自密實微膨脹鋼管混凝土配合比設計

0自虛實混凝土的應用價值在低粘度比以前更有效的情況下，合理使用自助劑和粉煤灰等活動混合材料，優化混凝土集土料的等級配置，提高混凝土固產量，比一般高流動混凝土的流動性好，具有良好的流動性和抗侵蝕性。自密實混凝土在施工中僅靠自重就能填充到復雜模型的各個角落,具有均勻自密實成型性能,同時,硬化后具有優良的力學性能和耐久性能。自密實混凝土為改善和解決過密配筋、薄壁、復雜形體等振搗困難的工程施工條件帶來了極大方便。將自密實微膨脹混凝土技術與鋼管混凝土技術結合起來,對方便鋼管混凝土的施工、確保工程質量、降低工程成本,具有重要的意義。由于鋼管混凝土具有承載力高、塑性和抗震性能好、經濟效果顯著及施工方便等突出優點,非常適合用作拱式體系橋梁的拱肋。1混凝土澆筑及頂升系統某中承式鋼管混凝土拱橋全長606m,結構為剛性拱柔性系桿結構,主跨每榀鋼管拱肋斷面采用4根?900mm鋼管組成空間桁架結構,拱肋高4.6m,拱肋寬2.6m,每根鋼管內每隔1m設有一加強肋板,4根主鋼管通過橫向綴條、隔板和腹桿連接,并在2綴條間和鋼管內都灌注50號微膨脹混凝土。鋼管內的混凝土采用泵送(一泵到頂),施工時采用兩側對稱泵送連續由下向上頂推的頂升施工技術,最大泵送高度約54m。結合大橋的現場施工條件,根據設計要求,參照其他鋼管混凝土拱橋對混凝土的要求,確定混凝土配制要求如下:1)混凝土設計強度等級為C50,施工配制強度為60MPa;2)混凝土必須具備早強性能,3d混凝土達到設計強度的80%以上;3)混凝土應具有較好的緩凝性,初凝時間不小于12h;4)泌水率低、流動度高,便于混凝土自動擴展填充,在泵送頂升的全過程中混凝土始終保持良好的可泵性;5)出料時,坍落度不小于230cm,進入弦管時(出料后3h),不小于210cm;6)混凝土具有收縮補償性,其微膨脹率能基本補償收縮率。2自致密微擴張管混凝土的制備2.1充填料的制備水泥采用P.O52.5級水泥。砂采用Ⅱ區級配中粗河砂,細度模數為2.6,其松散堆積密度是1610kg/m3,緊密堆積密度1785kg/m3,表觀密度2575kg/m3,含泥量為1.3%,泥塊含量為0.3%,屬Ⅱ類砂,有機物含量合格。碎石采用5～25mm連續級配,其松散堆積密度1500kg/m3,緊密堆積密度1715kg/m3,表觀密度2710kg/m3,含泥量為0.7%,泥塊含量為0.2%,片狀顆粒含量5%,壓碎指標13%,屬Ⅱ類石。外加劑采用JM-SCC復合型外加劑。采用天然河水。2.2混凝土性能測試方法混凝土配合比設計參照JGJ55-2000《普通混凝土配合比設計規程》、GB50119-2003《混凝土外加劑應用技術規范》進行,混凝土工作性能和力學性能依據CB/T50069-2002《普通混凝土力學性能試驗方法》進行。2.3混凝土性能試驗研究依照有關經驗和現有材料,先試配10組混凝土,然后,根據試配結果調整配合比。試配試驗研究了水灰比、砂率和外加劑含量的變化對混凝土性能的影響。分別對試配的混凝土拌合物工作性能和混凝土的力學性能進行了一系列試驗。為了滿足大橋鋼管混凝土拱結構設計和施工的要求,在上述10組配合比中,從經濟性和工作性等各方面來看,其中一組的配比最能滿足要求,但是從力學性能來看,又是另一組最能滿足施工要求。2.4混凝土力學性能根據實際情況,決定調整外加劑中減水劑和保塑劑等成分的比例,并適當調整配合比,對此配合比(表1)進行了進一步的試驗研究。從表1分析,第2組混凝土拌合物具有很高的流動性,且具有良好的保水性和粘聚性,坍落度經時損失很小,能較好地滿足鋼管混凝土拱的泵送施工,推薦使用。力學性能試驗結果見表2。各齡期3組的強度均能滿足要求,其中,第2組立方體標準試件3d抗壓強度能達到設計強度的87.8%,7d能達到設計強度的106.4%,28d達到設計強度的124.4%,混凝土后期強度增長穩定。結合表1混凝土拌合物的工作性能,推薦使用第2組作為現場施工時的配合比。2.5最終施工成本的組合最終配合比見表3。3管道混凝土泵壓技術3.1泵壓混凝土的質量鋼管拱泵壓混凝土,即以鋼管作為外模板,進行混凝土的澆筑,最終形成鋼管—混凝土結構共同受力。由于鋼管對混凝土的約束作用(套箍力),其承載力是鋼管與混凝土兩者承載力之和的1.2倍以上。因此,泵壓混凝土的質量直接影響結構的受力安全。本次泵壓鋼管混凝土,采用“一泵到頂、多點導入”的泵壓工藝,即在鋼管拱兩個拱腳同時泵壓混凝土,混凝土由下向上頂升充滿鋼管,在拱頂會合,并由拱頂的增壓排漿管排出砂漿及雜物,直至出現新鮮混凝土。為了避免施工中拱腳泵入點壓力過大,在主拱1/3矢高及2/3矢高處對稱設置第二級和第三級泵入點。一旦拱腳泵入點泵送壓力超過16MPa(設備最高出口壓力),立即通過備用泵管將拱腳泵入點轉移至第二級或第三級泵入點處,繼續泵壓,直至結束。3.2輸送泵設備配備3臺泵送設備。每個拱腳配備一臺,并有一臺備用。一旦施工過程發生機械故障,即刻進行設備更換。3臺輸送泵型號為HBT85E,理論輸送量85m3/h,最大出口壓力16MPa,功率161kW,揚程250m?；炷涟韬显O備為雙臥軸攪拌站,每小時拌制混凝土180m3。混凝土輸送罐車共8輛,每次輸送混凝土10m3,均可滿足施工要求。3.3泵壓混凝土生產3.3.1橫向位移檢測1)鋼管拱橫橋方向上、下游各設置2道纜風繩,精確調整拱軸線至設計位置,鎖死纜風繩,防止泵壓混凝土過程中由于不平衡受力導致拱發生橫向位移。2)在每根鋼管3級泵入點處水平焊接進料導管,導管上帶有截止閥防止混凝土倒流。將拱腳處進料導管與地面輸送泵連接。3)在主拱上每12m左右切割一直徑12mm的排氣孔,并在上面焊接螺母并擰上螺桿。在拱頂處焊接一個直徑150mm,高2.0m增壓排漿管。3.3.2泵壓上下弦框架鋼管拱主拱肋上、下游泵壓順序如圖1所示。先泵壓下游下弦綴板混凝土,再泵壓下游下弦鋼管,接著泵壓上游下弦綴板,然后壓注上游下弦鋼管。最后,依次泵壓下游上弦和上游上弦。3.3.3混凝土泵壓及泵送系統由于綴板在拱腳處被拱上系桿箱隔開,因此,系桿箱下部6m范圍綴板利用輸送泵壓注混凝土,然后,使用附著振動器將混凝土振搗密實。系桿箱以上部分采用直接泵壓。為了防止綴板鼓脹變形,當混凝土面超過第二級泵入點2m時,拱腳泵入點停止泵送。將輸送泵導管接長,與第二級泵入點連接牢固,繼續泵壓混凝土。待混凝土面超過第3級泵入點2m時,再次將輸送泵導管接長至第3級泵入點繼續泵壓,直至混凝土從拱頂增壓排漿流出,完成綴板混凝土的泵壓。3.3.4混凝土壓注及泵壓壓注鋼管混凝土泵壓流程為:安裝泵壓設備→打開截止閥→擰開排氣孔螺栓→泵送砂漿→泵壓混凝土→增壓管排漿→關閉閘板→拆除泵管→沖洗鋼管拱表面。開始泵壓混凝土時,先泵壓2m3同標號砂漿,用以密封泵管接縫和潤滑管壁,減少混凝土與鋼管之間摩阻力,使混凝土順利頂升。砂漿泵送完成后,即連續壓注C50微膨脹緩凝混凝土。壓注過程中,保持緩慢、均勻、對稱的原則。隨時用錘擊法了解混凝土面的高程,并隨時調整兩個拱腳的泵壓速度。使兩端混凝土面高差保持在1m范圍以內。在混凝土面到達排氣孔位置后,待空氣排完,水泥漿冒出時,擰上螺栓,直至混凝土到達拱頂。在混凝土接近拱頂時,嚴格控制兩側泵壓速度。防止一側混凝土倒流至另一側,造成另一側混凝土中夾雜砂漿及雜物,影響泵壓質量。待砂漿全部排出增壓排漿管后,兩側輸送泵同時停頓3～5min。再泵送混凝土,如此反復3次,完成鋼管混凝土泵壓。鋼管混凝土泵壓采用從拱腳一次泵送到頂的工藝,中途不考慮更換泵入點。第二級和第三級泵入點作為備用。只有在出現管內阻力過大、混凝土流動性降低等特殊情況導致的輸送泵出口壓力超過設備最大出口壓力時