王軍 管昱華

中鐵二局集團(tuán)新運(yùn)工程有限公司（610031）

大噸位預(yù)制箱梁混凝土配合比試驗(yàn)研究

王軍 管昱華

中鐵二局集團(tuán)新運(yùn)工程有限公司（610031）

依托余慈高速公路項(xiàng)目，結(jié)合大噸位預(yù)制箱梁混凝土施工特點(diǎn)，開(kāi)展混凝土配合比適配、水化熱溫度測(cè)試以及力學(xué)性能試驗(yàn)測(cè)試等研究，優(yōu)化混凝土配合比，保證施工質(zhì)量。

大噸位；預(yù)制箱梁；水化熱；配合比；力學(xué)性能

0 引言

近年來(lái),大噸位預(yù)制箱梁以其結(jié)構(gòu)剛度大、整體性好、工程質(zhì)量可控及快速施工等技術(shù)特點(diǎn)在高速公路的建設(shè)中得到了較為廣泛的應(yīng)用。但是大噸位預(yù)制箱梁截面尺寸大，水泥用量多，容易導(dǎo)致混凝土溫度過(guò)高，箱內(nèi)外溫差較大，從而產(chǎn)生早期裂縫，影響結(jié)構(gòu)的可靠性和耐久性[1-3]。

余慈高速公路項(xiàng)目除部分采用現(xiàn)澆整體箱梁外，大部分采用了工廠化分幅集中預(yù)制箱梁、梁上運(yùn)梁、整孔架設(shè)的技術(shù)方案。預(yù)制箱梁主要包括35 m、32.5m、30m、27.5m四種標(biāo)準(zhǔn)跨徑，共774片。其中35m預(yù)制箱梁如圖1所示。

1 試驗(yàn)概況

1.1 原材料性能

水泥采用42.5級(jí)普通硅酸鹽水泥，粉煤灰采用F類(lèi)Ⅱ級(jí)及以上粉煤灰，礦渣粉采用S95級(jí)磨細(xì)礦渣粉，外加劑采用聚羧酸系高效減水劑ART-JR，細(xì)骨料采用天然河砂（中砂），粗骨料采用碎石。水泥、粉煤灰、礦渣粉、砂、石和減水劑等原材料進(jìn)場(chǎng)后，均進(jìn)行了委外檢測(cè)，各項(xiàng)性能指標(biāo)均符合《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》（JTG/TF50-2011）的相應(yīng)規(guī)定[4]。

1.2 試驗(yàn)內(nèi)容

根據(jù)預(yù)制箱梁施工特點(diǎn)及相關(guān)要求，結(jié)合室內(nèi)試驗(yàn)，優(yōu)選出兩組新配合比方案。為了驗(yàn)證配合比優(yōu)化后的混凝土各項(xiàng)性能，開(kāi)展抗壓強(qiáng)度、水化熱及抗裂性等相關(guān)工藝試驗(yàn)。每個(gè)配合比混凝土各預(yù)留抗壓強(qiáng)度試件7組、彈模試件2組、抗裂試件1組,分別同條件下養(yǎng)護(hù)和標(biāo)準(zhǔn)條件下養(yǎng)護(hù)至試驗(yàn)齡期。同時(shí)制作2個(gè)1.1m×1.1m×2m混凝土試塊進(jìn)行早期水化熱溫度測(cè)試。

1.3 混凝土配合比設(shè)計(jì)

混凝土配合比在室內(nèi)試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，結(jié)合施工經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)行了初步比選，優(yōu)選出的兩種配合比見(jiàn)表1[5]。拌合站開(kāi)盤(pán)前，按規(guī)定要求對(duì)現(xiàn)場(chǎng)砂、石進(jìn)行了含水率測(cè)試。在混凝土攪拌過(guò)程中，根據(jù)混凝土坍落度、和易性情況對(duì)用水量作適當(dāng)調(diào)整，使混凝土的出機(jī)坍落度盡可能控制在160～200mm,入模坍落度控制在140～180mm。

表1 混凝土配合比設(shè)計(jì)(kg/m3)

圖1 35m預(yù)制箱梁立剖圖

圖2 混凝土水化熱溫度測(cè)點(diǎn)布置

2 試驗(yàn)結(jié)果分析

2.1 混凝土拌合物性能測(cè)試

混凝土采用一臺(tái)180型強(qiáng)制式攪拌機(jī)拌合?；炷涟柚七^(guò)程中，觀察到攪拌機(jī)攪拌至80～90s，攪拌電流穩(wěn)定在28～30A范圍內(nèi)，說(shuō)明機(jī)內(nèi)混凝土已基本攪拌均勻，因此，實(shí)際施工混凝土攪拌時(shí)間定為90～120s能夠滿(mǎn)足現(xiàn)場(chǎng)施工要求。

工藝試驗(yàn)混凝土拌合物性能試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2。其中初始坍落度和含氣量在混凝土出機(jī)后5min內(nèi)測(cè)試完成，30min坍落度和泌水率在混凝土出機(jī)靜置30min后測(cè)試?，F(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)混凝土拌合物色澤一致、均勻、和易性良好，說(shuō)明優(yōu)化后的配合比較合適。

表2 混凝土拌合物性能指標(biāo)

從混凝土拌合物性能指標(biāo)測(cè)試結(jié)果可以看出，兩種配合比混凝土初始坍落度均在160～200mm，優(yōu)化前的混凝土30min坍落度經(jīng)時(shí)損失為25 mm，優(yōu)化后的混凝土30min坍落度經(jīng)時(shí)損失為15 mm，均未超過(guò)30mm/0.5h的范圍?；炷涟韬衔锏暮瑲饬糠謩e為2.1%和2.2%，滿(mǎn)足規(guī)范2%～4%的控制要求，因此，所選擇的配合比混凝土的拌合物性能均滿(mǎn)足施工需要，符合規(guī)范要求。

2.2 混凝土水化熱溫度測(cè)試

混凝土水化熱溫度測(cè)點(diǎn)布置見(jiàn)圖2。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，出機(jī)溫度均在30℃左右。

圖3 混凝土（A01）6月20日溫度實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)

圖4 混凝土（A01）6月21日溫度實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)

圖5 混凝土（A02）6月20日溫度實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)

圖6 混凝土（A02）6月21日溫度實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)

從溫度實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)可以看出，配合比A01配置的混凝土16～18h芯部溫度達(dá)到峰值，最高溫度約74℃,芯部和中部、中部和表層混凝土溫差均小于15℃,靠近表層混凝土(5cm)與表面混凝土溫差相對(duì)較大，為24～28℃。

優(yōu)化后的配合比A02配置的混凝土芯部經(jīng)過(guò)29～31h達(dá)到峰值，最高溫度為65℃左右,芯部和中部、中部和表層混凝土溫差均小于15℃,靠近表層混凝土(5cm)與表面混凝土溫差為13～18℃，溫差相對(duì)較小，滿(mǎn)足溫差控制要求。

2.3 混凝土力學(xué)性能測(cè)試

表3給出了兩種配合比混凝土抗壓強(qiáng)度在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下和試驗(yàn)條件下隨時(shí)間變化規(guī)律及28 d彈性模量，具體變化曲線見(jiàn)圖7和圖8。

表3 混凝土力學(xué)性能指標(biāo)

從表3和圖7、圖8可以看出，標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)下28 d強(qiáng)度達(dá)到66.2MPa和70.5MPa,達(dá)到設(shè)計(jì)要求。工藝試驗(yàn)混凝土齡期相對(duì)較短，未到28d，但混凝土強(qiáng)度已達(dá)到設(shè)計(jì)要求。此外，兩種配合比混凝土彈性模量也滿(mǎn)足施工要求。

圖7 A01同條件和標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)下強(qiáng)度變化

圖8 A02同條件和標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)下強(qiáng)度變化

在混凝土抗裂性能工藝試驗(yàn)中，每組抗裂試驗(yàn)制作試件3個(gè)，經(jīng)觀察，均未發(fā)現(xiàn)有裂紋出現(xiàn)。模板拆除后，混凝土外觀光滑，表面無(wú)氣泡，未出現(xiàn)開(kāi)裂等情況。

3 結(jié)論

按照優(yōu)化后的兩種配合比配制的混凝土拌合物坍落度、含氣量、泌水率等指標(biāo)均滿(mǎn)足現(xiàn)場(chǎng)施工和規(guī)范要求。混凝土強(qiáng)度增長(zhǎng)較快，有利于預(yù)制箱梁預(yù)張、脫模等工藝要求。其中，A02配合比混凝土的早期水化熱溫度上升更為緩慢，溫度峰值及內(nèi)表面溫差相對(duì)較小，故選擇A02配合比作為最終生產(chǎn)配合比較為合適。

[1]張克勝.土木建筑工程中大體積混凝土結(jié)構(gòu)的施工技術(shù)分析[J].建筑與文化,2012(05).

[2]何星華,高小旺.建筑工程裂縫防治指南[M].中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2005(10):10-13.

[3]袁勇.混凝土結(jié)構(gòu)早期裂縫控制[M],科學(xué)出版社,2004.

[4]JTG/TF50-2011.公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范[S].

[5]GTG55-2011.普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程[S].