浅谈钢管填芯混凝土在钢管桁架拱桥上的应用.doc

浅谈钢管填芯混凝土在钢管桁架拱桥上的应用农丽艳（广西公路桥梁工程总公司第二工程处，广西 南宁 530001） 【摘 要】文章从论述钢管填芯混凝土的性能、配合比的配制和现场施工的质量控制过程来说明了如何控制钢管拱桥填芯混凝土施工的质量。【关键词】钢管填芯混凝土；配合比；现场控制 【中图分类号】 U445.4 【文献标识码】 A【文章编号】 1008-1151(2006)01-0009-02 【收稿日期】2005-10-16 【作者简介】农丽艳（1976- ），女，广西大新人，广西公路桥梁工程总公司第二工程处助理工程师，研究方向：公路与桥梁工程施工。 钢管混凝土桁架拱桥的钢管填芯混凝土是采用微膨胀技术、大流动工作性和混凝土自密实用顶压法连续浇注而成的一种先进施工技术，是桥梁混凝土新技术和新工艺的又一发现。由于其具有质量保证、施工方便、施工时间短等等诸多优点，而被广泛应用。特别是在广西高速公路上发展迅速，随着广西高速公路的发展，钢管混凝土桁架拱桥在公路工程中仍然占据主导地位，因此对于钢管混凝土桁架拱桥填芯混凝土的各方面控制具有重要意义。通过广西南宁至坛洛高速公路那莫大桥（中承式钢管混凝土桁架拱桥）工程说明如何控制钢管填芯混凝土的质量。一、工程概况 广西南宁至坛洛高速公路是国道主干线衡阳至昆明公路的重要组成部分，也是南宁市的外环高速公路，分主线和连接线两部分，总长约69公里。南坛4合同段（主线）K22+000K33+800,路线长11.8公里，在终点设坛洛互通式立交1处，匝道长2.851公里。主线在那莫村处跨越右江，故有那莫大桥。那莫大桥长349米，主桥为中承式钢管混凝土桁架拱，引桥为先张法预应力混凝土连续空心梁，桥梁净跨为4*20+1*190+3*20。该桥外观轻盈、美观、宏伟、科技含量高、技术复杂、施工难度大。特别是钢管填芯混凝土采用顶压法连续浇注钢管混凝土的技术居国内领先水平。二、配合比配制（一）配制钢管填芯混凝土的技术指标要求1.抗压强度要满足图纸设计要求，为C50混凝土。2.泵送混凝土拌和料要和易性好，扩展度50cm，坍落度为180220cm。3.拌和物每小时坍落度损失小，初凝时间为1216小时，满足顶压法连续浇注混凝土要求。4.混凝土初凝后要有微膨胀，防止混凝土有收缩而形成的钢管内空隙。5.自然成型，免振自密达到设计强度。6.混凝土水化热峰值低、峰期长。（二）材料的选择根据上述各项技术指标要求，选择了符合要求的各种原材料：1.水泥：选择性能稳定，质量免检的广西柳州鱼峰牌普通硅酸盐水泥42.5级。2.碎石：采用级配良好的525mm武鸣碎石，其针片状、压碎值及含泥量等技术指标均满足C50级混凝土要求。3.砂：采用细度模数为2.63.2之间的武鸣区中砂，其含泥量等技术指标满足C50级混凝土要求，选择砂率为35%。4.外加剂：选择了流动性好，抗分离性强，填充性好的江西上饶NF型缓凝高效减水剂，该减水剂减水率高，可以降低混凝土水化热，延长峰期。掺量为水泥用量的2.0%2.4%（水剂），初凝时间1416小时。5.外掺剂：（1）选择性能优良的广西田阳级粉煤灰，掺量为17%21%，粉煤灰可以取代部分水泥，从而减少水泥用量，降低混凝土水化热，并增加混凝土的可泵性。（2）选择膨胀性能良好的安徽UEA膨胀剂，掺量为水泥的13%，使混凝土拌和物初凝后产生微膨胀。（三）试配采用正交法设计，在选择了适宜掺量的各种原材料后，定出三个基准配合比的关键材料用量，正交方案如下表：正交试验结果及分析经过正交试验结果分析，第8个配合比各项基本技术性能满足要求。（四）确定配合比 水泥：砂：碎石：水：粉煤灰：膨胀剂UEA：减少剂NF=480:573:1063:100.8:172:62.4:10.56（kg/m）（五）对已确定配合比的验证 在基本技术性能满足要求的前提下，还要进行下列各项特殊性能检验。1.混凝土免振抗压强度（自然密实度）的检验：按照确定的配合比制作免振试件，成型气温29，坍落度平均21.5cm，28天抗压强度等于60.5Mpa（振捣），63.5Mpa（免振），经过对比免振混凝土的抗压强度大于振捣混凝土的抗压强度，证明配制的混凝土自密性能满足要求。2.混凝土收缩及膨胀检验：按照确定的配合比拌料，拌和料装进8201000mm（主拱肋钢管类型）无缝钢试模并在钢管面架立千分表，记录表的读数，作收缩和膨胀率测定。经过测定，从成型到初凝混凝土处于收缩状态，在初凝过后混凝土开始膨胀至混凝土终凝成混凝土石。在初凝到终凝的这段时间混凝土线性膨胀0.169mm，线性膨胀率为0.3。因此证明，江西上饶NF型缓凝高效减水剂能使拌和物自密，使钙离子自由占据混凝土中微小气泡的位置，使混凝土体积缩小到拌和物将近初凝时混凝土体积已趋稳定。而此时膨胀剂开始活跃，一直膨胀到混凝土终凝，膨胀剂所产生的膨胀力与要突破混凝土的约束力相持平时，混凝土的膨胀停止，以后膨胀剂所产生的膨胀力将变成混凝土的内应力。根据测定结果，混凝土满足微膨胀技术要求。3.拌和物的水化热峰期和峰值的检验：按确定的配合比拌料，用广西科达的KD缓凝高效减水剂C1.5%和江西上饶的NF缓凝高效减水剂C2.2%作水化热对比试验。制作两种减水剂的拌和物，分别装入8201000mm无缝钢管试模中，在拌和物表面至中心500mm处安装温度计，用数显温度控制仪准确测定混凝土的温度。经过测定，使用KD减水剂混凝土的水化热峰值38.6，峰期成型后10小时30分出现；使用NF减水剂混凝土的水化热峰值32.4，峰期成型后14小时15分出现。因此证明，设计的配合比和使用的材料能满足水化热较低、峰期长的技术指标要求。 经过验证配制的配合比各项技术指标均满足要求，可以用于工程施工。三、现场质量控制 钢管桁架拱拱肋混凝土是采用顶压法连续浇注，拌和物必须在混凝土初凝前浇注完毕，所以现场采用两岸对称浇注法。（一）硬件设备 两岸必须配备生产能力强的电脑控制式拌和楼，以缩短施工时间，顺利完成连续浇注；泵浆机采用柴油输送泵，泵压能达到12Mpa以上；两岸分别还要配备有备用的拌和机和输送泵，以防万一出现机械故障时备用。（二）关键人员 采用对称法施工，必须配备两名施工员分别负责记录两岸拱肋混凝土的灌入速度及高度。施工员用敲击法随时观察混凝土灌入拱肋的位置，报告指挥长。两岸混凝土灌入拱肋的落差不宜大于5m。（三）原材料控制 对进场的原材料严格把关，按照确定的配合比所用的材料进行质量控制。砂、石材料存放场地要经过硬化，避免杂质混入，控制砂石材料的含泥量在1%以下；水泥、粉煤灰采用散装材料，电脑控制；膨胀剂应防潮，使用前根据每盘混凝土方量计算使用的施工膨胀剂重量，过秤装袋；减水剂根据拌和楼的泵压秒数换算容积为升控制重量，应在每次开盘前进行检验。（四）过程控制1.施工一般宜选择在一天中气温较低的时段进行，比如早上，浇注一根拱肋顺利时需要3至6小时，尽量避免在中午施工，因为气温高会影响混凝土的水化热及凝结时间。2.在施工中要控制好混凝土的坍落度在设计范围内，如果坍落度偏小混凝土就相对粘稠，不易泵送，并使混凝土初凝时间缩短，不利于施工；如果坍落度偏大，混凝土离析，容易造成堵管，质量得不到保证。3.混凝土取样时采用免振装模，真实反映现场混凝土的质量。4.在浇注完上游（下游）一根拱肋后可以马上浇注下游（上游）所对称的一根拱肋，浇注完成后必须等混凝土强度达到设计强度的90%后方可浇注下一根拱肋，以保证拱肋受力均匀。四、结语