彈性混凝土試驗及應(yīng)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(shù)創(chuàng)新組，山西 呂梁 033000）

彈性混凝土試驗及應(yīng)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(shù)創(chuàng)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(chǎn)和施工要點、工程效果。研究結(jié)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(xiàn)上浮現(xiàn)象；混凝土 28 天強度達到 41.6MPa，彈性模量為 22.3GPa；經(jīng)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(shè)計要求，取得了良好的應(yīng)用效果。

彈性混凝土；橡膠顆粒；應(yīng)用

0 引言

隨著經(jīng)濟的飛速發(fā)展，在城市及道路建設(shè)中大批的橋梁涌現(xiàn)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(zhì)量直接關(guān)系到橋梁的運營使用。傳統(tǒng)的伸縮縫是鋼筋混凝土，后來逐步發(fā)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(jié)構(gòu)熱脹冷縮及梁體位移等因素，伸縮縫均會出現(xiàn)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(fù)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(yīng)用中可以避免因為熱脹冷縮、位移等因素引發(fā)的裂縫。本文就彈性混凝土的研究及應(yīng)用進行概述，希望能對橋梁的設(shè)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(shè)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(chǔ)、擴大基礎(chǔ)、獨立承臺，橋梁為現(xiàn)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(shè)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(shè)計中采用彈性混凝土。該混凝土具有抗沖擊力強、穩(wěn)定性好、噪音小等優(yōu)點，但同時具有工藝新穎、技術(shù)含量高、施工難度大等特點。設(shè)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(xué)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(guān)規(guī)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(diào)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(chǎn)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(xù)級配。

（8）外加劑：聚羧酸減水劑。

2.3 試驗配合比

通過調(diào)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(chǎn)及施工過程中隨漿體上浮，在配制混凝土?xí)r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(jié)果及分析

對各配合比混凝土的工作性能和力學(xué)性能進行檢測，結(jié)果見表 2。

由試驗結(jié)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(xiàn)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(xiàn)上浮現(xiàn)象。

表2　混凝土性能檢測結(jié)果

圖1　03 號混凝土試件截面

4 生產(chǎn)與施工

4.1 生產(chǎn)

（1）由于設(shè)計要求彈性模量低于 24.0GPa，且強度不低于C30，結(jié)合上述試驗數(shù)據(jù)決定采用 05 配合比，調(diào)整后的生產(chǎn)配合比見表 3。

（2）生產(chǎn)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(xiàn)場檢測坍落度 150mm。

表3　生產(chǎn)配合比 kg/m3

4.2 施工與養(yǎng)護

組織現(xiàn)場施工，每車混凝土的攤鋪、振搗、整平、壓面連續(xù)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(jù)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(shù)，以排除泌水、混凝土內(nèi)部的水分和氣泡。

在澆筑完成后立即進行薄膜覆蓋，養(yǎng)護周期 14 天。圖2為施工現(xiàn)場圖。

圖2　施工現(xiàn)場圖

5 工程效果

經(jīng)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(shè)計要求。彈性混凝土在橋梁中的應(yīng)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(qū)鳳山路北城王府小區(qū) 3 號樓 1301 室（033000）

康利棟，男，現(xiàn)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(yù)制構(gòu)件等的生產(chǎn)與研發(fā)。