摘要:通過對橋梁清水混凝土的研究,探討了清水混凝土配制的措施,提出了利用振動粘度系數(shù)控制橋梁清水混凝土工作性的方法,并在濱大高速公路工程應(yīng)用中取得了良好的效果。
關(guān)鍵詞:清水混凝土;聚羧酸;振動粘度系數(shù);工作性
中圖分類號: U444 文獻標(biāo)識碼: B
1 引言
近幾年,隨著國家投資重點向基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的轉(zhuǎn)移,高速公路建設(shè)步伐加快,橋梁作為高速公路建設(shè)中的重要組成部分,其內(nèi)實外美的要求越來越受到人們的關(guān)注。隨著二十世紀九十年代以后優(yōu)質(zhì)大鋼模板在橋梁工程中的應(yīng)用,以及人們對路橋混凝土耐久性認識的提高,在橋梁建設(shè)過程中,現(xiàn)場能用眼睛確認的混凝土的外觀質(zhì)量受到格外的重視,要求混凝土達到免抹灰、免裝飾、光潔如鏡、高質(zhì)清水的效果。筆者對近幾年施工的橋梁混凝土的外觀進行了調(diào)查,發(fā)現(xiàn)盡管多數(shù)施工單位在橋梁墩柱、蓋梁、以及護欄等部位施工過程中采用了優(yōu)質(zhì)鋼模板、好的脫模劑以及精益求精的施工工藝,但混凝土拆模后蜂窩麻面、水線、魚鱗斑等缺陷仍很難避免?；炷林械拇髿馀菔钱a(chǎn)生蜂窩麻面的主要原因。因為即使是未摻外加劑的混凝土,也有0．5% —2%的含氣量。而施工人員為了排出氣泡往往會加大振搗力度,這樣又容易形成“過振”,造成粘度小,易離析泌水的混凝土過振后固體顆粒急劇沉降、水分上浮,再加上模板密封性良好,就形成了水線、魚鱗斑等,如果模板密封性不夠好,則易出現(xiàn)“露骨”現(xiàn)象,從而嚴重影響混凝土的外觀質(zhì)量。
1 清水混凝土的配制研究
橋梁清水混凝土的配制路線思路:既要使混凝土自身具有良好的易密性和排氣能力,又要有足夠的抗離析泌水的能力。目前,國內(nèi)已有橋梁清水混凝土施工成功的先例,但對清水混凝土試驗方法的研究尚未發(fā)現(xiàn)成熟的報道,也沒有發(fā)現(xiàn)指導(dǎo)性非常強的清水混凝土的室內(nèi)試驗評價方法,因此需要通過室內(nèi)試驗簡單、快捷、經(jīng)濟的評價混凝土的性能。結(jié)合濱大高速公路濱州互通K5 + 168立交匝道橋墩柱混凝土的施工,參考以往橋梁墩柱施工配比,做了大量的室內(nèi)試驗及生產(chǎn)性試驗驗證。
1. 1 第一階段試驗
首先采取將新拌混凝土裝入15 ×15 ×15cm的試模,放在標(biāo)準震動臺上,模擬高頻振搗棒的振動能量,震動一定的時間,拆模后比較各種混凝土側(cè)面上直徑大于1mm氣泡的個數(shù),以檢驗其易密性和排氣能力;同時通過標(biāo)準試驗方法檢驗各混凝土離析泌水的性能。先后對不摻外加劑、摻加萘系、氨基磺酸鹽系、密胺系、改性木質(zhì)素磺酸鹽系、聚羧酸鹽系不同類型和不同廠家生產(chǎn)的外加劑進行了一系列試驗,并在施工現(xiàn)場作了生產(chǎn)性試驗驗證。結(jié)果發(fā)現(xiàn):盡管盡量模仿施
工現(xiàn)場的情況,但用震動臺和大試模的試驗方法仍然難以模擬施工現(xiàn)場大鋼模與高頻振搗棒的情況,且室內(nèi)單臥軸攪拌機與攪拌樓雙臥軸攪拌機攪拌方式、時間和容量等都有較大差異,從而導(dǎo)致室內(nèi)試驗結(jié)果往往與工程實際效果差別很大,甚至大相徑庭。
通過第一階段的試驗,得出了關(guān)于橋梁清水混凝土配制方面一些有重要意義的結(jié)論: ( 1)不摻外加劑的混凝土也有015% —2%的含氣量,而且和易性較差,坍落度損失較快,不適宜橋梁墩身清水混凝土的施工。即使摻加了好的礦物摻和料,仍然達不到預(yù)期的效果;對于泵送施工的清水混凝土,不摻外加劑更是無法實現(xiàn)。( 2 )改性木質(zhì)素磺酸鹽系列外加劑減水率較低, 混凝土坍落度損失較快, 和易性較差,加入適當(dāng)引氣劑后試驗效果仍不理想。( 3)氨基磺酸鹽系和密胺系外加劑穩(wěn)定性較差,混凝土容易泌水,也不適宜配制清水混凝土。( 4)萘系減水劑減水率高,性能穩(wěn)定,工藝成熟,與水泥適應(yīng)性好,采用不同廠家的萘系外加劑進行試驗,找出了幾種能使混凝土具有坍落度保持好, 拌和物和易性好, 無離析、泌水的外加劑。但生產(chǎn)性試驗及以往的施工經(jīng)驗中發(fā)現(xiàn):萘系減水劑抗離析能力差,混凝土拆模后經(jīng)常發(fā)現(xiàn)水線、魚鱗斑等現(xiàn)象,影響混凝土的外觀質(zhì)量。( 5)通過反復(fù)試驗及對多棵試驗墩柱的觀察,聚羧酸系減水劑具有獨特的優(yōu)點: 該外加劑與水泥有相對更好的相容性,即使在摻量較低時也能使混凝土具有高流動性,同時還有相當(dāng)?shù)臏p水和增稠效果,混凝土分層和泌水現(xiàn)象得到較大改善,抗離析能力大大提高。同時,對于低水膠比具有低黏度和較好的坍落度保持性能,因此,非常適宜清水混凝土的配制。( 6)為提高混凝土的和易性,增加混凝土的光潔度,對C30墩柱等混凝土宜摻加Ⅱ級粉煤灰或細度在4000—5000cm2 / g的礦渣粉。Ⅰ級粉煤灰和超細礦渣粉對混凝土的排氣不利。粉煤灰的摻量不宜過高,過高會影響混凝土表面強度。( 7)混凝土的配制宜采用普通硅酸鹽水泥,礦渣硅酸鹽水泥配制的混凝土容易泌水。同時,砂率不宜過大。
1. 2 第二階段的試驗
我們引入公路水泥混凝土路面滑模施工中“混凝土拌和物振動黏度系數(shù)試驗方法”,用于控制混凝土拌和物易密性和排氣能力以及抗離析能力,優(yōu)化混凝土配合比。事實證明:這一試驗方法用于橋梁清水混凝土是切實可行的。橋梁清水混凝土施工前,應(yīng)首先根據(jù)具體的施工方案,確定混凝土拌和物的最佳工作性及允許范圍,不得超出。其工作性應(yīng)包括: 振動粘度系數(shù)、坍落度、坍落度損失值、擴展度等。保證橋梁清水混凝土施工最佳工作性及其穩(wěn)定性也是其獨特的工藝要求。
由于高速公路橋梁墩柱結(jié)構(gòu)形式簡單且高度不大,混凝土用量也不很大,大都采用立?；炷连F(xiàn)澆施工,吊斗混凝土喂料方式澆注。為了便于施工,濱州互通K5 + 168 立交匝道橋混凝土現(xiàn)場坍落度要求80—100mm。通過一系列的試驗確定了C30 墩柱配合比及拌和物工作性指標(biāo),見表1。
采用控制混凝土振動粘度系數(shù)法控制混凝土拌和物的工作性,濱州互通K5 + 168立交匝道橋墩柱施工完畢后取得了良好的效果。
2 K5 + 463立交橋清水混凝土的配制
濱州互通立交位于濱大高速公路K4 + 570—K5+ 600 范圍內(nèi),與國道220 線相交,主線交叉樁號為K5 + 463,基于其重要性,對混凝土施工質(zhì)量提出了更高的要求。根據(jù)清水混凝土施工方法“C30墩柱采用吊斗現(xiàn)澆施工, C50箱梁采用泵送施工”,制定出了混凝土拌和物的最佳工作性及允許范圍,見表2、表3。
為了確保清水混凝土的效果能夠?qū)崿F(xiàn),通過限制混凝土拌和物的最大振動粘度系數(shù)和最小坍落度,保證混凝土的易密性和良好的排氣能力;通過限制混凝土的最大坍落度和最小振動粘度系數(shù)來保證混凝土拌和物的抗離析泌水的能力;同時通過控制泵送混凝土的壓力泌水率來滿足泵送施工的要求。
所用原材料情況如下: C30混凝土水泥采用齊銀水泥廠生產(chǎn)的牛山牌P. O32. 5R 水泥, 品質(zhì)符合GB175—1999要求; C50混凝土水泥采用山東鋁業(yè)公司生產(chǎn)的P. O42. 5R水泥,品質(zhì)符合GB175—1999要求;碎石:采用淄博四寶山石料廠生產(chǎn)的5—25mm連續(xù)級配碎石,品質(zhì)指標(biāo)符合JGJ55—93;砂采用萊蕪大汶河中砂,品質(zhì)指標(biāo)符合JGJ55—92;粉煤灰采用萊城電廠Ⅱ級粉煤灰,品質(zhì)指標(biāo)介與Ⅰ、Ⅱ級灰之間;外加劑采用上海產(chǎn)聚羧酸鹽系外加劑A。試驗及施工所用配比見表4。
施工過程中,混凝土拌和物和易性好,無離析、浮漿等現(xiàn)象。振動粘度系數(shù)始終在混凝土最佳工作性范圍內(nèi),對混凝土振搗排氣非常有利,而且抗振搗能力大大加強,幾乎沒有發(fā)現(xiàn)因為“過振”而出現(xiàn)的“水線、魚鱗斑”,有效的保證了混凝土的外觀質(zhì)量。
3 結(jié)語
(1)橋梁清水混凝土施工以前,應(yīng)首先確定混凝土拌和物正確的檢驗評定方法。實踐證明:采用控制混凝土振動粘度系數(shù)的方法來控制混凝土拌和物的工作性,以優(yōu)化混凝土的配合比是切實可行的?！ ?2)為增強混凝土拌和物的排氣能力以及抗振搗的能力,配制橋梁清水混凝土宜采用普通硅酸鹽水泥、聚羧酸系減水劑,同時宜適當(dāng)?shù)膿郊臃勖夯一虻V渣粉。
參考文獻:
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