公路橋梁C60混凝土的研制及工程應用

李云明 張澤瑞 曹良桂 鄭龍能 劉旭剛

云南建投綠色高性能混凝土股份有限公司 云南 昆明 650501

1 工程概況

隨著云南經濟的蓬勃發展，云南基礎設施建設進入了快車道，公路橋涵施工越來越多，高強高性能混凝土經常被應用于公路橋梁的混凝土工程中。昆明市滇中新區嵩昆大道軍長立交橋工程位于軍長路與官軍路交會處，是連接滇中新區、嵩明城區、嵩明楊林經濟開發區與職教基地的重要交通樞紐。該工程分東、西側2座主線橋及地面輔道東、西側2座輔道橋，東側主線橋中心線半徑23 020.9 m，橋面寬度12.75 m，共5聯，全長408 m；西側主線橋中心線半徑22 994.2 m，橋面寬度12.75 m，共5聯，全長408 m。軍長立交橋主線橋及輔道橋上部結構均采用鋼-混凝土組合梁結構，橋面板采用C60預制高性能混凝土，板面混凝土厚0.24 m。

本工程板面混凝土具有強度等級高、厚度小、受內部溫度應力以及自身收縮應力的影響較大等技術特點。為保證該工程混凝土的質量，對混凝土技術研究、生產及澆筑施工提出了很高的要求。為此，本文采用玄武巖作為粗骨料，利用礦物摻合料技術配制出C60高強橋梁板面混凝土，并應用于嵩昆大道軍長立交橋工程上。經實施，混凝土施工質量良好，可為同類工程施工提供參考。

2 混凝土施工難點與要求

1）混凝土強度及強度保證率要求高。為實現高強度及質量穩定性，需采用玄武巖、東川河砂及P·O 52.5水泥等優質原材料，配制出滿足強度設計要求的C60公路橋梁板面混凝土。

2）橋面混凝土強度高、厚度薄，同時昆明晝夜溫差懸殊，溫度應力以及自身收縮大。高強混凝土施工時必須采取合理的措施來降低水化溫升和里表溫差，有效減小混凝土收縮變形引起的應力是控制該混凝土施工質量的關鍵。

3）C60高強混凝土采用低水膠比，需通過高性能減水劑和礦物摻合料等，改善混凝土流動度，提高保坍性能，同時避免水泥的水化熱在早期集中釋放，從而有效減少裂縫的產生。

3 C60橋面混凝土的研制

3.1 原材料

1）水泥。選用云南華新東駿P·O 52.5水泥，要求水泥質量穩定，強度、安定性、細度等指標均符合標準規范要求。

2）礦渣粉。采用昆鋼嘉華S75級礦渣粉，其需水量比、二氧化硫含量、細度、燒失量等都滿足標準規范要求。

3）粗骨料。采用粒徑10～20 mm的連續級配玄武巖碎石，碎石顆粒級配良好，嚴格控制含泥量、壓碎指標及針片狀含量等。

4）細骨料。采用東川河砂，細度模數為2.3～3.0，河砂質地堅硬、堅固性好、含泥量低。

5）減水劑。選用 PCA-800聚羧酸高性能減水劑，外加劑性能指標符合規范要求。

6）拌和用水采用自來水。

3.2 配合比設計

針對該工程C60橋面混凝土的技術難點和原材料特征，混凝土配合比設計的重點是保證C60橋面板混凝土的高強度、體積穩定性以及工作性能等。設計混凝土的坍落度為180 mm±30 mm，擴展度為500 mm±50 mm，且1 h坍落度經時損失值小于10 mm。

1）根據混凝土工程結構和強度設計要求，采用P·O 52.5水泥、玄武巖骨料和低水膠比，以保證混凝土獲得較高的強度；采用礦物摻合料和高性能減水劑復摻技術，以改善混凝土內部結構和工作性能，同時減少或延緩高強混凝土初期的水化熱釋放，降低高強混凝土的開裂風險。

2）通過對不同砂石品種、水膠比、膠凝材料總量、各礦物摻合料摻量以及砂率等的試驗優化，最終確定了C60橋面混凝土的設計配合比，具體為：膠凝材料∶水∶水泥∶礦渣粉∶河砂∶玄武巖∶外加劑＝540∶145∶432∶108∶681∶1064∶8.1，砂率為39%，水膠比為0.27，設計密度2 430 kg/m3。混凝土的各項性能滿足結構設計和施工要求。

4 工程應用

4.1 混凝土生產應用

在C60橋面混凝土生產和施工過程中，施工現場混凝土取樣的性能測試結果顯示，混凝土拌和物的工作性、入模溫度和各齡期強度均滿足設計和施工要求。混凝土拌和物的和易性良好，抽檢坍落度在180～195 mm之間，擴展度在520～550 mm之間，現場易于澆筑施工；混凝土入模溫度控制良好，抗壓強度滿足結構強度設計要求，通過里表溫控措施和養護，混凝土施工質量良好，沒有出現明顯的應力裂縫。

4.2 施工質量控制

1）原材料控制[1-5]。原材料質量穩定是保證混凝土及施工質量的關鍵。本工程通過選用優質原材料配制C60橋面混凝土，生產中嚴格按照原材料技術指標進行原材料進場試驗檢測，加強水泥膠砂、粉料進場溫度、砂石含泥量等指標的檢測，確保生產使用的原材料符合質量技術要求，同時加強原材料的堆放管理等。

2）生產過程控制。生產前進行原材料檢測，及時根據原材料的波動調整生產配合比，并在生產中保持檢測頻率；同時要保證高強混凝土的攪拌時間，安排專人對出廠的每車混凝土工作性和出機溫度進行檢測，并根據運輸時間和工地入模溫度及時調整混凝土出機溫度和做出相應措施，以保證C60公路橋梁混凝土的質量和工作性。

3）混凝土澆筑施工控制。控制和降低混凝土入模溫度，澆筑時在施工現場安排技術人員監測混凝土入模溫度，指導攪拌站出機溫度的控制，天氣炎熱時要采取降溫措施，保證入模溫度小于30 ℃。混凝土拌和物從出機到澆筑完畢的時間不超過規定時間。

4）混凝土養護。混凝土澆筑成形后立即對混凝土暴露面進行覆蓋，減少水分散失，混凝土硬化過程中采取溫控措施，減小混凝土內部的溫度應力收縮，監測混凝土里表溫差不超過25 K，表面溫度與養護水溫差不超過20 K，潮濕養護時間不小于10 d，并預防因外界氣候條件變化帶來的影響。

5 結語

鋼-混凝土組合結構連續梁橋比傳統的混凝土梁結構自重輕，橋梁板面混凝土采用高強混凝土，能夠節省橋梁下部結構及基礎材料用量，有利于提高橋梁結構性能。在昆明市滇中新區嵩昆大道軍長立交橋工程的C60橋面板混凝土施工中，針對混凝土強度高、厚度薄以及內部溫度收縮應力大的技術難點，通過配合比的設計優化和原材料優選，采用玄武巖骨料、礦物摻合料以及高性能減水劑，使配制出的C60混凝土強度達70 MPa以上，混凝土強度穩定、保證率高。在工程應用中，通過原材料、生產運輸和施工養護等過程控制，保證了混凝土的施工質量。同時，通過溫控和養護措施，避免溫度應力收縮裂縫的產生，取得了良好的應用效果和經濟效益。