无收缩混凝土配合比设计及施工控制

无收缩混凝土配合比设计及施工控制

——武广客运专线东湖特大桥112m提篮拱桥

陈昌杰李波

[摘要] 通过客运专线东湖特大桥112m提篮拱钢管混凝土的配合比设计及施工，阐述了无收缩混凝土的特点和施工过程的控制要点

[关键词] 客运专线提篮拱钢管混凝土配合比设计无收缩混凝土控制要点

1 工程概况

东湖特大桥位于武汉市洪山区森林公园内，主桥112m提篮拱梁全长116m，计算跨长112m，矢跨比为1:5，拱肋平面内矢高22.4m，拱肋采用悬链线线型。提篮拱桥系梁按整体箱形梁布置，采用单箱三室预应力混凝土箱形截面，桥面宽17.8m，梁高2.5m。提篮拱桥钢管内采用C55无收缩混凝土填充，混凝土弹性模量Ec=3.60×104MPa。

2 配合比设计

2.1 前言

客运专线混凝土结构的使用年限为100年，混凝土配合比设计理念应以高性能混凝土的耐久性作为主要指标，重点是在原材料的选配上。高性能混凝土是通过对原材料的优选和质量控制、配合比优化、生产过程的严格控制，使生产的混凝土拌合物具有良好的工作性，对于提篮拱钢管拱桥的混凝土而言，其自密实性有较高的要求；另外，还要求混凝土和钢管应具有良好的粘接，但还不能因为混凝土的膨胀而产生内应力，这就要求混凝土要具有合适的补偿收缩能力。由于钢管混凝土拱桥的施工加载顺序决定了混凝土应具有较高的早期强度和刚度，以确保拱肋的线性符合设计要求，结合高性能混凝土的特点，把7～14天的抗压强度、弹性模量作为试配的前期考核依据。

2.2 原材料的选择

2.2.1 水泥

对于高强度的高性能混凝土，要求选用低水化热、低碱水泥,试验选用湖北黄石华新

水泥股份有限公司生产的堡垒牌P.O52.5水泥。

表1 水泥性能指标

试验项目标准规定值试验结果试验项目标准规定值试验结果比表面积m2/kg ≥300 342 C3A含量% ≤8 7.76

SO3含量% ≤3.5 2.78 凝结时间

（min）初凝≥45 125 终凝≤600 200

CL-含量% ≤0.06 0.02 抗压强度

（Mpa）3d ≥23.0 27.2 28d ≥52.5 59.1

总碱含量% Na2O+0.658K2O ≤0.80 0.54 抗折强度

（Mpa）

3d ≥4.0 6.4

28d ≥7.0 9.1

2.2.2 砂

高性能混凝土要使用中粗砂，砂子以偏粗为好，另外，要严格控制砂中的细颗粒含量和有害物质含量，选用非碱活性骨料，试验选用湖北巴河河砂。

表2 砂性能指标

试验项目标准规定值试验结果试验项目标准规定值试验结果坚固性% ≤8 3.46 轻物质含量% ≤0.5 0.30

硫酸盐及硫化物

含量%

≤0.5 0.24 云母含量% ≤0.5 0.23

CL-含量% ≤0.02 0.01 有机物含量

颜色应不深于标准色比标准色浅

吸水率% ≤2 0.73 细度模数/ 2.8

含泥量% ≤2.0 0.6 泥块含量% ≤0.25 0

2.2.3 碎石

粗骨料应选用球形粒形、吸水率低、空隙率小、级配合理、质地均匀坚固的洁净碎石，并严格控制针、片状含量、含泥量、泥块含量，选用非碱活性粗骨料。试验选用湖北武穴郭冲石场5-20mm连续级配碎石，按二级掺配。

表3 碎石性能指标

试验项目标准规定值试验结果试验项目标准规定值试验结果

坚固性% ≤5 3.14 表观密度kg/m3/ 2710

SO3含量% ≤0.5 0.26 紧密密度kg/m3/ 1670

CL- 含量% ≤0.02 0.046 紧密空隙率

%

≤40 38

吸水率% ≤2 0.2 针、片状含量% ≤5 3.5

含泥量% ≤0.5 0.2 压碎指标值% ≤10 7.1

泥块含量% ≤0.25 0 岩石抗压强度MPa / 106 碱活性试验采用岩相法，没有发现骨料含有碱活性的矿物存在

2..2.4 粉煤灰

混凝土中加入粉煤灰，可改善混凝土的工作性能，降低干缩变形和水化热，减小水泥用量，提高混凝土的耐久性。粉煤灰要选产量稳定、性能稳定的电收尘原状灰。

试验选用湖北科能环保有限公司生产的Ⅰ级原状粉煤灰。

表4 粉煤灰性能指标

试验项目标准规定值试验结果试验项目标准规定值试验结果细度% ≤12 4.8 碱含量% / 1.07

SO3含量% ≤3.0 0.87 游离CaO含量% ≤1.0 0.26

CL-含量% ≤0.02 0.01 CaO含量% ≤10 3.84

烧失量% ≤3.0 2.8 含水率% ≤1.0 0.30

需水量比% ≤100 90 28天抗压强度比% ≥70 93

2.2.5 膨胀剂

膨胀剂应作为细掺料等量取代部分水泥，在高性能混凝土中掺入适量膨胀剂，可在约束条件下有膨胀而产生一定的自应力，以补偿水泥的干缩和由于低水胶比造成的“自生收缩”，并在限制条件下增长强度。试验选用江苏博特新材料有限公司生产的JM-ⅢC低碱型混凝土膨胀剂。

表5 膨胀剂性能指标

试验项目标准

规定值

试验

结果

试验项目

标准

规定值

试验

结果

细度≤12 6.7 MgO含量% ≤5.0 2.4

SO3含量% ≤3.5 2.78 凝结时间

(min)

初凝≥45 140

终凝≤600 216

CL-含量% ≤0.05 0.05 抗压强度

(Mpa)

7d ≥20 31.3

28d ≥40 44.6

总碱含量% Na2O+0.658K2O ≤0.75 0.67

抗折强度

(Mpa)

7d ≥3.5 6.2

28d ≥5.5 8.7