機制砂C60早強泵送混凝土在貴陽市中曹司鋼構大橋的制備與應用

　　一、引言

　　貴陽市南二環(huán)新建中曹司大橋，連接西南環(huán)線與甲秀南路，全長649.5m，橋梁面積9742.5㎡，主橋為鋼構連續(xù)梁橋，引橋為現(xiàn)澆連續(xù)箱梁。

　　該工程由中建四局承建，開工日期2010年10月13日，工期為13個月，為迎接在貴陽市舉辦的少數(shù)民族運動會，緩解城市交通壓力。市委市政府決定該工程須于2011年8月31日以前通車，這就意味著該工程必須在原計劃基礎上提前4個月完工，要壓縮施工周期的關鍵在于縮短鋼構橋預應力混凝土的張拉時間，經業(yè)主方、設計單位、施工單位研究將原有設計鋼構橋C55預應力混凝土調整為C60早強混凝土，并將原定的7天張拉時間改為3天，混凝土澆筑成型72小時抗壓強度必須達到50MPa以上。業(yè)主方、設計單位、施工方經多方考證，將這一技術難題委托給貴陽市政建設有限責任公司混凝土制品分公司，并提出以下技術要求：（一）混凝土3d抗壓強度必須大于50MPa，28d抗壓強度滿足C60早強混凝土規(guī)范要求，以保證按計劃進行預應力張拉；（二）C60早強混凝土澆注后不能出現(xiàn)任何有害裂縫及蜂窩麻面，混凝土表面光潔度好；（三）C60早強混凝土現(xiàn)場塌落度180～200mm，擴展面550×550mm。

　　眾所周知，配制高強混凝土對原材料的選擇和配料技術都有較高的要求，尤其骨料是混凝土中比例最大的組分，至少大于65%，起骨架作用。它主要是穩(wěn)定混凝土的體積，增加混凝土強度，抑制收縮，防止開裂，骨料的品質對混凝土性能相當重要，特別是高等級混凝土顯得尤為突出，由于貴州地區(qū)地質條件的特殊性，機制砂成為當?shù)鼗炷良毠橇系奈ㄒ贿x擇，機制砂配制高強混凝土在貴州地區(qū)很少有記載，（何況還有3天抗壓強度大于50mp等特殊要求）以上因素制約了高強混凝土在貴州地區(qū)的推廣和應用。

　　貴陽市政建設有限責任公司混凝土制品分公司通過大量的研究試配工作，采用機制砂配制出C60早強泵送混凝土，并成功地應用于貴陽市中曹司剛構大橋，混凝土在施工中泵送正常，未出現(xiàn)任何裂縫，3d、28d抗壓強度滿足了施工方提出的技術要求，混凝土質量合格率100%。

　　二、原材料選用

   ?。?）水泥

　　選用貴州水城瑞安水泥有限公司生產的烏蒙山P.O52.5級水泥，其主要物理化學性能如表1。

　　（2）粗骨料

　　粗骨料為本公司試驗中心提出質量要求，采用多級配骨料，按一定比例通過微機分別計量控制搭配成5～20mm的連續(xù)級配的石灰?guī)r碎石，它具有顆粒級配合理，針片狀少，孔隙率小等特點，生產表明，直接控制好骨料的比例將會有效地獲得混凝土的最小孔隙率，最佳堆積密度，可獲得較好的工作性能，較高的強度及優(yōu)異的耐久性。另外，以相同水灰比而言，骨料在最佳堆積密度下，總漿體用量也會跟著減少，相對的拌合水用量也會減少，因而可以減少混凝土中弱界面的形成幾率及漿體本身收縮裂縫的產生，從而提高混凝土的耐久性，技術指標見表2。

表2 粗骨料（5～20mm碎石）技術指標

　?。?）細骨料

　　配制C60高強混凝土需使用中砂，貴州地區(qū)機制山砂在生產過程中,由于母巖的品質與機制砂生產工藝所決定，砂的級配一般呈現(xiàn)典型的兩頭大中間小的特點，其中大于4.75mm顆粒較多，2.36mm篩余高達40%，而小于0.075mm的石粉顆?？梢愿哌_10%。用機制砂配制C60混凝土時細度模數(shù)及石粉含量都難以嚴格控制。本公司試驗中心對市內所有級配較好的砂石廠分別進行研究試驗，最后選定細度模數(shù)在2.8～3.0，石粉含量在6～8%的福榮砂石廠五眼砂，機制砂顆粒形狀多棱角，屬多面立方體，在硬化混凝土中有非常好的咬合力，其質量完全符合JGJ52-2006<<普通混凝土用砂、石質量及檢驗方法標準>>，石粉含量在6～8%時，經亞甲藍法檢測石粉含量時，其MB值為0.6～0.8，根據(jù)我公司長期應用機制砂的經驗以及國內外的一些文獻資料反映，在機制砂混凝土中，石粉填充了其中的空隙，改善混凝土的空隙特征，減少混凝土的空隙率，改善漿—集料界面結構。石粉在水泥水化過程中起到一定的晶核作用，誘導水泥的水化產物析晶，加速水泥的水化，并參加水泥的水化反應，生成水化碳鋁酸鈣，提高水泥水化產物的結晶化程度，進而提高混凝土的密實性，使混凝土的綜合性能得以改善，技術指標見表3。

　?。?） 礦物摻合料（磷礦粉）

　　混凝土摻入適當?shù)牧椎V粉，在混凝土中產生3個基本效應，即形態(tài)效應、活化效應、微集料效應，它對改善混凝土和易性、流動性、可泵性，減少混凝土的泌水性、離析性，保證混凝土的強度，降低水泥用量，降低水化熱，對提高混凝土的耐久性，抑制混凝土自生收縮和干縮變形等有其重要作用，磷礦粉發(fā)熱量一般為水泥的10～25%，本工程磷礦粉摻入量12%，其磷礦粉的質量指標見表4。

　　（5）高效緩凝減水劑（早強泵送性）

　　高效緩凝減水劑的選用應遵循3個原則：①減水率28～32%；②混凝土坍落度、擴展度在2個小時內沒損失；③混凝土早期強度高，且泵送性好，混凝土不發(fā)粘。

　　通過多次試驗，最后選定星恒新型建材有限公司生產的聚羧酸鹽高效早強泵送性減水劑，該減水劑具有減水率高，保塑性能好，混凝土在3個小時內坍落度、擴展度幾乎沒有損失，早期強度高，泵送性能好等特點，其性能見表5。

　　三、配合比設計及選擇

　　1、為實現(xiàn)混凝土的高性能、高強度，混凝土配合比設計應遵循下述原則：

　?。?）低水膠比對高強高性能混凝土很重要，依靠高效減水劑和優(yōu)質礦物細粉摻和料實現(xiàn)混凝土低水膠比。

　?。?）不能過分地提高膠凝材料用量，膠凝材料過多，不僅成本高，混凝土的體積穩(wěn)定性也差，同時，對獲得高強度意義不大，應該通過合理調整粗細骨料粒形，級配及砂率，實現(xiàn)混凝土低水膠比條件下優(yōu)良的工作性能。

　?。?）在高效緩凝減水劑中應摻入適量的引氣劑，使混凝土含氣量控制在3～4%，以提高混凝土的和易性和泵送性能。

　?。?）在高效緩凝減水劑中，應引入混凝土早強激發(fā)組份，以提高混凝土早期強度。

　　（5）高強高性能混凝土對骨料的顆粒級配和最大粒徑有嚴格的要求，可通過改變機制砂廠加工工藝，改善骨料的粒徑和級配。

   　遵循以上技術措施，使用確定的原材料，采用粗細骨料多級配，摻入礦物摻加料，減少水泥用量和混凝土單方用水量，抑制高強高性能混凝土的自收縮，提高混凝土的耐久性，獲得高強度、高性能泵送混凝土，根據(jù)設計強度和施工要求進行配合比設計和多次混凝土試配，優(yōu)選出滿足設計強度和施工要求的配合比及混凝土坍落度、擴展度損失，凝結時間等見表6，試配抗壓強度見表7，結果表明，混凝土的坍落度、和易性、凝結時間及抗壓強度均能滿足設計施工要求。

　　2、混凝土的生產質量控制

　?。?）生產前嚴格控制進場原材料質量，不合格的原材料不能用于生產，不同批次外加劑，不同批次的水泥需要進行外加劑相容性試驗，當試驗結果與試配結果有差異時應重新調整試配。

　?。?）生產過程嚴格按照設計配合比和混凝土攪拌工藝要求進行配料控制，確保計量準確，攪拌時間適當延長（10～15s）,嚴格控制用水量，根據(jù)砂石含水率調整用水量，控制好出站坍落度及擴展度。

　?。?）罐車裝料前應將罐內殘渣，積水排放干凈，混凝土出廠時，試驗室安排質控員檢測出站坍落度、擴展度及和易性，鑒定混凝土坍落度、擴展度合格后方能出站，不符合要求時不能出站，并查找原因，及時采取糾正和預防措施。

　?。?）混凝土運到澆筑現(xiàn)場后，如因種種原因未及時澆筑而不能滿足施工要求時，及時將信息反饋到攪拌站技術部，同時，現(xiàn)場工長在實驗室技術員的指導下采取二次添加減水劑將坍落度、擴展度調整至施工要求。

　　（5）生產調度通過GPS監(jiān)控器合理調配運輸車輛，加強與施工現(xiàn)場的聯(lián)系，既要保證連續(xù)供應又要減少現(xiàn)場車輛積壓現(xiàn)象。

　　3、混凝土的泵送施工

　?。?）本工程在現(xiàn)場配置了兩臺46米臂架泵，并租賃兩臺46米臂架泵駐扎工地以備用，確?；炷亮鲿潮盟?。

　?。?）嚴格控制入泵混凝土的和易性，入泵坍落度（200±20 mm），擴展度（550±20×550±20mm），保證入泵混凝土和易性，不泌水，不離析，不板結。

　?。?）混凝土在初凝前，應做到及時進行表面二次抹壓，防止混凝土干縮開裂。

　?。?）混凝土澆筑完后，必須加強早期和后期養(yǎng)護工作。

　　4、混凝土質量檢測結果

　　該鋼構大橋已澆筑C60混凝土約10000m3，效果很好，沒有出現(xiàn)任何表面裂縫，表面氣孔很少，光潔度好，3d、28d抗壓強度均達到施工方提出的C60技術指標要求，評定合格。3d、28d抗壓強度見表9所示。（10組樣）

　　5、結束語

　?。?）機制砂配制高強度高性能混凝土，粗細骨料的級配和粒形很重要，選擇級配合理的機制砂和采用多級配的碎石復配，可獲得高密實度空隙率最小的混凝土，降低水膠化，穩(wěn)定混凝土的體積，抑制混凝土的收縮開裂，完全可以配制出滿足C60（3d抗壓強度50MPa）的高性能混凝土。

　?。?）摻入活性礦物材料（磷礦粉），既改善混凝土的工作性能，又降低水化熱，防止混凝土開裂，并利用其玻璃微珠潤滑效應來提高混凝土工作性和坍落度保持性。

　?。?）對于高強高性能混凝土，保溫養(yǎng)護工作十分重要。