摘要：通過摻用部分河砂與外加劑進(jìn)行多種配合比設(shè)計，解決了機制砂配制混凝土的強度和工作性能，滿足了長距離、多彎道、大高差的泵送要求，確保了施工質(zhì)量。
關(guān)鍵詞：機制砂 高強混凝土 泵送
位于貴州省余慶縣境內(nèi)的構(gòu)皮灘烏江大橋，是烏江梯級電站—構(gòu)皮灘電站前期“四通一平”的重點工程項目。橋長為347m，是一座三跨連續(xù)剛構(gòu)箱梁橋，橋跨布置為90m+160m+90m。1號、2號橋墩為雙肢薄壁墩，墩高為72m。橋臺為肋板式和重力式U形橋臺。上部結(jié)構(gòu)為現(xiàn)澆箱梁，強度等級為C50，共計5489m3 ，最大泵送距離折合直線為820m。
烏江兩岸，山高、坡陡、谷深，尤其是橋位處，有幾處是懸崖峭壁，交通極為不便。施工場地的狹窄除了給施工布置帶來困難外，給材料運輸也造成極大困難。更困難的是大量混凝土圬工所使用的砂石料，烏江兩岸幾乎找不到符合質(zhì)量要求的河砂，外購需到200km外的砂場，不僅運輸條件極差，且時間上無保證，必將加大工程成本，耽誤工期。加之橋梁墩高跨大，梁體采用懸臂灌注施工，對混凝土的質(zhì)量要求(新拌混凝土的工作性及早期強度) 也高。因此，經(jīng)過多種施工方案的反復(fù)比較，最后決定采用機制砂配制高標(biāo)號混凝土，并采用長距離的泵送管道運輸方式。通過現(xiàn)場反復(fù)試驗，這兩項高難技術(shù)均得到較圓滿的解決。表征內(nèi)在質(zhì)量的混凝土強度穩(wěn)定性好，表征外部質(zhì)量的橋墩和梁部外觀平整光滑，受到業(yè)主和監(jiān)理單位的一致好評。
此項技術(shù)2004年7月經(jīng)湖北省科技查新檢索結(jié)果表明，國內(nèi)尚未見C50機制砂泵送混凝土泵送距離達(dá)820m的文獻(xiàn)報道，經(jīng)中鐵建總公司科技評審定為國內(nèi)先進(jìn)。
1 高強機制砂泵送混凝土的配制
泵送混凝土與一般混凝土主要區(qū)別在于其不僅要滿足設(shè)計要求的強度、耐久性等，還要有良好的工作性及可泵性，即拌合物在輸送管道中摩擦阻力小、粘聚性好，不離析、不堵管。尤其在大高差、長距離泵送條件下，原材料的質(zhì)量控制和配合比設(shè)計是實現(xiàn)良好工作性能的首要基礎(chǔ)。
1.1 原材料性能
泵送混凝土對原材料主要技術(shù)指標(biāo)的要求為：
1)水泥 水泥考慮長距離泵送，初凝時間宜>2h ，其余指標(biāo)符合國家質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。施工現(xiàn)場選擇了花崗牌42.5RPO和華峰牌42.5PO兩種水泥進(jìn)行配合比設(shè)計，兩種水泥常規(guī)指標(biāo)見表1。
2)粗集料 主要控制指標(biāo)為最大粒徑、針片狀含量和級配。根據(jù)泵送混凝土施工技術(shù)規(guī)范，最大粒徑與輸送管管徑之比為:泵送高度<50m 時， ≯1∶3 ，泵送高度在50～100m時，宜為(1∶3～1∶4)，泵送高度>100m時，宜為(1∶4～1∶5)。為此確定墩及下部結(jié)構(gòu)最大粒徑為31.5mm ，懸灌梁用集料最大粒徑為25mm。級配連續(xù)，針片狀顆粒含量<10%。針片狀顆粒含量多和級配不良時，輸送管彎頭處的管壁易磨損，同時易造成管道堵塞。根據(jù)《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》(JTJ041—2000) ，混凝土用粗集料母材強度為混凝土設(shè)計強度的1.5倍以上。本著就地取材，經(jīng)濟適用的原則，懸灌梁采用了敖溪石材生產(chǎn)的粗細(xì)集料。粗集料主要指標(biāo)見表2。
3) 細(xì)集料 泵送混凝土宜采用級配良好的中砂，<0.315mm顆粒含量≮15%，小于此值易發(fā)生堵管。因敖溪機制砂和烏江河砂級配均不能滿足長距離泵送要求，用細(xì)集料級配要求通過圖解法確定懸灌梁配比時，采用敖溪機制砂與烏江河砂按1∶1 的比例(質(zhì)量比)配制。細(xì)集料各項性能指標(biāo)見表3。
4) 外加劑 外加劑的使用目的:減水、增稠、緩凝、早強、高強，尤其是象這種用機制砂配制的高強混凝土，更需具有高性能的外加劑來增加其工作性。本橋施工場地狹窄，墩高、跨度大，梁部泵送距離折合水平距離達(dá)到820m。因此，現(xiàn)場選了數(shù)家外加劑進(jìn)行配合比設(shè)計及拌合物性能進(jìn)行比較，決定選取湛江外加劑廠生產(chǎn)的FDN型混凝土高效泵送劑。
1.2 配合比設(shè)計
1) 設(shè)計依據(jù)及控制指標(biāo) 主要設(shè)計依據(jù)為《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》(JTJ041—2000) 、《普通混凝土配合比設(shè)計規(guī)程》(JGJ55—2000)、《普通混凝土拌合物性能試驗方法標(biāo)準(zhǔn)》(GBPT50080 —2002)、《普通混凝土力學(xué)性能試驗方法標(biāo)準(zhǔn)》(GBPT50081—2002) ，主要控制指標(biāo)為拌合物和易性，坍落度經(jīng)時損失、凝結(jié)時間及強度。
2) 初步配合比確定 根據(jù)混凝土設(shè)計強度等級，集料最大粒徑、泵送坍落度要求等施工、原材料綜合情況考慮計算混凝土配制強度、水灰比及材料用量，考慮到機制砂的棱角性及級配等特點對混凝土和易性的影響，首先按理論配合比同一統(tǒng)計參數(shù)選用不同的砂率進(jìn)行試拌。通過對41 %、40%、39%、38%、37%一系列砂率在其他條件相同情況下拌合物性能的比較，確定砂率為38% ，然后以此做為基準(zhǔn)砂率進(jìn)行計算，以確定初步理論配合比。
3) 校正復(fù)核 根據(jù)不同材料，計算出理論配合比后，按W/C間隔0.03～0.02計算出5個不同配比進(jìn)行拌合物性能試驗及強度試驗。根據(jù)拌合物性能及R7、R28 強度確定初步配合比，然后對初步確定的配合比通過回歸計算并再次進(jìn)行拌合物性能及強度、凝結(jié)時間、坍落度經(jīng)時損失試驗，以確定最終配合比(見表4) 。
2 施工質(zhì)量控制
2.1 原材料
對每批進(jìn)場材料在使用前按標(biāo)準(zhǔn)抽檢，合格后方能使用。重點控制指標(biāo)為：①水泥 凝結(jié)時間、安定性及3d強度； ②集料 顆粒級配、最大粒徑、針片狀顆粒含量及含泥量；③外加劑 使用前3d試拌混凝土，測定拌合物性能及3d強度。
2.2 過程控制
1) 拌合時嚴(yán)格執(zhí)行施工配合比，確保拌制時間≮2min。并定期校驗配料機的計量準(zhǔn)確性；
2) 入泵前拌合物坍落度控制在180～200mm，確保在澆筑地點坍落度為160～180mm；
3) 采用連續(xù)性泵送工藝，停泵時間≯15 min；
4) 搗固時防止過搗、漏搗；
5) 在加強養(yǎng)護(hù)方面，C50 懸灌梁張拉強度以同條件養(yǎng)護(hù)試件的強度為準(zhǔn)，不得超前張拉。
2.3 工藝改善
在泵送管道中自行設(shè)計加工兩端帶弧形的三通管，通過增設(shè)閥門在墩頂實現(xiàn)自由切換，保證結(jié)構(gòu)兩端平衡灌注及施工質(zhì)量。
2.4 強度檢測
懸灌梁張拉施工時同條件養(yǎng)護(hù)試件強度按大于設(shè)計值的80%控制張拉時間，所有張拉強度試件3d強度均>40MPa ，47組試件強度平均值為44.8MPa ，保證了張拉施工質(zhì)量及工程進(jìn)度。懸灌梁分別制作試件27組、26組，根據(jù)GBJ107—87和JTJ041—2000評定，強度合格(強度匯總評定見表5) 。
3 結(jié)語
使用機制砂配制高強泵送混凝土一直是一個技術(shù)難題，尤其是本橋還需進(jìn)行長距離多彎點泵送，更增加了技術(shù)的難度。烏江大橋成功地解決了機制砂高強泵送混凝土施工技術(shù)難題，全橋混凝土質(zhì)量達(dá)到一次性合格，且墩身、梁部外觀整潔美觀。該項技術(shù)不僅為全橋的創(chuàng)優(yōu)做出了應(yīng)有的貢獻(xiàn)，同時也為今后類似工程提供借鑒。
