劉 貴 清

(太原鐵路局太原鐵路房建段，山西 太原 030013)

雙摻技術(shù)在大秦線框構(gòu)立交橋冬期施工中的應(yīng)用

劉 貴 清

(太原鐵路局太原鐵路房建段，山西 太原 030013)

依據(jù)大秦線框構(gòu)立交橋冬期施工特點(diǎn)，采用了混凝土雙摻技術(shù)，介紹了該技術(shù)的作用機(jī)理，分析了原材料選擇及配合比設(shè)計(jì)方式，總結(jié)了具體的混凝土施工及養(yǎng)護(hù)措施，結(jié)果表明采用雙摻技術(shù)既保證了施工工期又提高了工程質(zhì)量。

雙摻技術(shù)，混凝土，配合比，抗?jié)B性，冬期施工

0 引言

大秦線億噸擴(kuò)能平改立框構(gòu)立交橋工程施工中，由于混凝土設(shè)計(jì)標(biāo)號(hào)為C35，混凝土標(biāo)號(hào)較高，施工工期緊，而且部分工程施工進(jìn)入冬期，混凝土配合比按常規(guī)進(jìn)行設(shè)計(jì)，水泥用量較多，澆筑后混凝土易出現(xiàn)收縮，使混凝土產(chǎn)生裂縫，嚴(yán)重影響立交橋的正常使用。冬期施工混凝土常采用加熱原材料，或者采用暖棚法進(jìn)行混凝土的澆筑與養(yǎng)護(hù)，這樣增加了施工難度，延長(zhǎng)了施工工期，工程質(zhì)量難以保證。為此，對(duì)混凝土配合比進(jìn)行研究，利用混凝土雙摻技術(shù)配制了新的配合比，工程使用后，不僅保證了混凝土的施工質(zhì)量，而且節(jié)約了水泥用量，并且提高了混凝土耐久性，使混凝土立交橋使用壽命延長(zhǎng)。

1 作用機(jī)理

1)混凝土在硬化過(guò)程中，水泥與水化反應(yīng)凝結(jié)硬化獲得強(qiáng)度，水化熱反應(yīng)水的溫度影響反應(yīng)速度，常規(guī)下溫度越高反應(yīng)速度越快。當(dāng)溫度低于5 ℃時(shí)，水化反應(yīng)速度緩慢，當(dāng)溫度降到0 ℃時(shí)，水泥水化停止反應(yīng)，當(dāng)溫度降到-2 ℃～-5 ℃時(shí)，混凝土內(nèi)部多余的游離水開始結(jié)冰。結(jié)冰后混凝土的體積增大，游離水在混凝土中產(chǎn)生冰脹應(yīng)力使強(qiáng)度尚低的混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)破壞，產(chǎn)生孔隙和裂縫，同時(shí)損害了混凝土和鋼筋的粘結(jié)力。在冬期施工中，加入一定量的防凍劑，可以降低混凝土水化熱反應(yīng)中水的液相冰點(diǎn)，可使混凝土在負(fù)溫條件下繼續(xù)水化，使?jié)仓蟮幕炷猎谪?fù)溫條件下達(dá)到臨界強(qiáng)度，從而合理地保證了混凝土質(zhì)量。

2)在水泥漿體和骨料處約20 μm的范圍內(nèi)有較大的氫氧化鈣晶體，其余為多孔質(zhì)，采用一些材料填充界面存在的大量空隙是必要的。粉煤灰摻合料在膠凝材料中起化學(xué)反應(yīng)，其粉煤灰化學(xué)成分與氫氧化鈣生成鈣水化合物，填充細(xì)化水泥石孔的結(jié)構(gòu)，提高混凝土的密實(shí)度，并且水泥漿和骨料粘結(jié)力增強(qiáng)，摻入粉煤灰后混凝土和易性提高，工作性也有大的改善，使得更加容易地保證硬化后混凝土的質(zhì)量。

3)水泥的早期水化反應(yīng)比較劇烈，而加入粉煤灰后由于其火山灰效應(yīng)水泥水化熱反應(yīng)緩慢，而后期強(qiáng)度隨著齡期而增長(zhǎng)，可明顯地使后期強(qiáng)度提高，并且混凝土抗?jié)B、抗凍等耐久性也得到提高。

2 原材料選擇

1)水泥選用大同水泥廠生產(chǎn)的普通硅酸鹽水泥，強(qiáng)度等級(jí)為42.5，其物理性能如表1所示。

2)砂子。

細(xì)度模數(shù)2.65，含泥量2.4%，表觀密度2.67 g/cm3，技術(shù)要求符合GB/T 14684—2001規(guī)范Ⅱ類標(biāo)準(zhǔn)。

3)碎石。

石灰?guī)r碎石，最大粒徑31.5 mm，含泥量0.1%，壓碎性指標(biāo)為7.2%，表觀密度為2.73 g/cm3，技術(shù)要求符合GB/T 14685—2001規(guī)范Ⅱ類標(biāo)準(zhǔn)。

表1 水泥物理性能

4)粉煤灰。

大唐電廠生產(chǎn)的Ⅱ級(jí)粉煤灰，物理性能與化學(xué)成分見表2。

表2 粉煤灰物理性能與化學(xué)成分 %

5)外加劑。

大同慕湖外加劑有限公司生產(chǎn)的HA-6型混凝土高效防凍劑，本劑為無(wú)氯低堿類外加劑，全水溶、多功能，在泵送混凝土和商品混凝土使用中，可提高混凝土的早期強(qiáng)度，增加混凝土和易性，改善混凝土施工的工作性。

3 配合比設(shè)計(jì)

3.1 常規(guī)配合比設(shè)計(jì)

常規(guī)配合比設(shè)計(jì)原材料采用42.5普通硅酸鹽水泥、16 mm～31.5 mm碎石、天然中砂，其配合比設(shè)計(jì)結(jié)果見表3。

表3 常規(guī)配合比設(shè)計(jì)

3.2 雙摻配合比設(shè)計(jì)

雙摻配合比設(shè)計(jì)原材料采用42.5普通硅酸鹽水泥、天然中砂、16 mm～31.5 mm碎石、大唐電廠粉煤灰、大同產(chǎn)的混凝土防凍劑，其配合比見表4。

表4 雙摻配合比設(shè)計(jì)

4 雙摻混凝土性能

4.1 坍落度控制

混凝土經(jīng)攪拌出罐的坍落度為18 cm，到建筑物澆筑時(shí)為17 cm，坍落度60 min損失1 cm。

4.2 密度

經(jīng)多次測(cè)定，本混凝土的密度在2 405 kg/m3～2 430 kg/m3范圍，平均密度2 420 kg/m3。

4.3 抗凍性

為了研究混凝土的長(zhǎng)期性能，對(duì)設(shè)計(jì)為C35的混凝土進(jìn)行抗凍性的試驗(yàn)，設(shè)備使用天津市港源試驗(yàn)儀器廠生產(chǎn)的CLD全自動(dòng)低溫試驗(yàn)機(jī)，儀器符合現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JG/T 243混凝土抗凍試驗(yàn)設(shè)備。

混凝土抗凍試驗(yàn)方法：混凝土試件尺寸為150 mm×150 mm×150 mm的立方體，24 h脫模后，放入CLD全自動(dòng)低溫試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行試驗(yàn)。分別冷凍3 d，7 d，14 d，然后再在(20±2)℃的標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室中養(yǎng)護(hù)28 d后測(cè)其抗壓強(qiáng)度，與一直在標(biāo)樣狀況下的試塊進(jìn)行對(duì)比，見表5。

表5 C35混凝土抗凍性試驗(yàn)

由表5可知，分別凍3 d，7 d，14 d與不凍混凝土試塊相比其強(qiáng)度損失率在5%～9%之間。普通混凝土在接近0 ℃時(shí)，水泥水化熱停止，混凝土中的自由水結(jié)冰，破壞混凝土的結(jié)構(gòu)，使混凝土的凍害發(fā)生，而冬期施工大秦線框構(gòu)立交橋在-15 ℃以上時(shí)，卻無(wú)初期凍害影響混凝土的質(zhì)量。這是由于使用了HA-6高效防凍劑后，減少了混凝土拌合物所需的用水量，并且使用了防凍劑后，混凝土的液相冰點(diǎn)降低，混凝土在負(fù)溫條件下水化熱仍能進(jìn)行，有效地降低硬化后混凝土凍害發(fā)生的幾率。

4.4 抗?jié)B性

依據(jù)《普通混凝土長(zhǎng)期性能和耐久性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》，抗?jié)B試件標(biāo)養(yǎng)28 d后，對(duì)混凝土6個(gè)試件進(jìn)行抗?jié)B試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見表6。

表6 C35混凝土抗?jié)B試驗(yàn)結(jié)果

混凝土抗?jié)B性好，則表明混凝土密實(shí)性好，混凝土結(jié)構(gòu)密實(shí)可提高混凝土抗凍、抗?jié)B、抗侵蝕和鋼筋銹蝕性，使混凝土有良好的耐久性，可以延長(zhǎng)建筑物的使用壽命，更加的節(jié)約資源，綠色環(huán)保，創(chuàng)造良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。由試驗(yàn)結(jié)果表明采用混凝土雙摻技術(shù)配制的混凝土抵抗水滲透的能力很高，結(jié)構(gòu)很致密，抗?jié)B性能良好。

5 混凝土施工及養(yǎng)護(hù)

1)在冬期施工中,室外溫度在-5 ℃～-15 ℃之間，混凝土按常規(guī)攪拌，防凍劑勿溶化使用，直接使用粉劑。其注意事項(xiàng)：加入防凍劑的混凝土攪拌時(shí)間延長(zhǎng)1 min，使用熱水保證混凝土入模溫度不低于10 ℃，混凝土在澆筑前，如果模板和鋼筋上有冰雪及污垢應(yīng)清除，混凝土澆筑后應(yīng)進(jìn)行保溫覆蓋，防止受凍或冷風(fēng)吹，以免表面出現(xiàn)裂縫?；炷琉B(yǎng)護(hù)如溫度低于5 ℃條件下，不得澆水。

2)混凝土的養(yǎng)護(hù)要注意初期養(yǎng)護(hù)，嚴(yán)禁早期受凍，初期養(yǎng)護(hù)溫度不得低于防凍劑的規(guī)定溫度，否則應(yīng)立即采取補(bǔ)救措施。負(fù)溫混凝土在規(guī)定溫度下獲得抗凍臨界強(qiáng)度的最短養(yǎng)護(hù)時(shí)間見表7。

表7 冬期施工負(fù)溫混凝土達(dá)到臨界強(qiáng)度的最短養(yǎng)護(hù)時(shí)間

6 應(yīng)用情況

1)大秦線億噸擴(kuò)能平改立框構(gòu)立交橋工程使用新配合比主要有：大秦線K51+066(1-4.0 m)框構(gòu)立交橋、云岡大秦聯(lián)絡(luò)線K13+910框構(gòu)立交橋、大秦線K25+388框構(gòu)立交橋、云岡大秦聯(lián)絡(luò)線K14+990框構(gòu)立交橋等四座。

2)混凝土澆筑后，根據(jù)需要分別制作同條件的試塊和標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)試塊，標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)試塊養(yǎng)護(hù)28 d后進(jìn)行試壓，同條件的受凍混凝土試塊，先放在15 ℃～25 ℃室溫下解凍6 h～8 h，或浸入(20±2)℃的水中解凍4 h，然后將試塊表面擦干后試壓。

3)以上工程施工都進(jìn)入了冬期，工程同條件試塊在負(fù)溫條件下混凝土強(qiáng)度仍能持續(xù)增長(zhǎng)，其增長(zhǎng)情況詳見圖1。

7 結(jié)語(yǔ)

施工大秦線億噸擴(kuò)能平改立框構(gòu)立交橋，由于配制混凝土采用了研制的新配比，即混凝土摻加了優(yōu)質(zhì)粉煤灰和混凝土外加劑，明顯改善了混凝土的和易性、密實(shí)性和抗?jié)B性，混凝土有較強(qiáng)的抗凍害能力，而且施工獲得較高的早期強(qiáng)度，同時(shí)避免了立交橋混凝土產(chǎn)生裂縫，混凝土耐久性得到大大提高，這樣冬期施工如同其他季節(jié)一樣，既縮短了工期，又確保了工程質(zhì)量，工程造價(jià)也略有降低，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。

On application of the double mixing technology in Da-Qin line frame overpass winter construction

Liu Guiqing

(TaiyuanRailwayHousingSection,TaiyuanRailwayBureau,Taiyuan030013,China)

Based on the winter construction characteristics of Da-Qin line crossing frame overpass, this paper adopted the double row concrete technology, introduced the mechanism of this technology, and analyzed its raw material selection and mixture ratio design method, summarized the specific concrete construction and maintenance measures, the results showed that the double mixing technology ensured the construction period and increased the engineering quality.

double mixing technology, concrete, mixture ratio, permeability resistance, winter construction

2015-09-11

劉貴清(1969- )，男，助理工程師，注冊(cè)一級(jí)建造師

1009-6825(2015)33-0186-02

U445

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