石灰石機制砂混凝土在現澆箱梁中的應用與施工控制

唐明

（廣西魚峰混凝土柳東有限公司，廣西 柳州 545616）

石灰石機制砂混凝土在現澆箱梁中的應用與施工控制

唐明

（廣西魚峰混凝土柳東有限公司，廣西 柳州 545616）

本文以柳州市東外環立交橋主橋項目為例，對石灰石機制砂混凝土的配比設計、生產控制及現場施工監控進行介紹。

石灰石機制砂混凝土；現澆箱梁；施工控制

0 前言

近年來，隨著科技進步和建筑行業的高速發展，使得超長、超寬、超厚、配筋率高等特殊要求的大體積混凝土工程不斷增加[1]。高強、預應力混凝土對混凝土本身、配合比設計、過程控制和施工控制提出了高要求和高標準。但是，在天然河砂匱乏和環境保護等多重限制下，使得機制砂逐漸替代或完全替代天然砂，這對機制砂用于高強、預應力混凝土提出了新要求。我公司在2012年建成投產的機制砂生產線就是利用石灰石礦山資源，將石灰石破碎成砂，生產出合格的石灰石機制砂混凝土，應用至現在，取得了良好的經濟效益和社會效益。本文就結合柳州東外環立交橋工程案例，將石灰石機制砂用于 C50 混凝土中，確定了適用于該立交項目的最優配比，將生產、施工過程中的心得體會與同行探討學習。

1 工程概況

圖1 施工平面圖

廣西柳州市汽車城—東外環柳東段工程是柳州汽車城北部片區、花嶺片區、北環高速及汽車城核心區交通轉換的樞紐立交。設計單位為四川西南交大土木工程設計公司，施工單位為中鐵上海局、中鐵五局和中鐵十六局共同分段施工，監理方為湖南湖大監理公司，預拌混凝土由廣西魚峰混凝土柳東有限公司生產供應。該橋是柳州市柳東新區首座大型立交橋，橫跨公路鐵路，立交橋橋體為預應力箱梁式結構，共包括匝道橋4134.55m/7 座，分別為主線左幅橋、主線右幅橋、A 匝道橋、B 匝道橋、C 匝道橋、D 匝道橋、E 匝道橋（見圖 1）。

2 混凝土原材料及配比確定

2.1 混凝土原材料選擇

預應力箱梁結構體對混凝土原材料本身有著十分嚴格的要求。由于本次配比設計強度等級為 C50，結合公司自有材料和施工環境等因素，在滿足設計施工的條件下，降低水泥用量，使絕熱溫升變小，抗壓、抗拉強度變大、極限拉伸變形能力變大，避免產生有害裂縫。配比設計摻用一定比例的礦粉，可延緩早期混凝土的水化。原材料具體情況如下：

（1）水泥

選用公司自產的普通硅酸鹽水泥 P·O42.5，其各項技術指標見表 1。

表1 水泥物理力學技術指標

（2）集料

細集料為石灰石機制砂，細度模數 Mx=2.8，石粉含量 2.6%，泥塊含量 0.5%。粗集料為魚峰自有礦山生產的 5～25mm 連續粒徑碎石，含泥量 1.0%，泥塊含量0.1%，針片狀顆粒含量 3.0%，壓碎指標 9%。

（3）礦粉

選用廣西魚峰水泥有限公司生產的 S75 級礦粉，其各項技術指標見表 2。

（4）減水劑

選用廣西華思遠聚羧酸系高性能減水劑，減水率26%。

表2 礦粉技術指標 %

2.2 配比確定

預應力混凝土的配比設計，需要考慮其抗壓強度、彈性模量等指標。依據標準 GB/T 50476－2008《混凝土結構耐久性設計規范》、GB/T 50496－2009《大體積混凝土施工規范》和 JGJ 55－2011《普通混凝土配合比設計規程》，經過多批次混凝土試配、對比調整分析和優選下，確定生產配合比，見表 3。

表3 配合比及性能指標

根據上述配合比進行抗壓和靜力受壓彈性模量試驗，力學性能數據見表 4、圖 2～3。

表4 力學性能數據

圖2 混凝土抗壓強度

圖2 顯示混凝土的抗壓強度在 7d 時發展較快，達到了49.8MPa，之后強度發展相對緩慢，60d 的抗壓強度達到了 70.4MPa。混凝土的強度發展沒有突變情況，這對工程上的應用是很有幫助的，可有效減小干燥收縮帶來的危害。

圖3 混凝土彈性模量

圖3 是混凝土的彈性模量曲線圖。7d 彈性模量值為 31.7GPa，28d 值為 43.7GPa，之后發展趨于平穩，滿足 GB 50010－2010《混凝土結構設計規范》設計要求，同時增大了構筑物的徐變能力，松弛應力的作用得以加強，混凝土內部的應力可以得到釋放，這樣可以減少混凝土結構裂縫的產生。

3 混凝土生產與出廠

針對高強度等級、大體積混凝土建立專門的生產供應預案及問題處理措施。在生產前，做好機械設備的檢查，原材料的儲備、檢驗等工作。生產前，對該強度等級混凝土做好開盤鑒定，應反復確認是否與設計試配狀態相近，確保到達施工現場的混凝土完全滿足設計施工要求；由于配合比中膠凝材料較多，在攪拌時應延長時間，保持在 70～90 秒之間，保證攪拌均勻又不耽誤生產效率；生產中，質檢員和操作員應隨時觀察主機電流，發現異常及時糾正；對生產進行詳細的文字記錄，以備查閱。由于混凝土出廠產品是否滿足要求與合格的一個重要環節，應對混凝土的工作性能，包括粘聚性、流動性、保水性等和易性進行觀測，特別是坍落擴展度和 T500的試驗測試，避免混凝土漿體偏多，粘性加大，即使有流動性，但擴展性差的狀況出現，最終影響施工效率。

4 混凝土的澆筑

4.1 現場準備

在通知混凝土公司生產前，施工方應對模板、鋼筋、預埋件、預應力管道及翼板掛籃預留孔位置等按設計要求和施工規范進行檢查驗收，模板內不能有雜物，鋼筋上的油污應清除干凈，全部檢查項目待監理方通過簽字后，才可下達生產開盤澆筑指令。考慮到每次箱梁澆筑數量較多，澆筑時間較長，混凝土公司試驗室和工地現場試驗室均要核對試驗確定的水泥的初凝時間和混凝土的初凝時間，控制好澆筑速度。柳州市東外環立交橋的施工季處在秋冬時期，天氣干燥。為使混凝土與鋼筋能夠很快很好的結合，施工前要對模板等構件進行充分潤濕后，方可進行澆筑，如圖 3。

4.2 現場施工

現澆箱梁混凝土澆筑通常分為兩次澆注成型，第一次澆筑箱梁底腹板及橫梁，第二次澆筑箱梁頂板和翼板。具體為：①澆筑底腹板和橫梁的順序：腹板和橫梁內底板→腹板和橫梁外底板→腹板和橫梁，澆筑高度至與頂板、翼板的交角連接處即可。澆筑橫梁時，要對稱澆筑，即從兩頭向中間澆筑或從中間向兩頭澆筑；縱向澆筑順序根據現澆箱梁現場場地情況來確定，如坡度較小，可從坡底部開始澆筑至坡頂。②現澆頂板和翼板的順序參照澆筑底腹板的順序，縱橋向應從整體一聯的一端往另一端依次澆筑。

東外環立交項目采用泵送施工，布料管直接下料時應防止距施工面過高致使粗集料堆積或混凝土分離；底板設計澆筑厚度為 25cm，在分層澆筑厚約 30cm 時應及時振搗，嚴禁以腹板作溜槽澆筑底板混凝土。與底板相連的梗肋及腹板部分混凝土會因為振搗引起梗肋下部翻漿，易出蜂窩、麻面、露筋等缺陷，應加強振搗。圖4 是混凝土實際澆筑時的照片，從圖 4 中可以看出，混凝土的流動性、粘聚性和均勻性都是非常好的。現場測試坍落度為 230mm，擴展度 580mm，T500流動時間為5～6s，符合施工要求；圖 5 是 A 匝道箱梁澆筑的具體情況。

圖4 現場混凝土入泵狀態

圖5 A 匝道現場澆筑

4.3 箱梁頂板表面處理及養護

4.3.1 混凝土表面處理

混凝土在振搗平整后，在人工粗略整平后，再用刮板找坡，進行初步抹面；二次抹面壓實時，嚴禁灑水。對于新老混凝土結合面，即腹板和頂板倒角處，在強度達到 2.5MPa 或混凝土終凝后即可進行鑿毛、清理工作。

4.3.2 養護

養護工作是混凝土施工過程中一項關鍵工作，關系到整個結構的質量，需采取相對應措施來保證工程質量。混凝土的內外溫差要求 ＜25℃，經過對混凝土絕熱溫升的計算和養護方案的選擇，結合當前溫濕度情況，采用覆蓋保濕的養護方法。覆蓋材料選擇的是阻燃保水的布料，經濟實惠，保濕效果好。

5 結語

（1）由于柳州東外環工期緊，要求預應力箱梁早期強度要高，坍落度損失小，便于施工，在設計配比時考慮的地方較多，經過反復試驗，最終得以確認施工配合比。這對以后的配比設計工作帶來了新思路、新方向。

（2）選擇了合理的養護方案，有效地控制裂縫的產生，對整個預應力箱梁的裂縫控制和混凝土耐久性具有十分重要的意義。

（3）經過現場取樣，標準養護 7 d 抗壓值為 49.2MPa， 28d 抗壓值為 65.5MPa，彈性模量為41.3GPa；同條件養護的試件 28d 抗壓值為 60.2MPa，最終的張拉也滿足了設計要求。澆筑的立交項目外觀質量好，沒有色差。

（5）東外環立交橋的順利竣工對柳州市汽車城各版塊的銜接與地塊開發具有十分重大而長遠的意義，將會為柳州的經濟建設帶來巨大的貢獻。

[1] 劉凱，李煥彩．超大體積混凝土技術方案與組織措施[J]．商品混凝土，2012,(10): 54-56

[2] GB/T 50476－2008．混凝土結構耐久性設計規范[S].

[3] GB/T 50496－2009．大體積混凝土施工規范[S]．

[4] JGJ 55－2011．普通混凝土配合比設計規程[S]．

［通訊地址］廣西柳州市柳東新區強容路官塘變電站旁（545616）

唐明（1986－），男，工程師，從事商品混凝土的生產和技術管理工作。