彈性混凝土試驗及應用

康利棟，白探平

（山西省方山縣綠華園建筑材料有限公司綠華攪拌站技術創新組，山西 呂梁 033000）

彈性混凝土試驗及應用

康利棟，白探平

（山西省方山縣綠華園建筑材料有限公司綠華攪拌站技術創新組，山西 呂梁 033000）

本文研究了某工程用彈性混凝土的配制、性能、生產和施工要點、工程效果。研究結果表明，該彈性混凝土工作性能良好，混凝土中的彈性顆粒分布均勻，并未出現上浮現象；混凝土 28 天強度達到 41.6MPa，彈性模量為 22.3GPa；經檢測混凝土表面無裂縫，無明顯色差。該彈性混凝土各項性能均達到設計要求，取得了良好的應用效果。

彈性混凝土；橡膠顆粒；應用

0 引言

隨著經濟的飛速發展，在城市及道路建設中大批的橋梁涌現出來。伸縮縫是橋梁工程中極其重要的組成，伸縮縫的施工質量直接關系到橋梁的運營使用。傳統的伸縮縫是鋼筋混凝土，后來逐步發展為鋼纖維混凝土，但局限于混凝土的抗擠壓性差，在橋梁運行過程中由于結構熱脹冷縮及梁體位移等因素，伸縮縫均會出現不同程度的裂縫，嚴重影響橋梁的耐久性。橡膠為彈性體，包括天然橡膠及合成橡膠，是無定形的高聚物，具有良好的伸縮性和復原性。彈性混凝土由于加入大量的橡膠顆粒，使得混凝土能夠承受一定程度的擠壓，在橋梁工程的應用中可以避免因為熱脹冷縮、位移等因素引發的裂縫。本文就彈性混凝土的研究及應用進行概述，希望能對橋梁的設計及施工提供參考。

1 工程概況

呂梁新城某橋梁工程是呂梁新城建設中連接呂梁大道與新城大道、盛地大道的重要交通樞紐。橋梁跨度 146 米，寬40 米，采用水下樁基礎、擴大基礎、獨立承臺，橋梁為現澆C50 鋼筋混凝土，橋面 C50 鋼纖維混凝土，瀝青路面，總計混凝土用量約 1.2 萬 m3。設計單位考慮到橋梁沖擊力及地震等對橋梁耐久性的影響，在橋梁伸縮縫設計中采用彈性混凝土。該混凝土具有抗沖擊力強、穩定性好、噪音小等優點，但同時具有工藝新穎、技術含量高、施工難度大等特點。設計要求彈性混凝土彈性模量不大于 24.0GPa。

2 配合比試驗

2.1 試驗方法

試驗方法參照 GB/T 50080—2002《普通混凝土拌合物性能試驗方法》、GB/T 50081—2002《普通混凝土力學試驗方法》和 GB/T 50082—2009《混凝土長期性能和耐久性能試驗方法》的有關規定進行，測試項目包括混凝土的坍落度、擴展度、彈性模量和 3d、7d、28d 抗壓強度。

2.2 原材料

試驗通過調整配合比中橡膠顆粒的用量來檢測混凝土彈性模量及強度的變化。試驗材料均為攪拌站日常生產所用材料。

（1）水：地下水。

（2）水泥：華潤 P·O52.5 水泥，28d 強度 58.2MPa。

（3）粉煤灰：柳林電廠Ⅱ級灰，需水量 93%，細度22%。

（4）礦粉：中鋼 S95 級。

（5）彈性顆粒：河北永新橡膠顆粒，粒徑 2～5mm，堆積密度 523kg/m3。

（6）砂：混合砂，機制砂 60%，河砂 40%。

（7）石子：碎石 5～20mm 連續級配。

（8）外加劑：聚羧酸減水劑。

2.3 試驗配合比

通過調整砂率、外加劑用量使得混凝土和易性、坍落度大致相同。由于彈性顆粒體積較輕，為防止其在生產及施工過程中隨漿體上浮，在配制混凝土時坍落度不宜過大，試驗時控制坍落度 (160±20)mm。混凝土配合比見表 1。

表1　配合比 kg/m3

3 試驗結果及分析

對各配合比混凝土的工作性能和力學性能進行檢測，結果見表 2。

由試驗結果可知，隨著橡膠顆粒用量增加，其彈性模量會大幅下降，表明混凝土的剛性下降，柔性變好。隨著彈性顆粒的增加，由于橡膠顆粒和砂漿界面處存在大量微型空氣泡群，使混凝土抗壓強度會大幅下降，當橡膠顆粒用到 1%時，其強度會下降 50% 左右；添加橡膠顆粒后可以顯著地提高混凝土的抗沖擊性、變形量。試驗中測試 06 號混凝土試件的 28d 強度為 33.5MPa，測試之后（即承受過抗壓強度荷載之后）試件仍保持原有形狀，并不像普通混凝土一樣立刻破碎，試件表面甚至看不見任何破壞現象，第二次接受抗壓試驗，其平均強度仍可以達到 31.2MPa，試件依舊保持原有形狀。

圖 1a) 為 03 號試驗 3 天混凝土試件截面，圖 1b) 為 28 天混凝土試件截面，可以看出混凝土中的彈性顆粒分布均勻，并未出現上浮現象。

表2　混凝土性能檢測結果

圖1　03 號混凝土試件截面

4 生產與施工

4.1 生產

（1）由于設計要求彈性模量低于 24.0GPa，且強度不低于C30，結合上述試驗數據決定采用 05 配合比，調整后的生產配合比見表 3。

（2）生產配料采用計算機自動控制，電子秤對混凝土所需的原材料進行精確計量。當班人員隨機抽取樣品，并在出廠前檢測每車混凝土的坍落度及和易性，出廠坍落度為155mm，運距 12 公里，現場檢測坍落度 150mm。

表3　生產配合比 kg/m3

4.2 施工與養護

組織現場施工，每車混凝土的攤鋪、振搗、整平、壓面連續進行，為防止拌合物離析，攤鋪時采用“扣鍬”法，嚴禁拋擲和耬耙。振搗時采用插入式振動器，根據混凝土的坍落度掌握振搗時間，避免過振或漏振，并采用二次抹面技術，以排除泌水、混凝土內部的水分和氣泡。

在澆筑完成后立即進行薄膜覆蓋，養護周期 14 天。圖2為施工現場圖。

圖2　施工現場圖

5 工程效果

經雙方檢測表面無裂縫，無明顯色差，混凝土 28 天強度達到 41.6MPa，彈性模量為 22.3GPa，達到設計要求。彈性混凝土在橋梁中的應用可以極大地減小橋梁在運行過程中沖擊力、熱脹冷縮、梁體位移等因素對橋梁的影響，提高建筑的使用壽命，同時增加路面的柔度，從根本上改善水泥混凝土高噪聲、高震動的缺點。

［通訊地址］山西省呂梁市離石區鳳山路北城王府小區 3 號樓 1301 室（033000）

康利棟，男，現任方山縣綠華園建筑材料有限公司綠華攪拌站試驗室主任，主要從事混凝土及其它預制構件等的生產與研發。