聚羧酸系減水劑在鋼管混凝土橋拱施工中的應用

高碩

摘 要：拱橋施工一直以來都是我國建筑施工中的難點。近些年，我國普遍采用的是倒灌頂升泵施工方式，這種施工方式可以根據當地的施工環境和混凝土本身的物理性能，采用改良后的高科技減水劑，對混凝土的性能進行比例的配比，合理的補償其收縮能力，自制密實的混凝土結構形式。本文主要從這種減水劑的應用角度出發，重點闡述了其在鋼管混凝土拱橋結構施工中的應用技巧。

關鍵詞：鋼管混凝土拱；倒灌頂升；聚羧酸系減水劑；自密實混凝土；坍落擴展度

根據科學數據顯示，我國大部分的拱形橋梁采用的是單跨鋼管混凝土結構形式，這種結構形式在跨徑和拱高方面有一定的要求，特別是每根弧線的長度和斷面方面。傳統的混凝土澆筑施工中，由于缺乏一定的技術，容易出現密實度不足的現象，而現代的混凝土澆筑主要采用的是世界先進的施工工藝，根據拱橋本身的性能，確定其泵送的程度，完成整體的泵送工作。一般來說，各種水泥和混凝土摻數的含量較大，可以為施工材料提供最好的保障。

1 混凝土原材料、配合比和基本性能

通過實驗室進行的模擬澆筑試驗，得出結論，混凝土作為主體的施工材料，其混合的比例范圍比較大，而對于其中的一些礦渣粉以及膨脹劑等，其物理減水性能很明顯，特別是在細度的莫屬方面，碎石和自來水的配合比例要符合國家規定的要求，而水和膠的混合比例在1：3左右，這種混合比例比較能夠適應當前的需要。

在混凝土的施工中，特別是一些實驗設備的處理下，不同環境和溫度的混凝土其坍塌程度會有所不同，我國也有專門的測算辦法：在實驗室中進行混凝土的攪拌，并分別裝在不同的塑料桶之內，加蓋處理好，放入到相應溫度的恒溫箱內，一段時間后采取晾干，采用科學的測算儀器，測定其坍落度。將測定的溶液裝在混凝土塑料桶內，加蓋后放入到相應的恒溫箱里。從試驗數據可以看出：

（1） 通常情況下，自制的密實性能較好的微膨脹混凝土結構，其坍落度大概在245毫米左右，而經過混合攪拌后的膨脹土混凝土，其坍擴度可以達到630毫米，含氣量要在2.5%左右，沁水率也比較低。按照《混凝土泵送施工技術規程》，我國對混凝土結構之間的壓力要小，滿足基本的沁水率的要求。

（2）當混凝土坍落度和擴度保持良好的情況下，周圍環境對于混凝土物理性能的影響比較小，而當環境中的溫度達到20度左右，混凝土的物理性能會發生變化，特別是在停止坍落停放了一段時間后，可分別保持在240毫米左右，坍擴度的范圍也比較大，在停放過程達到8小時左右時，坍落度會在整體的范圍內達到最佳的程度，如果這個過程發生了一定的損失，損失的性能比較小，仍然可以適應當前的泵送需要。

一般情況下，對于高效的減水劑來說，其改性后的坍落度控制性能較好，可以最大限度的減少高性能泵送設備，使混凝土保持在一定的范圍之內，如果出現天氣炎熱或是環境惡劣的情況，膨脹混凝土結構的流動性比較大，則無法滿足當前的要求。因此，可以說，這是一項高科技的減水劑技術，可以達到理想的結果，在此基礎上進行一定的物理改性，使配比后的混凝土流失性降低，即使在高溫的情況下，仍可以保證施工的順利進行。

（3）該混凝土抗壓強度發展情況良好，免振抗壓強度比為96.4%（28 d），滿足課題目標要求的大于90%的指標。該混凝土盡管水膠比較小（0.33），但由于摻加30%的礦渣粉，即使在密封養護的情況下，后期強度仍能較好發展。

（4）該混凝土靜壓彈性模量為37.3×103MPa，滿足混凝土結構設計規范的要求。

因此，該混凝土具有滿足課題目標要求的流動性、流動性保持性和自填充性，且力學性能優良。試驗結果還表明，該混凝土在密封狀態下，14d的膨脹率大于200×10-6，180d時還保留有一定量的膨脹值.因此可以保證與鋼管壁之間的良好粘結作用。

2 施工現場混凝土拌合物的性能控制

該工程采用預拌混凝土。混凝土運輸時間為15min，再加上裝卸、等候，在倒灌頂升泵送澆筑前大約需要30min。在施工前，攪拌站聯合施工單位也進行了大量科研工作，還澆筑了試驗段鋼管混凝土，經過澆筑性能檢驗、實測強度、鉆芯取樣強度、超聲波檢測等，證明該混凝土性能滿足要求，澆筑方案可行。

3 混凝土拌合物性能現場實測結果

本次施工中，為保證澆筑順利進行，攪拌站和澆筑現場對每一車混凝土的坍落度和坍擴度都進行了實測，按照有關標準，取樣時間為每車卸料1/3后。該拱橋三根鋼管拱吊裝到位后，分三次澆筑，每次連續澆筑一根鋼管拱。澆筑時，利用壓力泵將混凝土從鋼管拱南北兩端的拱腳壓入，兩端保持同步泵迭壓入，直到拱頂預設的出氣管口冒出混凝土為止，表明己在管內完全灌滿混凝土。

3.1 中拱南端

中拱南端進場混凝土拌合物坍落度和坍擴度實測值均保證在210mm以上，而坍擴度則不小于500mm。混凝土坍落度和坍擴度均隨進場的時間延后而有所減小，是因為隨著澆筑的進行，攪拌站調整了混凝土外加劑摻量，使混凝土初始坍落度有所減小，有助于調整后澆混凝土的凝結時間，從而使前后澆筑的混凝土同步凝結，減小因施工持續時間過長、混凝土凝結時間不一所帶來的內部質量不均勻性。

3.2 中拱北端

由于南、北端混凝土由同一個攪拌站制備，所以北端進場混凝土的測試數據及變化規律與南端相同。因此，不論是南端泵送口還是北端泵送口，進場的混凝土坍落度和坍擴度均滿足設計要求，而且根據進場先后，對混凝土外加劑的用量進行了微調，確保在用水量不變的情況下，外加劑摻量有所減小，保證前后澆筑進入鋼管的混凝土具有相近的凝結時間。

3.3 混凝土流動性保持情況

每隔3次，從運輸車中對混凝土進行取樣，測定其流動性經時變化情況。混凝土坍落度和坍擴度在O～Ih內均有一定的增大趨勢。采用聚羧酸系減水劑配制的混凝土，其流動性往往在30min左右會產生一定幅度增大現象，所以對于商品混凝土，在設計初始坍落度值時應考慮到這一點，避免浪費外加劑，更重要的是避免流動性過大帶來的泌水、離析等問題。所配制混凝土的流動性經過6h后基本無損失（環境溫度30℃），這對混凝土的泵送施工和在鋼管內部的頂升流動十分有利。

4 鋼管混凝土拱施工質量的評定結果

權威檢測機構利用超聲、敲擊、鉆芯等綜合方法對鋼管混凝土拱的施工質量進行了全面檢測。結果表明：

（1）對選樣點進行超聲法和敲擊法測試結果表明，所澆筑的中、東、西三根鋼管混凝土拱，其內部混凝土與管壁之間不存在空隙，混凝土體密實、均勻。

（2）對鋼管拱內部混凝土鉆芯取樣，測得其抗壓強度均為60.0MPa以上。

結束語

總而言之，作為拱橋施工中的主要材料之一的混凝土，其物理性能要隨著當地環境的變化而有所改變，做好減水劑處理工作，保證項目實施的穩定性，促進我國拱橋事業的長足穩定發展。■

參考文獻

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