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        HPE 工法在惠城南站交通樞紐工程中的應(yīng)用

        2022-10-08 01:26:56黃曉東關(guān)基燦奉富強
        廣東建材 2022年9期
        關(guān)鍵詞:泌水緩凝劑工法

        李 霖 黃曉東 奉 勇 關(guān)基燦 奉富強

        (1 惠州市正大混凝土有限公司)

        (2 科之杰新材料集團(廣東)有限公司)

        (3 惠州市創(chuàng)興達(dá)建材有限公司)

        1 項目簡介

        廣汕鐵路惠城南站交通樞紐工程,位于惠州市三棟鎮(zhèn),路線總長約12.6km,其中橋梁長度約為2.3km、含金山大道南段與沿線道路相交的三座立交,即體育南路立交、明德路立交、宏達(dá)路立交,一座站前落客匝道,以及金山大道南段沿線的三座人行過街天橋、兩座過河箱涵,一座跨河橋。

        該交通樞紐及宏達(dá)路地下過街通道位于北廣場及宏達(dá)路下方,地面四層,地下兩層,采用鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)??偨ㄖ娣e約9.47 萬m2,其中北廣場綜合交通樞紐地下建筑面積約5.48 萬m2,地上建筑面積約3.46 萬m2;宏達(dá)路地下過街通道建筑面積約0.53 萬m2。

        2 HPE 工法原理

        HPE 工法是通過HPE 液壓垂直插入機機身上液壓垂直插入裝置,在工程樁混凝土初凝前,將底端封閉的鋼管柱垂直插入支承樁混凝土中,直到插入至設(shè)計深度。鋼管柱被垂直吊起到液壓插入機上,固定在液壓插入機中,然后由上下液壓垂直插入裝置同時驅(qū)動,將鋼管柱垂直向下插入。鋼管柱固定后,按照從下到上的順序依次松開液壓定位器,再由液壓垂直插入裝置同時將鋼管柱向下插入混凝土中。重復(fù)上述步驟,直至插入到設(shè)計深度要求[1]。

        3 超緩凝混凝土試驗

        3.1 原材料

        ⑴水泥:水泥采用同一水泥廠商生產(chǎn)的水泥。本工程采用光大P.O42.5R 水泥,28 天抗壓強度49.9MPa,其物理性能見表1。

        表1 水泥物理性能

        ⑵粉煤灰:粉煤灰采用采用F 類Ⅱ級電廠灰,密度為2.46g/㎝3,需水量比95%,28 天活性達(dá)78%。

        ⑶砂:選用級配良好水洗機制砂,表觀密度為2720㎏/m3,細(xì)度模數(shù)2.7,含泥量為0.6%,泥塊含量0.2%。

        ⑷碎石:選用三亞石場碎石,級配良好,粒徑在5~25mm,含泥量不大于1%,表觀密度為2700㎏/m3,含泥量為0.2%,泥塊含量0.1%,壓碎指標(biāo)9.7%。

        ⑸外加劑:科之杰牌高效減水劑,含固量≥15%,混凝土減水率≥25%。

        ⑹混凝土緩凝劑:科之杰牌混凝土緩凝劑,含固量9%。

        ⑺阻銹劑:采用符合標(biāo)準(zhǔn)的阻銹劑。

        ⑻水:本項目采用自來水。

        3.2 配合比設(shè)計及性能

        根據(jù)現(xiàn)有的C40 水下混凝土配合比,調(diào)整凝結(jié)時間達(dá)到初凝不小于36 小時,采取的方式是外摻混凝土外加劑中的緩凝劑,采取這種方式的優(yōu)點是能根據(jù)實際天氣和氣溫進(jìn)行調(diào)整用量,也能根據(jù)工程樁的施工時間來進(jìn)行調(diào)整,達(dá)到合適的凝結(jié)時間,以滿足實際施工需要。經(jīng)過大量試配驗證,最終確定配合比,達(dá)到了設(shè)計要求?;炷僚浜媳燃靶阅芤姳?、表3。

        表2 混凝土配合比

        表3 混凝土性能

        3.3 試驗難點分析及對應(yīng)措施

        3.3.1 凝結(jié)時間長導(dǎo)致的混凝土表面滯后泌水問題

        初凝時間不小于36 小時的超緩凝混凝土,需要控制混凝土的滯后泌水及坍落度反增情況。該試驗也曾出現(xiàn)滯后泌水問題,而且泌水時間點在混凝土出機兩個小時后,且是以散點分布的泌水,此時混凝土表面已經(jīng)結(jié)皮,但是仍有泌水情況出現(xiàn)。

        解決此問題的關(guān)鍵在于混凝土的密實度、保坍性與保水性的平衡?;炷帘砻娼Y(jié)皮后仍泌水,主要時結(jié)皮層以下的自由水基團偏多,自由水基團沖擊表面結(jié)皮層后通過毛細(xì)通道泌到表面,從而表現(xiàn)為個別散點的泌水。通過大量試驗調(diào)整,以提高混凝土緩凝劑含固量降低摻量,提高外加劑保水劑用量的方式找到這個保坍和保水的平衡點,并且把混凝土用水量降低,增加混凝土的密實度和粘度,從而達(dá)到不泌水的理想狀態(tài)。

        3.3.2 緩凝劑內(nèi)摻法與外摻法分別對混凝土控制的差異問題

        在試驗初期,先是使用內(nèi)摻法進(jìn)行超緩凝混凝土試驗,效果也比較理想,初凝結(jié)時間能達(dá)到36 小時。但是隨著試驗的進(jìn)行,發(fā)現(xiàn)內(nèi)摻法進(jìn)行該試驗會出現(xiàn)一個問題,就是摻量的敏感性比較高,當(dāng)混凝土緩凝劑摻量高0.1%~0.2%時,凝結(jié)時間明顯偏長比較多,且泌水的情況頻繁出現(xiàn)。這樣的情況會導(dǎo)致生產(chǎn)上出現(xiàn)一個現(xiàn)象,當(dāng)天氣或者溫度變化導(dǎo)致?lián)搅孔兓瘯r,混凝土的泌水幾率會大幅上升,出現(xiàn)不可控現(xiàn)象。

        經(jīng)過試驗分析后,決定采用混凝土緩凝劑外摻法進(jìn)行該試驗。采用這種方式的優(yōu)點在于可調(diào)性強,敏感性低,能根據(jù)天氣、溫度、材料進(jìn)行混凝土緩凝劑的用量調(diào)整,達(dá)到實際施工要求。

        3.3.3 試驗?zāi)M施工的環(huán)境條件進(jìn)行凝結(jié)時間的有效測定

        由于樁下的水溫不確定,因此在進(jìn)行試驗期間,有效的凝結(jié)時間評價方式是很重要的環(huán)節(jié)。經(jīng)過查閱我國的地溫梯度的分布特征,了解到東南沿海地區(qū)的浙、閩、粵等省區(qū),地溫梯度多在2.5~3.5℃/100m 間,尤其在沿海地區(qū)的溫州、大浦、廣州一線以東地區(qū),多為3℃/100m 以上的地溫梯度分布區(qū)。因此了解到底下溫度實際是與空氣中溫度接近,但是水溫會比空氣低。因此采取的模擬方案為在恒溫養(yǎng)護(hù)室內(nèi),將已成型的試塊覆膜后放進(jìn)水池內(nèi),因此采取這種評價方式來測定超緩凝混凝土試驗?zāi)Y(jié)時間。

        3.3.4 水泥溫度對凝結(jié)時間的影響

        試驗熱水泥跟常溫水泥分別對凝結(jié)時間的影響,熱水泥溫度約為60℃。在試驗中,發(fā)現(xiàn)水泥溫度對混凝土外加劑摻量有一定影響,跟常溫水泥相比,普遍存在外加劑摻量偏高情況。因此試驗采用固定混凝土緩凝劑用量情況下,等擴展度對比常溫水泥與熱水泥的凝結(jié)時間有沒有差異。數(shù)據(jù)表明,在混凝土緩凝劑等用量情況下,熱水泥的外加劑摻量比常溫水泥高0.2%,二者坍落度性能一致,凝結(jié)時間幾乎無影響。其凝結(jié)時間見表4。

        表4 水泥溫度對混凝土凝結(jié)時間影響

        4 超緩凝混凝土澆筑

        4.1 生產(chǎn)前準(zhǔn)備

        固定囤積一定數(shù)量同一供應(yīng)商的生產(chǎn)原材料,并且在生產(chǎn)前準(zhǔn)確測定砂石原材料的含水率,定時監(jiān)測其含水率波動。

        使用專用攪拌車運輸該項目的混凝土,裝料前清空車內(nèi)多余積水,避免材料波動導(dǎo)致的混凝土狀態(tài)變化。工地現(xiàn)場協(xié)調(diào)好車輛調(diào)度,最大限度縮短澆筑時間,增加后續(xù)插入鋼管柱環(huán)節(jié)的富余時間。

        為了保證鋼管柱定位的精確度和垂直度,工作場地須鋪設(shè)鋼筋板進(jìn)行硬化地面,并且在澆筑完成后,必須馬上進(jìn)行清理,以確保HPE 液壓垂直插入機就位及定位的準(zhǔn)確性。

        對于方量比較大的工程樁,跟現(xiàn)場施工人員溝通,須盡量創(chuàng)造足夠的場地進(jìn)行兩車同時卸料,節(jié)約澆筑時間。

        4.2 混凝土開盤及澆筑

        保持混凝土專線生產(chǎn),盡量降低原材料波動及各項因素的影響,保障混凝土穩(wěn)定性。生產(chǎn)時,應(yīng)在混凝土開盤進(jìn)行狀態(tài)鑒定,出廠取樣觀察坍落度等各方面指標(biāo),滿足性能后才能進(jìn)行后續(xù)生產(chǎn)。

        混凝土到現(xiàn)場后,每車必取樣觀察混凝土性能狀態(tài),檢測坍落度,性能合格后方能澆灌,同時取樣成型試塊,成型的試塊用密封袋密封置于陰涼處觀察凝結(jié)時間。

        4.3 HPE 工法施工

        用吊機把鋼管柱吊放至HPE 液壓垂直插入機內(nèi),由HPE 液壓垂直插入機固定鋼管柱,測定鋼管柱垂直度。開始下放鋼管柱時,可依靠鋼管的自重下降,鋼管柱會自由下沉到孔內(nèi)一定深度,當(dāng)孔內(nèi)浮力大于鋼管柱重力時,經(jīng)液壓進(jìn)行加壓后,鋼管柱受力下沉,直至鋼管柱插入混凝土設(shè)計深度。等待混凝土終凝后就可以撤除液壓機施加的壓力[2]。

        5 結(jié)語

        通過混凝土緩凝劑與高效減水劑的搭配,讓HPE 工法中的超緩凝混凝土凝結(jié)時間可控,并且可根據(jù)工程樁的樁徑大小、施工時間、天氣、溫度等情況進(jìn)行調(diào)整,初凝時間控制在36~40 小時,易于生產(chǎn)控制,靈活度高。而且HPE 工法不需要埋設(shè)外鋼管套,降低施工成本,縮短施工工期,值得推廣。

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