韓成博 李泰霖

（山東高速基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)有限公司，山東濟(jì)南 250014）

1.工程概況

某特大橋位于新泰至臺(tái)兒莊（魯蘇界）公路馬蘭屯段，跨越京杭運(yùn)河棗莊段。主橋采用（85+180+85）m變截面混合梁連續(xù)箱梁橋，立面圖如圖1所示，橋梁寬度2m×12.75m（分左右幅設(shè)計(jì)，左右幅設(shè)計(jì)線間距1m），跨中鋼箱梁段總長(zhǎng)度為61.5m，鋼混結(jié)合段4.5m。

圖1 主橋立面圖（cm）

鋼混結(jié)合段總體布置如圖2所示，采用有格室的后承壓板形式，將鋼箱梁端部的頂、底板和腹板做成雙壁板，在雙壁板內(nèi)部設(shè)PBL剪力板和剪力釘，形成鋼格室。在鋼格室內(nèi)填充混凝土，通過(guò)兩端分別錨固于鋼箱梁剛度過(guò)渡區(qū)和混凝土梁橫隔梁上的預(yù)應(yīng)力短束使鋼箱梁與混凝土箱梁緊密結(jié)合。

圖2 鋼混結(jié)合段總體布置立面圖（mm）

2.鋼混結(jié)合段對(duì)混凝土的性能需求

鋼混結(jié)合段不僅應(yīng)保證主梁內(nèi)剛度過(guò)渡勻順，內(nèi)力傳遞順暢，還應(yīng)具備良好的抗疲勞性與耐久性[1-3]。鋼混結(jié)合段兩側(cè)主梁剛度相差懸殊，為避免主梁剛度與強(qiáng)度突變，結(jié)合段澆得混凝土應(yīng)剛度大、韌性好，保證鋼梁與混凝土梁間的力學(xué)匹配；結(jié)合段內(nèi)設(shè)置了大量PBL剪力鍵、剪力釘、鋼筋及預(yù)應(yīng)力管道，致使?jié)仓炷習(xí)r無(wú)法振搗，為保證澆筑質(zhì)量，應(yīng)采用大流態(tài)混凝土；為防止鋼混結(jié)合段混凝土收縮較大導(dǎo)致在施工和使用階段脫粘開裂，應(yīng)盡量減小混凝土的收縮。

該特大橋鋼混結(jié)合段采用100MPa級(jí)高性能自密實(shí)混凝土，其性能指標(biāo)為：初始擴(kuò)展度≥600mm，1h無(wú)擴(kuò)展度損失，抗壓強(qiáng)度≥100MPa，抗折強(qiáng)度≥11MPa，軸心抗壓強(qiáng)度≥75MPa，彈性模量≥43GPa。該混凝土工作性能良好，無(wú)需振搗即可使混凝土結(jié)構(gòu)達(dá)到密實(shí)狀態(tài)；其中使用了體積分?jǐn)?shù)為1%的鋼纖維，纖維可被看作二次加固，混凝土處于收縮狀態(tài)時(shí)可抑制收縮，混凝土處于膨脹狀態(tài)時(shí)又可限制膨脹變形，提高混凝土體積穩(wěn)定性的同時(shí)可顯著改善其力學(xué)性能；且收縮較小，在28d齡期時(shí)小于 400με。

3.高性能自密實(shí)混凝土的配合比與性能

3.1 原材料

經(jīng)優(yōu)選，水泥采用冀東P.O425R普通硅酸鹽水泥，其初凝時(shí)間為185min，終凝時(shí)間為250min，3d齡期時(shí)抗壓強(qiáng)度、抗折強(qiáng)度分別為28.6MPa、5.5MPa，28d齡期時(shí)的抗壓強(qiáng)度、抗折強(qiáng)度分別為54.5MPa、8.3MPa。粉煤灰采用Ⅰ級(jí)粉煤灰，需水量比為94%，燒失量為1.8%。細(xì)骨料采用兩種粒徑的石英砂，40～70目與100～200目石英砂的質(zhì)量比為7:3。粗骨料為6mm～16mm連續(xù)級(jí)配的玄武巖，篩分試驗(yàn)結(jié)果如表1所示。鋼纖維為微絲端鉤型鋼纖維，長(zhǎng)度13mm，直徑0.22mm。減水劑為白色粉末狀聚羧酸系高效減水劑。

表1 粗骨料篩分結(jié)果

3.2 配合比與混凝土性能

參考自密實(shí)混凝土、纖維混凝土及高性能混凝土相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及文獻(xiàn)[4-11]，結(jié)合大量試驗(yàn)研究，得到自密實(shí)高性能混凝土的基準(zhǔn)配合比為：水泥460kg、粉煤灰140kg、砂872kg、石900kg、鋼纖維78kg、水157.5kg、減水劑8kg。可達(dá)到的工作性能與力學(xué)性能指標(biāo)如表2所示。由表2可以看出，配制的高性能自密實(shí)混凝土工作性能良好，初始坍落擴(kuò)展度達(dá)到750mm，且1.5h時(shí)擴(kuò)展度零損失；抗壓強(qiáng)度、抗折強(qiáng)度及彈性模量均滿足設(shè)計(jì)要求。收縮測(cè)試采用接觸法，高性能自密實(shí)混凝土的收縮發(fā)展如圖3所示，在28d齡期時(shí)低于400με。

表2 工作性及力學(xué)性能

圖3 高性能自密實(shí)混凝土的收縮性能

4.鋼混結(jié)合段混凝土施工工藝

4.1 施工準(zhǔn)備

由于自密實(shí)混凝土流動(dòng)性大，應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)需求，流動(dòng)性2h內(nèi)無(wú)損失，流動(dòng)性保持時(shí)間長(zhǎng)，混凝土凝結(jié)前可持續(xù)對(duì)模板產(chǎn)生較大的側(cè)壓力，所以模板需要足夠的承載能力、剛度和穩(wěn)定性來(lái)滿足流態(tài)混凝土所產(chǎn)生的自重、側(cè)壓力、施工過(guò)程中產(chǎn)生的荷載，不得低于最高澆筑表面的開放部分或缺口，成型的模板應(yīng)拼裝緊密，不得漏漿，不影響自密實(shí)混凝土均勻性和強(qiáng)度發(fā)展，并能保證構(gòu)件形狀正確、規(guī)整。在施工前應(yīng)檢驗(yàn)?zāi)０逯绷?、鋼筋及保護(hù)層厚度等情況，對(duì)影響混凝土澆筑的問(wèn)題及時(shí)處理。

4.2 干混料生產(chǎn)

為較好的保障高性能自密實(shí)混凝土的性能和質(zhì)量，并方便現(xiàn)場(chǎng)使用，采用預(yù)混料的形式供應(yīng)產(chǎn)品。預(yù)混料中包含水泥、粉煤灰及細(xì)骨料。所用水泥為P.O42.5水泥，粉煤灰為一級(jí)粉煤灰。生產(chǎn)過(guò)程中原材料計(jì)量允許偏差為±1%。

4.3 原材料進(jìn)場(chǎng)

高性能自密實(shí)混凝土采用噸包形式運(yùn)輸至現(xiàn)場(chǎng)。原材料碼放應(yīng)做好防潮防水處理，底部墊碎石或塑料布覆蓋，室內(nèi)存放并做好標(biāo)記。其他原材料包含鋼纖維、外加劑及粗骨料，應(yīng)就近碼放，做好防潮防水處理。

4.4 高性能自密實(shí)混凝土制備

采用普通混凝土攪拌站雙臥軸強(qiáng)制式攪拌機(jī)進(jìn)行生產(chǎn)，為便于鋼纖維上料，攪拌前需對(duì)上料系統(tǒng)進(jìn)行簡(jiǎn)單改造，增加了鋼纖維上料用溜槽。

混凝土攪拌站配備工人6～8人，裝載機(jī)1～2臺(tái)。負(fù)責(zé)干混料上料、鋼纖維添加、輔料添加等。攪拌站應(yīng)配備臺(tái)秤，以便稱量輔料等。混凝土攪拌時(shí)應(yīng)先將干混料加入攪拌機(jī)內(nèi)，加料過(guò)程保持?jǐn)嚢铏C(jī)處于正常攪拌狀態(tài)，加干混料的同時(shí)投放鋼纖維、外加劑及粗骨料，上料結(jié)束后加入水，攪拌2min～3min即可出料。

4.5 高性能自密實(shí)混凝土制備過(guò)程質(zhì)量檢查

首次使用時(shí)進(jìn)行開盤鑒定，開盤鑒定包括以下內(nèi)容：（1）混凝土的原材料與配合比設(shè)計(jì)所采用的原材料一致。（2）出機(jī)混凝土工作性與配合比設(shè)計(jì)要求一致。（3）混凝土凝結(jié)時(shí)間與工作性經(jīng)時(shí)損失。（4）混凝土強(qiáng)度。（5）工程有要求時(shí)，尚應(yīng)包括混凝土的耐久性等。開盤鑒定應(yīng)有技術(shù)、質(zhì)檢、生產(chǎn)人員參加，并至少留置一組28d標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)試件用于驗(yàn)證配合比。

設(shè)備管理人員應(yīng)對(duì)攪拌機(jī)及計(jì)量器具的強(qiáng)檢和自檢情況進(jìn)行檢查，質(zhì)檢員在日常檢驗(yàn)過(guò)程中應(yīng)注意檢查每盤稱量的偏差是否符合規(guī)定。

核對(duì)施工配合比，確保所使用的配合比準(zhǔn)確無(wú)誤。

混凝土生產(chǎn)過(guò)程中應(yīng)設(shè)專職檢查員進(jìn)行質(zhì)量檢查控制，每班應(yīng)有詳細(xì)交接班記錄。

4.6 高性能自密實(shí)混凝土運(yùn)輸

高性能自密實(shí)混凝土可保證2h內(nèi)擴(kuò)展度無(wú)損失，可采用普通混凝土罐車運(yùn)輸。運(yùn)輸前罐車應(yīng)將車內(nèi)殘留的其他品種混凝土清洗干凈，并將車內(nèi)積水排盡。因水膠比變化對(duì)自密實(shí)混凝土工作性能影響顯著，接料、運(yùn)輸、卸料過(guò)程中嚴(yán)禁以任何形式向罐內(nèi)加水。卸料前攪拌運(yùn)輸車應(yīng)高速旋轉(zhuǎn)1min以上方可卸料。混凝土的運(yùn)輸速度應(yīng)保證施工的連續(xù)性。

混凝土泵的現(xiàn)場(chǎng)布置應(yīng)符合下列規(guī)定：

（1）混凝土泵設(shè)置地，應(yīng)滿足場(chǎng)地平整、堅(jiān)實(shí)，道路暢通，距離澆筑地點(diǎn)近，適于通行等要求。

（2）在混凝土泵的作業(yè)范圍內(nèi)，不得有阻礙物，同時(shí)應(yīng)有防范高空墜物的設(shè)施。

4.7 高性能自密實(shí)混凝土澆筑

高性能自密實(shí)混凝土澆筑前由技術(shù)人員在現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試其坍落度及擴(kuò)展度，確保工作性能滿足澆筑要求，同時(shí)應(yīng)留置現(xiàn)場(chǎng)試件。

鋼混結(jié)合部自密實(shí)混凝土屬于大體積混凝土，混凝土的入模溫度不宜超過(guò)30℃，不宜低于5℃。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，采用料斗或地車泵的形式進(jìn)行澆筑。澆筑后無(wú)需振搗，即可實(shí)現(xiàn)自密實(shí)，填充效果好?；炷恋谋盟秃蜐仓^(guò)程應(yīng)保持連續(xù)性，為利于氣泡排出，適當(dāng)放緩鋼格室混凝土澆筑速度。自密實(shí)混凝土澆筑的最大水平流動(dòng)距離不宜超過(guò)7m，最大傾落高度不宜大于9m，大于9m時(shí)，應(yīng)采用串筒、溜槽、溜管等輔助裝置進(jìn)行澆筑。

4.8 高性能自密實(shí)混凝土養(yǎng)護(hù)

綜合考慮自密實(shí)混凝土的性能、現(xiàn)場(chǎng)條件、構(gòu)件特點(diǎn)、技術(shù)要求、施工操作等因素制定養(yǎng)護(hù)方案。由于混凝土澆入鋼混結(jié)合部后幾乎處于密封狀態(tài)，基本不需要特殊養(yǎng)護(hù)，鋼箱梁孔處外露的混凝土需采用常溫保濕養(yǎng)護(hù)，澆筑完畢后應(yīng)立即進(jìn)行覆膜并用土工布覆蓋，避免表層失水造成開裂，土工布應(yīng)經(jīng)常灑水，保持濕潤(rùn)。養(yǎng)護(hù)時(shí)間不得少于14d。

5.結(jié)語(yǔ)

結(jié)合自密實(shí)混凝土、纖維混凝土及高性能混凝土相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及文獻(xiàn)，自主研發(fā)了100MPa級(jí)高性能自密實(shí)混凝土，工作性能及力學(xué)性能均滿足設(shè)計(jì)要求，且28d齡期時(shí)收縮低于400με。100MPa級(jí)高性能自密實(shí)混凝土可解決鋼混結(jié)合段混凝土難振搗、易收縮脫粘等難題，在鋼混結(jié)合段的成功應(yīng)用可為類似項(xiàng)目提供參考。