺象泵必須保持同步的澆筑速度。這樣，現場調度的指揮、協調就至關重要，必須根據現場各臺泵車的澆筑速度，調配好車輛，保證四臺象泵保持同步的澆筑速度。

（9）同時要配備技術能力較強的質檢人員，及時將混凝土現場情況反饋給公司，以便及時調整。同時在施工前，提前將五桶聚羧酸外加劑運輸到施工現場，以便在施工現場出現特殊情況，如混凝土坍損過大，影響施工時，及時在施工現場微調，以使混凝土重新達到施工要求。

（10）此次 3000m3混凝土是用四臺泵同時澆筑，現場調度必須和公司內調度緊密配合，積極溝通，及時將施工現場混凝土澆筑速度、以及其他情況反饋給公司，保證澆筑速度與生產速度同步。

中心城區以內市管河道的 “河長”由市水務局有關負責同志擔任，市有關部門和相關區人民政府為成員單位，按照各自職責分工做好工作。“河長”對河道水生態環境管理負總責，充分發揮指導和協調作用，督促各成員單位切實履行職責；市內六區和環城四區人民政府分別負責各自管轄范圍內的截污治污和河道兩岸環境衛生、園林綠化；市建設交通委負責管轄范圍內的截污治污工程建設；市水務局負責河道設施運行維護、水資源調度管理和水面保潔；市環保局負責組織工業企業污染源治理和水環境保護的監督檢查。

5 質量控制要求

（1）石子必須提前用洗石機洗出、瀝干。

（2） 施工前一定要測準砂含水、含石、細度，準確出具施工配合比。當細度較大時可適當增加 1%～2% 砂率，當細度偏小時可適當減 1%～2% 砂率。

（3）混凝土和易性較差時可適當增加 1%～2% 砂率，混凝土較粘時可適當減 1%～2% 砂率。

（4）混凝土坍落度較大時，可適當提高 1%～2% 含水（減水加砂），混凝土坍落度較小時，可適當降低 1%～2%含水（加水減砂）。要嚴禁單純加水或減水。

（5）在以上措施均不能起明顯效果時，再調整外加劑摻量。混凝土坍落度較大時，混凝土和易性較差時，可適當減少 0.1%～0.2% 外加劑，但要以不影響混凝土流動性為底線；混凝土坍落度較小時，混凝土較粘時可適當增加 0.1%～0.2%外加劑。要嚴禁單純加水或減水。

（6）一定要做好開盤鑒定，根據前 1～2 盤混凝土狀態調整好混凝土坍落度和工作性，確保到達施工現場的混凝土完全滿足施工要求。

（8）到達現場的底板混凝土坍落度要求控制在(200±20)mm，由于路途較近，坍損較小(10～20 mm)，故底板混凝土出機坍落度控制在 220mm；到達現場的腹板混凝土坍落度要求控制在 (180±20)mm，故腹板混凝土出機坍落度控制在 200mm。

6 施工單位澆筑混凝土時注意事項

（1）由于 C55 高性能混凝土所用的外加劑為聚羧酸外加劑，與普通混凝土所用的萘系外加劑性能截然不同，兩者嚴禁混用！否則會使混凝土失去流動性，無法施工，造成重大質量事故。所以若發現混凝土到現場坍落度偏小，只允許用聚羧酸外加劑調整，嚴禁用萘系外加劑調整！

（2） 由于此次 C55 高性能混凝土用于預應力現澆梁，有早期強度的要求（3d 必須達到 90% 以上、7d 強度必須達到 100% 以上），強度一般都發展很快，所以混凝土到現場后，澆筑必須在 1h 以內完成（坍落度、流動性、工作性保持期內）。這就要求施工單位的施工人員加強與我公司生產調度的聯系，按施工速度控制好發車速度，避免現場壓車，否則會造成坍落度損失過大，影響施工和混凝土質量。

（3）施工單位必須根據施工速度及施工方案，在人員、設備（如振搗棒）、電力供應等各方面做好充分準備，不得因為上述準備工作不到位，延誤混凝土的澆筑導致產生質量事故。

（4）由于施工速度較快，投入的施工車輛較多，因此施工單位必須保證施工現場有充足的車輛回轉空間，提前設計和優化好現場車輛進出、等待空間、路線等，以提高施工效率。

（5）施工單位還必須與交通、路政等相關政府部門做好協調，并在沿途有可能出現擁堵的地點派出協管人員，保證運輸路線的暢通。

（6） 施工單位必須與混凝土公司相關部門和人員積極配合，保證四臺泵車的澆筑速度同步。

（7）由于混凝土初凝時間 7～9h，終凝時間 12～15h，所以施工單位必須密切關注現場天氣以及澆筑完畢的混凝土凝結情況，及時澆筑下一層混凝土，避免出現冷縫。

（8）混凝土澆筑時必須連續澆筑，不得將澆筑面鋪得太大，以防出現冷縫。

（9）由于此次 C55 高性能混凝土用于預應力現澆梁，3d必須達到 90% 以上、7d 早期強度必須達到 100% 以上，才能滿足張拉要求，早期強度一般都發展很快；因此這段時間混凝土的養護格外重要，必須嚴格按規范要求濕養 14d。

（10）由于春末夏初，天氣極度干燥，且大風天氣較多。新澆注的混凝土表面，若不及時覆蓋塑料薄膜保濕養護，極易因天氣干燥，及大風造成新澆注混凝土表面 0.5cm左、右厚度的混凝土失水，造成水灰比變小，強度發展與0.5cm 以下混凝土不同步，從而產生微裂紋，影響混凝土質量。因此，我公司建議施工單位，混凝土澆筑完畢、刮平后，立即在混凝土表面覆蓋塑料薄膜。抹面時，隨揭隨抹，抹完后立即在混凝土表面覆蓋塑料薄膜。抹面至少兩次，以消除混凝土硬化時產生的微細裂縫。混凝土硬化后，還應及時補水養護。

（11）現在正處于雨季，因此施工單位在施工現場還必須準備好塑料布，以防突然降雨影響混凝土質量。

7 結語

由于此次一次性澆筑的混凝土量很大、施工難度大；另外，由于預應力箱梁施工既要求混凝土早期強度要高、坍落度損失要小，又要求緩凝時間要短，以便于箱梁底板與腹板的施工，因此施工單位、監理、業主和混凝土公司必須密切配合，協同一致。在實際施工中，首先要根據設計要求、原材情況設計出符合設計要求的混凝土配合比；其次施工時要加強過程控制，確保施工質量，確保混凝土生產與澆筑速度同步，這樣，才能創造出優質的產品和優質的工程。