青藏高原地區(qū)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(qū)惡劣的自然環(huán)境為該地區(qū)橋梁施工，尤其是箱梁混凝土質量控制帶來嚴峻挑戰(zhàn)。文章依托青海省某大橋工程，針對青藏高原地區(qū)海拔高、氣候干燥、年平均氣溫低、晝夜溫差大等典型環(huán)境特點，總結青藏高原地區(qū)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(yǎng)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(xù)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(huán)境氣候特點為該地區(qū)橋梁工程施工帶來極大挑戰(zhàn)，尤其對于混凝土而言，在混凝土拌制、運輸、澆筑、養(yǎng)護等各環(huán)節(jié)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(fā)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(qū)箱梁混凝土質量，對于該地區(qū)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?guī)r。

（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(huán)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(yōu)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(guī)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(yōu)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(jù)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(yōu)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(xiàn)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(qū)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(fā)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(shù)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(shù)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(guī)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(guī)程》JGJ/T 10-2011的規(guī)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(jié)，管道應覆蓋，避免陽光暴曬，并灑水降溫；低溫環(huán)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(xù)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(yǎng)生

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

混凝土的蒸汽養(yǎng)生可分靜停、升溫、恒溫、降溫四個階段。靜停期間應保持環(huán)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(qū)獨特的氣候環(huán)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(qū)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(xù)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(xù)梁橋施工控制[D].西安：長安大學，2009.endprint