海工混凝土配合比設計及現場澆筑質量控制

徐震華

（廈門永正元晟檢驗檢測有限公司，福建 廈門 361023）

1 工程概況

福州某沿海高速公路位于長樂區江田鎮，是國家重點項目京臺高速的重要組成部分，也是規劃的平潭島第二進出島通道。項目采用雙向6 車道高速公路標準建設，設計時速100km，某跨海大橋為全線控制性工程，其橋址區海域環境復雜，風力強、波浪高、潮差大、裸巖硬，屬世界強風區之一，設計范圍為左幅2×（5×58m）+3×（4×58m）（共5 聯）、右幅2×（5×58m）+3×（4×58m）+（46.742+49.5+49.5m）（共6 聯）預應力混凝土連續箱梁。圖紙內容包括預應力混凝土連續箱梁一般構造、預應力鋼束布置、普通鋼筋構造，下部及基礎一般構造、橋墩及基礎鋼筋構造等。

2 工程要求

箱梁采用C50 海工混凝土、坍落度200±20mm、箱梁混凝土擴散系數＜10～12m2/s、混凝土中最大堿含量不應大于3.0kg/m3及氯離子總質量不超過膠凝材料總量的0.03%，混凝土按海工防腐混凝土配合比設計，應避免使用引起堿活性反應的集料，嚴格控制含堿外加劑使用。混凝土的各項技術指標必須滿足《海港工程混凝土結構防腐蝕技術規范》（JTJ275-2000）的要求。

3 箱梁(海工)混凝土配合比設計

3.1 原材料說明

水泥：福州金牛P·O42.5 普通硅酸鹽水泥；

粉煤灰：江蘇國信揚州發電F 類I 級粉煤灰；

礦渣粉：福州羅強S95 礦渣粉；

減水劑：福建大華高性能減水劑；

水：潔凈水；

砂：風洞山碎石場機制砂；

碎石：風洞山碎石場5～20mm 連續級配的碎石，摻配比例為4.75～13.2mm（40%），13.2～19mm（60%）。

3.2 配合比設計

根據橋涵施工技術規范及設計圖紙中最大水膠比的要求，結合經驗值初步擬定水膠比為0.33。

（5）為提高混凝土耐久性、和易性等，摻加12%的粉煤灰，8%礦渣粉：

3.3 選定砂率

根據水膠比、粗集料類型、最大粒徑、經驗值確定砂率；經試拌擬定砂率為40%。

3.4 計算粗、細集料單位用量

根據質量法計算混凝土配合比中粗、細骨料用量，假定容重為2430kg/m3：

則計算基準配合比為：

W/B=0.33，水泥∶粉煤灰∶礦渣粉∶水∶砂∶碎石∶減水劑=417∶62∶42∶172∶695∶1042∶5.210

質量比=1∶0.15∶0.10∶0.41∶1.67∶2.50∶0.012

開始拌制混凝土前，所有材料要放置在溫度20℃±5℃的環境中，將集料按照不同粒徑分開，拌和時再按一定比列混合，集料從抽取到完成試驗過程中，要采取相關措施，某跨海大橋箱梁細集料采用機制砂，機制砂MB 值對混凝土工作性的影響較大，配合比試驗時掌握好砂率，將混凝土中堿含量控制在3.0kg/m3以內，并摻加適量粉煤灰和粒化高爐礦渣粉等礦物摻合料，對預防混凝土堿骨料反應具有重要意義。上述檢測結果，各項性能指標符合其設計要求，其拌合性能較好能滿足施工要求，選定試驗室配合比，水泥：砂：碎石：水：粉煤灰：礦渣粉：外加劑=417∶695∶1042∶172∶62∶42∶5.21，水膠比=0.33。具體數據見表1，表2。

表1 每立方混凝土材料用量 kg

表2 海工混凝土試配性能

4 箱梁混凝土現場澆筑質量控制

硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥和粉煤灰硅酸鹽水泥配制的混凝土的拌合物性能比較穩定，易于泵送，本項目配合比設計采用普通硅酸鹽水泥。良好的骨料顆粒粒型和級配有利于配制泵送性能良好混凝土。在混凝土中摻用減水劑以及粉煤灰，礦渣粉并調整其摻用量，是配制泵送混凝土的基本方法，如果膠凝材料用量太少，水膠比大則漿體太稀，黏度不足，混凝土容易離析，水膠比小則漿體不足，混凝土中骨料量相對過多，這些都不利于混凝土的泵送。工程中泵送混凝土的砂率通常控制在35%～45%。泵送混凝土出機到泵送時間段內的坍落度經時損失值可以通過調整外加劑進行控制，通常坍落度經時損失控制在30mm/h 以內比較好。采用低水化熱的膠凝材料，有利于限制大體積混凝土由溫度應力引起的裂縫。粗骨料粒徑太小則限制混凝土變形作用較小。摻用緩凝型減水劑有利于緩解溫升，起到溫控作用。由于采用低水化熱的膠凝材料有利于限制大體積混凝土由溫度應力引起的裂縫，所以大體積混凝土中膠凝材料中往往摻用大量粉煤灰、礦渣粉等礦物摻合料，使混凝土強度發展較慢，水膠比大，用水量多對限制裂縫不利。混凝土中粗骨料較多有利于限制膠凝材料硬化體的變形作用。減少膠凝材料中的水泥用量目的是降低水化熱，因為水泥水化熱相對較高。大體積混凝土中往往摻用大量粉煤灰、礦渣粉，還可能是質量比較低的粉煤灰、礦渣粉，因此，大體積混凝土拌合物泌水的情況時有發生，應盡量避免這種情況。

4.1 混凝土的拌制和運輸

（1）拌和站各種計量儀器必須經過檢定合格，砂、碎石含水率每天都要進行檢測，特殊情況下還應增加檢測頻率，根據含水率調整好施工配合比。放入拌合機內的第一盤混凝土材料應含有適量的水泥、砂和水，加入的水泥、砂和水等原材料的水膠比要和試驗室配合比的水膠比一樣，以覆蓋拌合筒的內壁而不降低拌合物所需的含漿量。

（2）夏天施工時還應考慮坍落度的損失情況，合理安排運距，混凝土攪拌車數量要能滿足現場澆筑的要求，混凝土攪拌車到達施工現場的混凝土還應檢查拌合物的性能，現場檢測人員按照規范要求做好坍落度檢測工作，坍落度到達設計要求時，方可開始施工。

4.2 箱梁混凝土的澆筑

在箱梁施工時，混凝土澆筑采用泵送施工，泵送施工時要合理控制混凝土傾落高度，應控制在2m 以內，不要造成離析，本項目工程一片箱梁的澆筑量大約1000m3左右，合理安排多量罐車連續施工，澆筑過程中采用插入式振搗棒施工，施工過程中嚴格控制混凝土的澆筑時間。高速公路箱梁在海上施工，風速很大，澆筑完成后及時覆蓋土工布等材料進行養護，由于是大體積混凝土，養護周期相對于其他混凝土要適當延長。

4.3 箱梁混凝土的外觀處理

為防止箱梁混凝土開裂和棱邊碰損，交角90°的混凝土構件，應在交角處設2×2cm 的倒角，待混凝土強度達到施工規范的要求后方可拆模。混凝土澆筑過程中應采取措施避免后澆筑混凝土導致先澆混凝土出現裂縫。箱梁頂面平整度應滿足±10mm，箱梁頂面應進行拉毛處理，箱梁嚴禁被油污、浮漿污染。表面應適合鋪設防水層。箱梁各梁段間的施工縫應鑿毛并沖洗干凈。完成海工混凝土的澆筑處理之后，對箱梁的側板、頂板及地板及側板有蜂窩麻面等部位進行表面處理，在施工過程中，箱梁的倒角部位由于難以振搗到位，經常會外觀缺陷，在混凝土終凝之前要及時進行處理。對于頂板確保混凝土均勻，控制好平整度。在箱梁施工時應注意設置橋面系的所有預埋件和預留孔，包括護欄預埋筋、伸縮縫預埋筋、風障及橋面泄水孔、排水管等。應盡量避開臺風季節施工上部結構，并應采取有效的抗風措施，確保上部結構施工期間架橋機結構的安全。

5 結束語

箱梁采用海工耐久混凝土，混凝土施工前必須做配合比試驗，綜合考慮施工工序、工期安排、環境影響等因素，通過試驗，保證混凝土的品質和強度，減少混凝土收縮、徐變的不良影響。海工混凝土施工海域環境復雜，風力強、波浪高、潮差大，屬世界強風區之一，對海工混凝土配合比設計具有較高的要求，在配合比設計中考慮到實際情況，通過各項試驗參數確定試驗室最佳配合比，使箱梁的施工質量得到更大地提升。