石灰石機(jī)制砂混凝土在現(xiàn)澆箱梁中的應(yīng)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(jī)制砂混凝土在現(xiàn)澆箱梁中的應(yīng)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(huán)立交橋主橋項(xiàng)目為例，對(duì)石灰石機(jī)制砂混凝土的配比設(shè)計(jì)、生產(chǎn)控制及現(xiàn)場(chǎng)施工監(jiān)控進(jìn)行介紹。

石灰石機(jī)制砂混凝土；現(xiàn)澆箱梁；施工控制

0 前言

近年來，隨著科技進(jìn)步和建筑行業(yè)的高速發(fā)展，使得超長(zhǎng)、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(qiáng)、預(yù)應(yīng)力混凝土對(duì)混凝土本身、配合比設(shè)計(jì)、過程控制和施工控制提出了高要求和高標(biāo)準(zhǔn)。但是，在天然河砂匱乏和環(huán)境保護(hù)等多重限制下，使得機(jī)制砂逐漸替代或完全替代天然砂，這對(duì)機(jī)制砂用于高強(qiáng)、預(yù)應(yīng)力混凝土提出了新要求。我公司在2012年建成投產(chǎn)的機(jī)制砂生產(chǎn)線就是利用石灰石礦山資源，將石灰石破碎成砂，生產(chǎn)出合格的石灰石機(jī)制砂混凝土，應(yīng)用至現(xiàn)在，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。本文就結(jié)合柳州東外環(huán)立交橋工程案例，將石灰石機(jī)制砂用于 C50 混凝土中，確定了適用于該立交項(xiàng)目的最優(yōu)配比，將生產(chǎn)、施工過程中的心得體會(huì)與同行探討學(xué)習(xí)。

1 工程概況

圖1 施工平面圖

廣西柳州市汽車城—東外環(huán)柳東段工程是柳州汽車城北部片區(qū)、花嶺片區(qū)、北環(huán)高速及汽車城核心區(qū)交通轉(zhuǎn)換的樞紐立交。設(shè)計(jì)單位為四川西南交大土木工程設(shè)計(jì)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(jiān)理方為湖南湖大監(jiān)理公司，預(yù)拌混凝土由廣西魚峰混凝土柳東有限公司生產(chǎn)供應(yīng)。該橋是柳州市柳東新區(qū)首座大型立交橋，橫跨公路鐵路，立交橋橋體為預(yù)應(yīng)力箱梁式結(jié)構(gòu)，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(yù)應(yīng)力箱梁結(jié)構(gòu)體對(duì)混凝土原材料本身有著十分嚴(yán)格的要求。由于本次配比設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)為 C50，結(jié)合公司自有材料和施工環(huán)境等因素，在滿足設(shè)計(jì)施工的條件下，降低水泥用量，使絕熱溫升變小，抗壓、抗拉強(qiáng)度變大、極限拉伸變形能力變大，避免產(chǎn)生有害裂縫。配比設(shè)計(jì)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(chǎn)的普通硅酸鹽水泥 P·O42.5，其各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)見表 1。

表1 水泥物理力學(xué)技術(shù)指標(biāo)

（2）集料

細(xì)集料為石灰石機(jī)制砂，細(xì)度模數(shù) 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(chǎn)的 5～25mm 連續(xù)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(biāo) 9%。

（3）礦粉

選用廣西魚峰水泥有限公司生產(chǎn)的 S75 級(jí)礦粉，其各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)見表 2。

（4）減水劑

選用廣西華思遠(yuǎn)聚羧酸系高性能減水劑，減水率26%。

表2 礦粉技術(shù)指標(biāo) %

2.2 配比確定

預(yù)應(yīng)力混凝土的配比設(shè)計(jì)，需要考慮其抗壓強(qiáng)度、彈性模量等指標(biāo)。依據(jù)標(biāo)準(zhǔn) GB/T 50476－2008《混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)規(guī)范》、GB/T 50496－2009《大體積混凝土施工規(guī)范》和 JGJ 55－2011《普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》，經(jīng)過多批次混凝土試配、對(duì)比調(diào)整分析和優(yōu)選下，確定生產(chǎn)配合比，見表 3。

表3 配合比及性能指標(biāo)

根據(jù)上述配合比進(jìn)行抗壓和靜力受壓彈性模量試驗(yàn)，力學(xué)性能數(shù)據(jù)見表 4、圖 2～3。

表4 力學(xué)性能數(shù)據(jù)

圖2 混凝土抗壓強(qiáng)度

圖2 顯示混凝土的抗壓強(qiáng)度在 7d 時(shí)發(fā)展較快，達(dá)到了49.8MPa，之后強(qiáng)度發(fā)展相對(duì)緩慢，60d 的抗壓強(qiáng)度達(dá)到了 70.4MPa?；炷恋膹?qiáng)度發(fā)展沒有突變情況，這對(duì)工程上的應(yīng)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(fā)展趨于平穩(wěn)，滿足 GB 50010－2010《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》設(shè)計(jì)要求，同時(shí)增大了構(gòu)筑物的徐變能力，松弛應(yīng)力的作用得以加強(qiáng)，混凝土內(nèi)部的應(yīng)力可以得到釋放，這樣可以減少混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的產(chǎn)生。

3 混凝土生產(chǎn)與出廠

針對(duì)高強(qiáng)度等級(jí)、大體積混凝土建立專門的生產(chǎn)供應(yīng)預(yù)案及問題處理措施。在生產(chǎn)前，做好機(jī)械設(shè)備的檢查，原材料的儲(chǔ)備、檢驗(yàn)等工作。生產(chǎn)前，對(duì)該強(qiáng)度等級(jí)混凝土做好開盤鑒定，應(yīng)反復(fù)確認(rèn)是否與設(shè)計(jì)試配狀態(tài)相近，確保到達(dá)施工現(xiàn)場(chǎng)的混凝土完全滿足設(shè)計(jì)施工要求；由于配合比中膠凝材料較多，在攪拌時(shí)應(yīng)延長(zhǎng)時(shí)間，保持在 70～90 秒之間，保證攪拌均勻又不耽誤生產(chǎn)效率；生產(chǎn)中，質(zhì)檢員和操作員應(yīng)隨時(shí)觀察主機(jī)電流，發(fā)現(xiàn)異常及時(shí)糾正；對(duì)生產(chǎn)進(jìn)行詳細(xì)的文字記錄，以備查閱。由于混凝土出廠產(chǎn)品是否滿足要求與合格的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，應(yīng)對(duì)混凝土的工作性能，包括粘聚性、流動(dòng)性、保水性等和易性進(jìn)行觀測(cè)，特別是坍落擴(kuò)展度和 T500的試驗(yàn)測(cè)試，避免混凝土漿體偏多，粘性加大，即使有流動(dòng)性，但擴(kuò)展性差的狀況出現(xiàn)，最終影響施工效率。

4 混凝土的澆筑

4.1 現(xiàn)場(chǎng)準(zhǔn)備

在通知混凝土公司生產(chǎn)前，施工方應(yīng)對(duì)模板、鋼筋、預(yù)埋件、預(yù)應(yīng)力管道及翼板掛籃預(yù)留孔位置等按設(shè)計(jì)要求和施工規(guī)范進(jìn)行檢查驗(yàn)收，模板內(nèi)不能有雜物，鋼筋上的油污應(yīng)清除干凈，全部檢查項(xiàng)目待監(jiān)理方通過簽字后，才可下達(dá)生產(chǎn)開盤澆筑指令。考慮到每次箱梁澆筑數(shù)量較多，澆筑時(shí)間較長(zhǎng)，混凝土公司試驗(yàn)室和工地現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)室均要核對(duì)試驗(yàn)確定的水泥的初凝時(shí)間和混凝土的初凝時(shí)間，控制好澆筑速度。柳州市東外環(huán)立交橋的施工季處在秋冬時(shí)期，天氣干燥。為使混凝土與鋼筋能夠很快很好的結(jié)合，施工前要對(duì)模板等構(gòu)件進(jìn)行充分潤(rùn)濕后，方可進(jìn)行澆筑，如圖 3。

4.2 現(xiàn)場(chǎng)施工

現(xiàn)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(nèi)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(shí)，要對(duì)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(jù)現(xiàn)澆箱梁現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)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(xiàn)澆頂板和翼板的順序參照澆筑底腹板的順序，縱橋向應(yīng)從整體一聯(lián)的一端往另一端依次澆筑。

東外環(huán)立交項(xiàng)目采用泵送施工，布料管直接下料時(shí)應(yīng)防止距施工面過高致使粗集料堆積或混凝土分離；底板設(shè)計(jì)澆筑厚度為 25cm，在分層澆筑厚約 30cm 時(shí)應(yīng)及時(shí)振搗，嚴(yán)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?xí)驗(yàn)檎駬v引起梗肋下部翻漿，易出蜂窩、麻面、露筋等缺陷，應(yīng)加強(qiáng)振搗。圖4 是混凝土實(shí)際澆筑時(shí)的照片，從圖 4 中可以看出，混凝土的流動(dòng)性、粘聚性和均勻性都是非常好的?，F(xiàn)場(chǎng)測(cè)試坍落度為 230mm，擴(kuò)展度 580mm，T500流動(dòng)時(shí)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(xiàn)場(chǎng)混凝土入泵狀態(tài)

圖5 A 匝道現(xiàn)場(chǎng)澆筑

4.3 箱梁頂板表面處理及養(yǎng)護(hù)

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(jìn)行初步抹面；二次抹面壓實(shí)時(shí)，嚴(yán)禁灑水。對(duì)于新老混凝土結(jié)合面，即腹板和頂板倒角處，在強(qiáng)度達(dá)到 2.5MPa 或混凝土終凝后即可進(jìn)行鑿毛、清理工作。

4.3.2 養(yǎng)護(hù)

養(yǎng)護(hù)工作是混凝土施工過程中一項(xiàng)關(guān)鍵工作，關(guān)系到整個(gè)結(jié)構(gòu)的質(zhì)量，需采取相對(duì)應(yīng)措施來保證工程質(zhì)量?；炷恋膬?nèi)外溫差要求 ＜25℃，經(jīng)過對(duì)混凝土絕熱溫升的計(jì)算和養(yǎng)護(hù)方案的選擇，結(jié)合當(dāng)前溫濕度情況，采用覆蓋保濕的養(yǎng)護(hù)方法。覆蓋材料選擇的是阻燃保水的布料，經(jīng)濟(jì)實(shí)惠，保濕效果好。

5 結(jié)語

（1）由于柳州東外環(huán)工期緊，要求預(yù)應(yīng)力箱梁早期強(qiáng)度要高，坍落度損失小，便于施工，在設(shè)計(jì)配比時(shí)考慮的地方較多，經(jīng)過反復(fù)試驗(yàn)，最終得以確認(rèn)施工配合比。這對(duì)以后的配比設(shè)計(jì)工作帶來了新思路、新方向。

（2）選擇了合理的養(yǎng)護(hù)方案，有效地控制裂縫的產(chǎn)生，對(duì)整個(gè)預(yù)應(yīng)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(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)取樣，標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù) 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(yǎng)護(hù)的試件 28d 抗壓值為 60.2MPa，最終的張拉也滿足了設(shè)計(jì)要求。澆筑的立交項(xiàng)目外觀質(zhì)量好，沒有色差。

（5）東外環(huán)立交橋的順利竣工對(duì)柳州市汽車城各版塊的銜接與地塊開發(fā)具有十分重大而長(zhǎng)遠(yuǎn)的意義，將會(huì)為柳州的經(jīng)濟(jì)建設(shè)帶來巨大的貢獻(xiàn)。

[1] 劉凱，李煥彩．超大體積混凝土技術(shù)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(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[3] GB/T 50496－2009．大體積混凝土施工規(guī)范[S]．

[4] JGJ 55－2011．普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程[S]．

［通訊地址］廣西柳州市柳東新區(qū)強(qiáng)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(chǎn)和技術(shù)管理工作。