青藏高原地區C50箱梁混凝土質量控制技術研究

祝延年

摘 要：青藏高原地區惡劣的自然環境為該地區橋梁施工，尤其是箱梁混凝土質量控制帶來嚴峻挑戰。文章依托青海省某大橋工程，針對青藏高原地區海拔高、氣候干燥、年平均氣溫低、晝夜溫差大等典型環境特點，總結青藏高原地區箱梁混凝土收縮徐變影響內在因素，并通過原材料選擇、配合比設計、施工工藝及養生等方面對混凝土質量進行控制。

關鍵詞：箱梁混凝土 收縮徐變 配合比設計

1.前言

青海某橋采用四跨變截面預應力混凝土連續梁，跨徑布置為75+90+90+75m，橋梁全長330m，橫斷面全寬40m，主梁截面采用雙幅單箱三室截面形式。箱梁墩頂設置橫梁，跨中設置橫隔板，每幅橋設置兩個合攏段，箱梁采用滿堂支架施工工法。

青藏高原獨特的低溫大溫差環境氣候特點為該地區橋梁工程施工帶來極大挑戰，尤其對于混凝土而言，在混凝土拌制、運輸、澆筑、養護等各環節都會產生不利影響。文章從箱梁混凝土易于產生收縮徐變問題為出發點，通過原材料選擇、配合比設計以及施工工藝等方面進行箱梁混凝土質量控制技術研究，旨在提高青藏高原地區箱梁混凝土質量，對于該地區今后類似工程具有極高的借鑒意義。

2.收縮徐變影響因素

影響混凝土收縮徐變的內部因素主要有如下幾個方面。

（1）水泥

水泥品種對混凝土強度起著至關重要的作用，從而影響混凝土徐變。混凝土硬化初期，徐變大小為：快硬水泥<普通水泥<低熱水泥；混凝土徐變隨著強度增長而減小，此時快硬水泥配制的混凝土徐變最大，普通水泥次之，低熱水泥最小。混凝土早期徐變隨著水泥細度減小而增大，混凝土后期徐變隨著水泥細度減小而減小，原因是較小細度水泥的后期強度增長迅速，從而導致徐變減小。

C3A含量大、細度較細的水泥收縮較大，硅灰水泥最大，普通水泥次之，粉煤灰水泥最小。在同等條件下，水泥用量越大，混凝土收縮越大。

（2）集料

集料的硬度和含量對限制徐變起著重要作用，混凝土徐變隨骨料含量的增加而減小，按限制混凝土徐變效果所用集料的次序為：砂巖>玄武巖>花崗巖>大理石>礫石>石英巖>石灰巖。

（3）礦物摻合料

影響水泥干縮性的主要因素是礦物摻合料比表面積的大小。粉煤灰摻量的越大，混凝土的干燥收縮越小。硅粉作為混合材摻入混凝土中，雖然能改善混凝土工作性能和耐久性能，但硅灰摻量增加會導致混凝土干縮增加。

（4）水灰比

水灰比對混凝土徐變影響最為明顯。相同條件下，混凝土的干縮和徐變隨水灰比的增大而增加。

（5）外加劑

外加劑的種類很多，其中減水劑應用最為廣泛。減水劑通過降低水灰比和灰漿率達到提高混凝土強度目的，使得徐變減小。摻減水劑用于改善混凝土和易性，但摻用外加劑都使混凝土收縮和徐變有不同程度的增大。

3.混凝土質量控制技術

高原環境下箱梁混凝土在施工以及維護過程中，應借鑒混凝土收縮徐變的影響因素，從原材料選擇、配合比設計以及施工工藝等方面綜合考慮，減小因收縮徐變影響給橋梁帶來的損失，確保橋梁工程質量，減少后期維護成本。

3.1原材料和配合比

（1）水泥

水泥品種和水泥細度直接影響混凝土的力學性能和抗裂性能。因此，箱梁混凝土應優先選用普通硅酸鹽水泥或者硅酸鹽水泥，以保證混凝土具有足夠強度，水泥比表面積和水泥熟料中C3A含量應符合相關規范要求，以減少因水泥導致的混凝土收縮裂縫問題。

（2）集料、水灰比

集料主要起限制徐變的作用，集料對徐變的約束程度取決于集料的硬度和含量。箱梁混凝土宜選用質地均勻堅硬、粒形良好、級配合理的潔凈碎石，優先選擇花崗巖、玄武巖，其壓碎指標、堅固性試驗、含泥量、針片狀含量等指標應符合要求。粗集料用量應在滿足工作性以及力學性能的前提下，根據試驗確定。通過對粗集料指標的嚴格控制，起到限制混凝土徐變的作用。

水灰比是影響混凝土徐變的主要因素，應在滿足工作性前提下盡量降低混凝土水灰比。通過添加高性能減水劑、控制砂率等方式，減小水膠比和灰漿率，用以提高混凝土強度、增加混凝土的和易性、減少碳化收縮、增加混凝土的和易性。

（3）外加劑

外加劑應優先選用高性能減水劑，為保證混凝土具有良好工作性能和力學性能，減水率不宜過小，外加劑摻量應通過試驗確定，并符合現場要求。

減縮劑是一種能夠減小混凝土收縮的外加劑，箱梁混凝土應選擇無氯、低堿（總堿量≤3%）的減縮劑，摻量控制在2.5%～3.5%。

（4）礦物摻合料

混凝土的干燥收縮隨粉煤灰和硅灰摻量的增加而減小，但同時為保證混凝土具有足夠的強度，梁體混凝土中粉煤灰或硅灰摻量應控制在合理范圍，青藏高原地區一般在10%～30%之間，兩者復合摻入混凝土中時，摻量要≤30%。

（5）聚丙烯纖維

摻入聚丙烯纖維有效提高了混凝土抗裂能力。聚丙烯纖維在混凝土內平均分布，扣緊膠凝材料，有效減少混凝土干燥收縮時引起的微小裂縫；聚丙烯纖維在混凝土內部構成一種亂向支撐體系，減少粗骨料沉降引發的裂縫。但是摻入量不宜過多，否則會影響混凝土工作性能，尤其對于箱梁混凝土來說，梁體內鋼筋密布，且多數梁體混凝土需要泵送才能完成澆筑。因此對于混凝土中聚丙烯摻量一般控制在0.3%（相對于水泥用量）以內。

3.2施工工藝

（1）配合比

混凝土配合比設計應綜合考慮設計要求，從水泥強度等級、水膠比、外加劑及礦物摻合料等參數進行設計，同時混凝土必須具有較好的工作性能。

（2）混凝土攪拌

混凝土攪拌前應對原材料質量嚴格控制，混凝土的配料和計量嚴格按照規范要求，混凝土拌合物塌落度45min損失應≤10%，混凝土自攪拌加水至入模時間要≤45min。

（3）混凝土運輸

《混凝土泵送施工技術規程》JGJ/T 10-2011的規定。混凝土運輸采用混凝土攪拌車運輸。攪拌速度應符合要求，一般為2～4r/min。混凝土泵送前，應先泵送一部分水泥砂漿用以潤滑管道。在高溫季節，管道應覆蓋，避免陽光暴曬，并灑水降溫；低溫環境下，泵送管道采用保溫材料覆蓋，以保證混凝土入模溫度。

（4）混凝土澆筑

混凝土澆筑采用混凝土輸送泵連續澆筑。振搗采用插入式振動棒振搗。應控制好混凝土下落距離和最佳振動時間，為防止混凝土離析。

（5）混凝土養生

介質的溫度、濕度及養生延續時間是影響混凝土養護質量最為重要的三個因素。現階段工程中常用的養生方法主要有養生劑養生、覆蓋養生、自然水噴淋養生、混合養生、蒸汽養生等方式，青藏高原地區箱梁混凝土優先選用蒸汽養生。

混凝土的蒸汽養生可分靜停、升溫、恒溫、降溫四個階段。靜停期間應保持環境溫度≥5℃，灌筑結束4～6h后方可升溫，升溫速度要≤l0℃/h，恒溫期間混凝土內部溫度應≤60℃，最大不得≥65℃，降溫速度要≤l0℃/h。

4.結論

綜上所述，文章針對青藏高原地區獨特的氣候環境特征，并依托青海某大橋工程，通過總結箱梁混凝土收縮徐變的內在影響因素，從原材料、配合比、施工工藝等方面對箱梁混凝土質量進行控制，提出具體控制指標，對青藏高原地區箱梁混凝土施工具有極其重要的指導意義和借鑒意義。

參考文獻：

[1]郭金英.收縮徐變對預應力砼連續剛構橋受力及施工控制的影響[D].成都：西南交通大學，2010.

[2]高延奎.大跨度預應力混凝土連續梁橋施工控制[D].西安：長安大學，2009.endprint