浅谈高强混凝土施工中的注意点

浅谈高强混凝土施工中的注意点无锡路桥集团股份有限公司高毅峰摘要：结合项目中所做工作，根据自己的一点经验心得，浅谈高强混凝土施工中要注意的几点小要求，集中谈了配合比设计过程中要注意的几点影响要素，为以后施工中遇到类似工程提供参考经验。关键词：混凝土；配合比；施工控制一、工程概况新光路运河大桥主桥建筑面积8196m2，采用（92+150+92）m三跨一联预应力混凝土变高度拱形连续梁，梁底曲线按三次抛物线变化，横桥向为单箱双室箱梁，梁体采用直腹板，桥面通过高低腹板形成2%双向人字横坡。主墩V型三角区由斜腿、空腹段梁及两端连接的上、下横梁构成，斜腿采用单箱双室直腹板截面，箱梁顶、底横桥向保持水平，斜腿内部设一道横梁。主桥除V型三角区梁及边跨等高梁采用支架现浇外，其余节段均采用悬臂浇筑施工。每侧有14个节段，分14次悬臂浇筑。全联纵向预应力采用17—Φs15.2预应力钢绞线和15—Φs15.2预应力钢绞线。箱梁顶板的横向预应力均为3—Φs15.2钢绞线，箱梁横梁预应力为17—Φs15.2钢绞线。竖向预应力均为JL32精轧螺纹钢筋，采用单端张拉。主桥在如此大的面积和跨径，以及复杂的预应力施工的需要下，设计采用了C60高强度预应力混凝土，要求每一节段在张拉预应力钢绞线时混凝土强度7d达到设计强度90%，弹性模量达到设计值100%。由于市政工程采用商品混凝土公司工业化预拌生产和机械化泵送施工，混凝土不仅要求具有足够的强度,而且还要耐久性优异，在施工过程中，由于箱梁钢筋布置较密，振捣有一定难度，在斜腿部分浇筑时有一个大面积大倾度斜坡，这就要求混凝土有较高的坍落度及流动性，但同时要有良好的秥聚性才能满足现场施工的要求。针对设计要求，结合实际施工的需要，对商品混凝土供应厂家进行筛选，确定了无锡众诚砼业有限公司为供应商，同时和厂家对配合比进行试配、试拌及检测，确保施工过程中能满足工作性能及施工规范要求，且具有足够的强度和优异的耐久性。二、混凝土配合比设计的过程混凝土主要由胶凝材料、粗集料、细集料、水和外加剂组成，现在就从这几方面入手，浅谈一下这几个方面的影响。1、外加剂参考规范要求以及以往施工中的经验，以前高强混凝土一般是指强度等级在C45级以上的混凝土，可随着科学技术的发展,本工程的混凝土强度等级已经在C60级，由于水泥用量的限制以及施工过程中产生较低的水化热，再考虑到施工时间可能会在夏季，一般要求采取较低的水灰比，该混凝土的水灰比设计时考虑不大于0.35，但由于混凝土在低水灰比的情况下,坍落度很小,甚至没有坍落度,其成型和捣实都很困难,无法在现浇混凝土施工中应用。同时，市政工程混凝土施工,一般采用商品混凝土。施工工地往往与搅拌站相距很远,要把混凝土从搅拌站运到工地需用较长的时间。混凝土在运输的过程中,其坍落度随时间的增加而减小,这对混凝土来说无疑又增加了难度。泵送混凝土几乎是高层建筑施工的唯一方法，而本工程主桥高度离地18米，分节段施工最远端节段离岸边80米，急需要解决泵送的问题。而要解决这一系列技术难题,关键是采用一种高性能的外加剂，本工程决定采用江苏省建筑科学研究院生产的江苏博特JM-PCA型高效减水缓凝剂，该外加剂减水率可达到32%，缓凝时间为11小时。2、胶凝材料高强混凝土必须采用优质水泥，该配合比采用安徽铜陵产的海螺牌P.Ⅱ52.5硅酸盐水泥，同时规范要求水泥用量一般不得超过500kg/m³,对于高强度时也不能超过550kg/m³，应该通过外加矿物混合料来控制和降低水泥用量。起先准备参加粉煤灰和矿粉来替代部分水泥用量，达到降低水化热和提高水泥活性的效果，然而现在市场上大部分粉煤灰无法真正达到Ⅰ级灰，粉煤灰的细度也无法满足配制高强度混凝土的要求，最后决定不掺加粉煤灰，单掺加矿粉来降低水灰比和提高水泥活性的效果，并在后期施工中改进养生方法来消除一部分水化热，避免混凝土构件表面裂纹的产生。所采用的矿粉为南京梅宝新型建材有限公司生产的S95矿粉。3、粗集料粗集料的强度、颗粒形状、表面特征、级配、和吸水率对混凝土的强度有重要的影响。通常混凝土对粗集料的强度选取十分重要，高强度的集料才能配制出高强度的混凝土。粗集料的性能对高强混凝土的抗压强度及弹性模量起决定性的制约作用。如果粗集料的强度不足，其它提高混凝土强度的手段都将起不到任何作用。粗集料的吸水性直接影响混凝土和易性，因为集料在拌和过程中，可以直接吸收部分拌和用水，降低水灰比，从而使拌和物的坍落度减小。当粗集料的最大粒径超过26.5mm后，由于减少用水量获得的强度提高，被较少的粘结面积及大粒径集料造成的不均匀性的不利影响所抵消，因而并没好处。在实践中也证实当水泥用量、砂率、水胶比一定时，混凝土的强度存在粗集料最大粒径效应。粗集料的级配对混凝土性能的影响也是非常显著的。级配良好的集料具有较大的堆积密度，同时也具有较小的空隙率，在混凝土中能形成坚强的骨架。针片状的含量增大也会使这种骨架的强度受损失，同时会使混凝土的秥聚性变差。而玄武岩的粗集料5-25的颗粒级配良好每种粒径的含量都比较适中，母材抗压强度可以达到平均174Mp，粗集料中针片状含量很低，能满足该混凝土的粗集料指标要求。该配合比决定采用江苏镇江矿山的玄武岩粗集料。4、细集料采用天然砂，砂材质的好坏，对混凝土拌和物和易性的影响比粗集料大。应选取含泥量、云母、轻物质、有机质等含量少的江砂、河砂。砂中石英颗粒含量多则坚固性较好。砂的细度模数宜控制在2.6以上。细度模数小于2.5时，拌制的混凝土拌和物显得太粘稠，施工中难于振捣，且由于砂细，在满足相同和易性要求时，会增大水泥用量。这样不仅增加了成本，而且影响混凝土的技术性能，如混凝土的耐久性、收缩裂缝等。砂也不宜太粗，细度模数大于3.3时，容易引起新拌混凝土在运输浇筑过程中离析及保水性差，从而影响混凝土的内在质量与外观质量。所以该混凝土采用江西赣江的天然江砂。5、砂率的选择一般认为，在满足混凝土所要求的性能范围内，砂率要尽量低，因为在水泥浆量一定的情况下，砂率在混凝土中主要影响拌和物的和易性。砂率越低，拌和物的流动性愈大。C60混凝土由于用水量较低，砂浆量要由增加砂率来补充，砂率宜适量增大，才能满足混凝土拌和物的和易性。但砂率过大，为使C60混凝土拌和物满足设计的和易性，势必使水量增加。增加水量会使混凝土强度降低。因此砂率不宜过大。同时砂率的变化应根据水泥用量、水灰比、单位用水量、含气量以及粗集料的粒径、粒形等的不同而变化。另外应考虑砂率变化对C60混凝土抗拉强度、弹性模量、体积稳定性的影响。根据经验，综合各方面因素，C60混凝土砂率取33%一38%为宜。该混凝土配合比砂率取38%。该混凝土水胶比取0.3，砂率取38%，外加剂掺量1.1%，矿粉内掺1.3%，最后确定该混凝土配合比质量比(kg/m3)为：水泥：水：矿粉：粗集料：细集料：外加剂450:155:70:1109:666:5.72参照此配合比进行试拌，实测坍落度为180mm,流动度为450mm，和易性、保水性和秥聚性良好，7d立方体抗压强度66.6Mp，弹性模量4.06×104Mp,28d立方体抗压强度80.8Mp,弹性模量4.43×104Mp。该混凝土工作性能可以满足本工程需要，且强度和耐久性能满足设计要求，就采用该配合比使用于本工程主桥施工。一般来说,在试验室配置符合要求的高强混凝土相对比较容易,但是要在整个施工过程中,混凝土都要稳定在要求的质量水平功能上就比较困难了。一些在普通情况下不太敏感的因素,在低水灰比的情况下会变得相当敏感,而对高强混凝土,设计时所留的强度富余度又不可能太大,可供调节的余量较小,这就要求在整个施工过程中必须注意各种条件、因素的变化,并且要根据这些变化随时调整配合比和各种工艺参数。三、具体的施工控制方法1、对原材料的控制配制C60高强混凝土,已经根据设计与现场施工要求对各种材料进行比对优选，它们已有了有比较好的性能指标,此时必须关注的是原材料的质量必须稳定,即在施工期内主要性能不能有太大的变化，对于集料堆放采用带盖顶隔仓储存，确保每一批原材料含水率和含泥量等指标趋于平稳，不同批次的分开堆放储存，避免施工中因为不同批次的混用导致混凝土拌合过程各项指标不易控制。2、拌合过程的控制对拌楼的计量设备定期请有资质的单位标定，使用期间自己检查校准，有大误差及时维修标定，拌合时间控制，确保出机时混凝土拌合均匀。拌合时各种原材料的温度不能过高，以免影响混凝土的质量。3、现场浇筑的控制现场浇筑根据当时的气温条件，适当选择相对温度较低又有利于现场操作的时间段，对模板及钢筋骨架进行浇水降温，降低水化热促进因素，浇筑时还要分层分断面有序布料，避免振捣不到位引起局部缺陷。4、成品养护的控制浇筑过程中，混凝土开始初凝就及时覆盖土工布、草帘和塑料薄膜等保养，并组织专人进行洒水养护，水要浇透教到位，避免因为保养不到位而造成收缩裂纹等缺陷。四、总结在工程结束后，看到一座大桥横跨运河两岸，犹如一条彩虹，心中不禁澎湃，回首自己在施工中的控制，觉得小有成就。在未来的施工中，我要时刻提醒自己，做好混凝土的配制及施工控制，让每一步都顺利进行，时刻做好质量控制工作。