摘要:通過對橋梁清水混凝土的研究,探討了清水混凝土配制的措施,提出了利用振動粘度系數控制橋梁清水混凝土工作性的方法,并在濱大高速公路工程應用中取得了良好的效果。
關鍵詞:清水混凝土;聚羧酸;振動粘度系數;工作性
中圖分類號: U444 文獻標識碼: B
1 引言
近幾年,隨著國家投資重點向基礎設施建設的轉移,高速公路建設步伐加快,橋梁作為高速公路建設中的重要組成部分,其內實外美的要求越來越受到人們的關注。隨著二十世紀九十年代以后優質大鋼模板在橋梁工程中的應用,以及人們對路橋混凝土耐久性認識的提高,在橋梁建設過程中,現場能用眼睛確認的混凝土的外觀質量受到格外的重視,要求混凝土達到免抹灰、免裝飾、光潔如鏡、高質清水的效果。筆者對近幾年施工的橋梁混凝土的外觀進行了調查,發現盡管多數施工單位在橋梁墩柱、蓋梁、以及護欄等部位施工過程中采用了優質鋼模板、好的脫模劑以及精益求精的施工工藝,但混凝土拆模后蜂窩麻面、水線、魚鱗斑等缺陷仍很難避免?；炷林械拇髿馀菔钱a生蜂窩麻面的主要原因。因為即使是未摻外加劑的混凝土,也有0．5% —2%的含氣量。而施工人員為了排出氣泡往往會加大振搗力度,這樣又容易形成“過振”,造成粘度小,易離析泌水的混凝土過振后固體顆粒急劇沉降、水分上浮,再加上模板密封性良好,就形成了水線、魚鱗斑等,如果模板密封性不夠好,則易出現“露骨”現象,從而嚴重影響混凝土的外觀質量。
1 清水混凝土的配制研究
橋梁清水混凝土的配制路線思路:既要使混凝土自身具有良好的易密性和排氣能力,又要有足夠的抗離析泌水的能力。目前,國內已有橋梁清水混凝土施工成功的先例,但對清水混凝土試驗方法的研究尚未發現成熟的報道,也沒有發現指導性非常強的清水混凝土的室內試驗評價方法,因此需要通過室內試驗簡單、快捷、經濟的評價混凝土的性能。結合濱大高速公路濱州互通K5 + 168立交匝道橋墩柱混凝土的施工,參考以往橋梁墩柱施工配比,做了大量的室內試驗及生產性試驗驗證。
1. 1 第一階段試驗
首先采取將新拌混凝土裝入15 ×15 ×15cm的試模,放在標準震動臺上,模擬高頻振搗棒的振動能量,震動一定的時間,拆模后比較各種混凝土側面上直徑大于1mm氣泡的個數,以檢驗其易密性和排氣能力;同時通過標準試驗方法檢驗各混凝土離析泌水的性能。先后對不摻外加劑、摻加萘系、氨基磺酸鹽系、密胺系、改性木質素磺酸鹽系、聚羧酸鹽系不同類型和不同廠家生產的外加劑進行了一系列試驗,并在施工現場作了生產性試驗驗證。結果發現:盡管盡量模仿施
工現場的情況,但用震動臺和大試模的試驗方法仍然難以模擬施工現場大鋼模與高頻振搗棒的情況,且室內單臥軸攪拌機與攪拌樓雙臥軸攪拌機攪拌方式、時間和容量等都有較大差異,從而導致室內試驗結果往往與工程實際效果差別很大,甚至大相徑庭。
通過第一階段的試驗,得出了關于橋梁清水混凝土配制方面一些有重要意義的結論: ( 1)不摻外加劑的混凝土也有015% —2%的含氣量,而且和易性較差,坍落度損失較快,不適宜橋梁墩身清水混凝土的施工。即使摻加了好的礦物摻和料,仍然達不到預期的效果;對于泵送施工的清水混凝土,不摻外加劑更是無法實現。( 2 )改性木質素磺酸鹽系列外加劑減水率較低, 混凝土坍落度損失較快, 和易性較差,加入適當引氣劑后試驗效果仍不理想。( 3)氨基磺酸鹽系和密胺系外加劑穩定性較差,混凝土容易泌水,也不適宜配制清水混凝土。( 4)萘系減水劑減水率高,性能穩定,工藝成熟,與水泥適應性好,采用不同廠家的萘系外加劑進行試驗,找出了幾種能使混凝土具有坍落度保持好, 拌和物和易性好, 無離析、泌水的外加劑。但生產性試驗及以往的施工經驗中發現:萘系減水劑抗離析能力差,混凝土拆模后經常發現水線、魚鱗斑等現象,影響混凝土的外觀質量。( 5)通過反復試驗及對多棵試驗墩柱的觀察,聚羧酸系減水劑具有獨特的優點: 該外加劑與水泥有相對更好的相容性,即使在摻量較低時也能使混凝土具有高流動性,同時還有相當的減水和增稠效果,混凝土分層和泌水現象得到較大改善,抗離析能力大大提高。同時,對于低水膠比具有低黏度和較好的坍落度保持性能,因此,非常適宜清水混凝土的配制。( 6)為提高混凝土的和易性,增加混凝土的光潔度,對C30墩柱等混凝土宜摻加Ⅱ級粉煤灰或細度在4000—5000cm2 / g的礦渣粉。Ⅰ級粉煤灰和超細礦渣粉對混凝土的排氣不利。粉煤灰的摻量不宜過高,過高會影響混凝土表面強度。( 7)混凝土的配制宜采用普通硅酸鹽水泥,礦渣硅酸鹽水泥配制的混凝土容易泌水。同時,砂率不宜過大。
1. 2 第二階段的試驗
我們引入公路水泥混凝土路面滑模施工中“混凝土拌和物振動黏度系數試驗方法”,用于控制混凝土拌和物易密性和排氣能力以及抗離析能力,優化混凝土配合比。事實證明:這一試驗方法用于橋梁清水混凝土是切實可行的。橋梁清水混凝土施工前,應首先根據具體的施工方案,確定混凝土拌和物的最佳工作性及允許范圍,不得超出。其工作性應包括: 振動粘度系數、坍落度、坍落度損失值、擴展度等。保證橋梁清水混凝土施工最佳工作性及其穩定性也是其獨特的工藝要求。
由于高速公路橋梁墩柱結構形式簡單且高度不大,混凝土用量也不很大,大都采用立?；炷连F澆施工,吊斗混凝土喂料方式澆注。為了便于施工,濱州互通K5 + 168 立交匝道橋混凝土現場坍落度要求80—100mm。通過一系列的試驗確定了C30 墩柱配合比及拌和物工作性指標,見表1。
采用控制混凝土振動粘度系數法控制混凝土拌和物的工作性,濱州互通K5 + 168立交匝道橋墩柱施工完畢后取得了良好的效果。
2 K5 + 463立交橋清水混凝土的配制
濱州互通立交位于濱大高速公路K4 + 570—K5+ 600 范圍內,與國道220 線相交,主線交叉樁號為K5 + 463,基于其重要性,對混凝土施工質量提出了更高的要求。根據清水混凝土施工方法“C30墩柱采用吊斗現澆施工, C50箱梁采用泵送施工”,制定出了混凝土拌和物的最佳工作性及允許范圍,見表2、表3。
為了確保清水混凝土的效果能夠實現,通過限制混凝土拌和物的最大振動粘度系數和最小坍落度,保證混凝土的易密性和良好的排氣能力;通過限制混凝土的最大坍落度和最小振動粘度系數來保證混凝土拌和物的抗離析泌水的能力;同時通過控制泵送混凝土的壓力泌水率來滿足泵送施工的要求。
所用原材料情況如下: C30混凝土水泥采用齊銀水泥廠生產的牛山牌P. O32. 5R 水泥, 品質符合GB175—1999要求; C50混凝土水泥采用山東鋁業公司生產的P. O42. 5R水泥,品質符合GB175—1999要求;碎石:采用淄博四寶山石料廠生產的5—25mm連續級配碎石,品質指標符合JGJ55—93;砂采用萊蕪大汶河中砂,品質指標符合JGJ55—92;粉煤灰采用萊城電廠Ⅱ級粉煤灰,品質指標介與Ⅰ、Ⅱ級灰之間;外加劑采用上海產聚羧酸鹽系外加劑A。試驗及施工所用配比見表4。
施工過程中,混凝土拌和物和易性好,無離析、浮漿等現象。振動粘度系數始終在混凝土最佳工作性范圍內,對混凝土振搗排氣非常有利,而且抗振搗能力大大加強,幾乎沒有發現因為“過振”而出現的“水線、魚鱗斑”,有效的保證了混凝土的外觀質量。
3 結語
(1)橋梁清水混凝土施工以前,應首先確定混凝土拌和物正確的檢驗評定方法。實踐證明:采用控制混凝土振動粘度系數的方法來控制混凝土拌和物的工作性,以優化混凝土的配合比是切實可行的?！ ?2)為增強混凝土拌和物的排氣能力以及抗振搗的能力,配制橋梁清水混凝土宜采用普通硅酸鹽水泥、聚羧酸系減水劑,同時宜適當的摻加粉煤灰或礦渣粉。
參考文獻:
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