李 鋒,方增輝

(浙江省舟山市大昌預拌混凝土有限公司,浙江 舟山 316013)

重混凝土在大橋橋梁板配重中的應用研究

李 鋒,方增輝

(浙江省舟山市大昌預拌混凝土有限公司,浙江 舟山 316013)

主要介紹了重混凝土所用重骨料的選擇原則及方法,闡述了用鐵砂代替細骨料且達到重混凝土設計標準和用鐵礦石碎石代替粗骨料且達到重混凝土設計標準的計算方法和思路,在經(jīng)濟和技術方面能夠達到理想的效果。

重骨料；重混凝土；配重；密度；配合比

普通混凝土表觀密度一般在2 320～2 450 kg/m3之間,而重混凝土表觀密度須在2 800 kg/m3以上。對普通混凝土來說,原材料的密度已經(jīng)比較熟悉,且變化不大,使用重量法進行配合比設計還是比較準確的,而且在設計過程中無須過多地考慮密度,只須考慮和易性和強度。但對于重混凝土來說,原材料的密度相差很大,原始積累的資料又很少,配合比設計再用重量法顯然很難達到設計要求,因此應采用體積法[1],這樣在技術上和經(jīng)濟上比較合理。橋梁工程中經(jīng)常需要用重混凝土來配制大橋橋面板,以平衡橋面板的重量,即配重。

1 工程概況

某國家重點工程跨海大橋配重用混凝土預制橋梁板,設計強度C30,坍落度(170±30) mm,重混凝土密度要求3 100 kg/m3,方量約800 m3。

2 原材料選擇

1)普通原材料選擇

海螺P.O 42.5普通硅酸鹽水泥,密度3.0 g/cm3；長江河砂,密度2.60 g/cm3,細度模數(shù)2.60；搏思通 BST-CPA聚羧酸外加劑,摻量1.0%左右。

2)重骨料的選擇

由于重骨料對重混凝土的密度影響至關重要,也是最不容易選擇的材料,其選取原則要求表觀密度大、價格低、貨源易得,見表1。

3 配合比設計思路和原則

配制重混凝土必須以達到設計密度為首要目標,并按以下思路進行試配：

表1 重骨料及普通材料的密度及價格

1)為了充分利用重骨料的較大密度,又考慮到重骨料價格非常高,幾乎是普通砂石的10～20倍,是水泥的3～4倍,所以試驗時應以混凝土設計密度達到時的最少重骨料摻入量為宜。

2)水的密度最小,應盡量選用低用水量,以降低水對混凝土密度的影響。

3)水泥的用量以滿足重混凝土強度及和易性為原則[2]。

4)減水劑的用量以滿足凝結時間和減少坍落度損失為原則[3]。

4 配合比試驗

4.1 用普通鐵砂代替細骨料

重混凝土的重骨料密度較大,應用體積法進行計算,由于普通鐵砂價格較低,首先設想以普通鐵砂代替細骨料,達到重混凝土的密度。經(jīng)過多次試拌,以達到設計密度的最小普通鐵砂摻量為原則,最佳摻量為細骨料體積的85%。試配配合比見表2,試配配合比試驗結果見表3。試驗時混凝土有離析現(xiàn)象,泌水,保水性差,而坍落度、擴展度損失不大。主要原因是該普通鐵砂含鐵量低,顆粒粗糙,不易被水泥漿裹漿,因此,混凝土流動性也差。根據(jù)表1、表2計算,每方混凝土原材料成本是1 500元/m3。

4.2 用鐵鋼珠砂代替細骨料

使用普通鐵砂代替的重混凝土工作性、流動性差,很難應用到工程上,于是又選了價格高些,但含鐵量較高,密度為6.95 g/cm3,顆粒表面圓滑,外觀像鋼珠的鐵鋼珠砂。經(jīng)多次試拌,以達到設計密度的最小鐵鋼珠砂摻量為原則,最佳摻量為57.5%細骨料體積。試配配合比見表4,試配配合比試驗結果見表5。試驗時混凝土和易性較好,有輕微離析現(xiàn)象,坍落度損失較小,混凝土密度達到設計要求。根據(jù)表1、表4計算,每方混凝土原材料成本是2 189元/m3,成本較高。

表2 試驗配合比一 kg/m3

表3 試配配合比試驗結果一

表4 試配配合比二 kg/m3

表5 試配配合比試驗結果二

4.3 用鐵礦石代替粗骨料

由于鐵鋼珠砂代替制成的重混凝土成本較高,因此又嘗試找到用鐵礦石制成的鐵礦碎石,其最大粒徑為31.5 mm,外形級配同普通碎石,密度為4 400 kg/m3,堆積密度2 430 kg/m3,顆粒級配見表6。經(jīng)多次試拌,以達到設計密度的最小鐵礦碎石摻量為原則,最佳摻量為100%代替普通碎石。試配配合比見表7,試配配合比試驗結果見表8。試驗時

混凝土和易性好,無離析,坍落度損失很小,混凝土密度達到設計要求。計算每立方重混凝土的原材料成本為1 807元,比用鐵鋼珠砂代替方法,原材料省382元/m3,而且重混凝土出機和易性更好,無泌水。相對于使用鐵鋼珠砂,它用袋裝,攪拌時還需拆包,人工費、拆包速度都是問題。比較3種重骨料攪拌重混凝土的質量及價格等因素,最終選用鐵礦碎石代替粗骨料、普通河砂作為細骨料生產重混凝土。

表6 鐵礦碎石顆粒級配

表7 試配配合比三 kg/m3

表8 試配配合比試驗結果三

5 工程應用情況

該工程在冬季施工,施工地點在租用的海邊造船廠碼頭,運輸距離約1 h車程。配合比設計時,測試了1 h坍落度損失,經(jīng)時損失很小,澆筑時重混凝土工作性能良好。需要注意的是由于重混凝土中的原材料鐵礦碎石密度大,澆筑振搗時不能過振,以免鐵礦碎石下沉,造成重混凝土各種原材料分布不均勻,影響施工質量。另一個問題是攪拌階段,由于重混凝土容重近3 200 kg/m3,比普通混凝土重近40%,對攪拌的各種機械設備都是一種考驗,可采用減量生產的方法,攪拌的方量為設計方量的2/3,混凝土運輸也要減量裝運,會增加生產成本。現(xiàn)場檢測重混凝土密度最低3 040 kg/m3,平均3 109 kg/m3,混凝土強度最低35.2 MPa,平均43.1 MPa。混凝土工作性能良好,施工順利,且節(jié)約原材料成本30萬元。

6 結 語

1)重混凝土由于骨料密度大,各種材料密度相

差大,配合比設計時應使用體積法計算。

2)重混凝土設計思路一般應用重細骨料(如鐵鋼珠砂)或重粗骨料(如鐵礦石)代替普通骨料,以達到設計要求。如果設計要求密度很大,應粗、細骨料都代替應用。

3)重混凝土價格高,主要是重骨料價格高,所以選擇重骨料時,應反復比較,配合比設計時,以滿足設計密度時最小重骨料摻量為原則,達到技術上和經(jīng)濟上的平衡。

4)重混凝土容重大,對攪拌、運輸機械損耗高,攪拌時應減量生產。

[1] 中國建筑科學研究院.JGJ 55—2011普通混凝土配合比設計規(guī)程[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2011.

[2] 叢成河,伍崇明，諶甫，等.泵送重混凝土的研究與應用[J].混凝土,2007(3):78- 81.

[3] 方卉,王軍.重混凝土的配合比設計方法的探討[J].混凝土，2009(1):111- 113.

Study of the Heavy Concrete in the Application of Large Bridge Board Weight

LIFeng,FANGZenghui

2017- 03- 21

李 鋒(1962—),男，浙江舟山人，高級工程師，從事建筑材料及高強高性能混凝土的研究。

U448.21;TU528.19

B

1008- 3707(2017)04- 0045- 03