王軍 管昱華

中鐵二局集團新運工程有限公司（610031）

大噸位預制箱梁混凝土配合比試驗研究

王軍 管昱華

中鐵二局集團新運工程有限公司（610031）

依托余慈高速公路項目，結(jié)合大噸位預制箱梁混凝土施工特點，開展混凝土配合比適配、水化熱溫度測試以及力學性能試驗測試等研究，優(yōu)化混凝土配合比，保證施工質(zhì)量。

大噸位；預制箱梁；水化熱；配合比；力學性能

0 引言

近年來,大噸位預制箱梁以其結(jié)構(gòu)剛度大、整體性好、工程質(zhì)量可控及快速施工等技術(shù)特點在高速公路的建設中得到了較為廣泛的應用。但是大噸位預制箱梁截面尺寸大，水泥用量多，容易導致混凝土溫度過高，箱內(nèi)外溫差較大，從而產(chǎn)生早期裂縫，影響結(jié)構(gòu)的可靠性和耐久性[1-3]。

余慈高速公路項目除部分采用現(xiàn)澆整體箱梁外，大部分采用了工廠化分幅集中預制箱梁、梁上運梁、整孔架設的技術(shù)方案。預制箱梁主要包括35 m、32.5m、30m、27.5m四種標準跨徑，共774片。其中35m預制箱梁如圖1所示。

1 試驗概況

1.1 原材料性能

水泥采用42.5級普通硅酸鹽水泥，粉煤灰采用F類Ⅱ級及以上粉煤灰，礦渣粉采用S95級磨細礦渣粉，外加劑采用聚羧酸系高效減水劑ART-JR，細骨料采用天然河砂（中砂），粗骨料采用碎石。水泥、粉煤灰、礦渣粉、砂、石和減水劑等原材料進場后，均進行了委外檢測，各項性能指標均符合《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》（JTG/TF50-2011）的相應規(guī)定[4]。

1.2 試驗內(nèi)容

根據(jù)預制箱梁施工特點及相關(guān)要求，結(jié)合室內(nèi)試驗，優(yōu)選出兩組新配合比方案。為了驗證配合比優(yōu)化后的混凝土各項性能，開展抗壓強度、水化熱及抗裂性等相關(guān)工藝試驗。每個配合比混凝土各預留抗壓強度試件7組、彈模試件2組、抗裂試件1組,分別同條件下養(yǎng)護和標準條件下養(yǎng)護至試驗齡期。同時制作2個1.1m×1.1m×2m混凝土試塊進行早期水化熱溫度測試。

1.3 混凝土配合比設計

混凝土配合比在室內(nèi)試驗的基礎上，結(jié)合施工經(jīng)驗，進行了初步比選，優(yōu)選出的兩種配合比見表1[5]。拌合站開盤前，按規(guī)定要求對現(xiàn)場砂、石進行了含水率測試。在混凝土攪拌過程中，根據(jù)混凝土坍落度、和易性情況對用水量作適當調(diào)整，使混凝土的出機坍落度盡可能控制在160～200mm,入模坍落度控制在140～180mm。

表1 混凝土配合比設計(kg/m3)

圖1 35m預制箱梁立剖圖

圖2 混凝土水化熱溫度測點布置

2 試驗結(jié)果分析

2.1 混凝土拌合物性能測試

混凝土采用一臺180型強制式攪拌機拌合?；炷涟柚七^程中，觀察到攪拌機攪拌至80～90s，攪拌電流穩(wěn)定在28～30A范圍內(nèi)，說明機內(nèi)混凝土已基本攪拌均勻，因此，實際施工混凝土攪拌時間定為90～120s能夠滿足現(xiàn)場施工要求。

工藝試驗混凝土拌合物性能試驗結(jié)果見表2。其中初始坍落度和含氣量在混凝土出機后5min內(nèi)測試完成，30min坍落度和泌水率在混凝土出機靜置30min后測試。現(xiàn)場觀測混凝土拌合物色澤一致、均勻、和易性良好，說明優(yōu)化后的配合比較合適。

表2 混凝土拌合物性能指標

從混凝土拌合物性能指標測試結(jié)果可以看出，兩種配合比混凝土初始坍落度均在160～200mm，優(yōu)化前的混凝土30min坍落度經(jīng)時損失為25 mm，優(yōu)化后的混凝土30min坍落度經(jīng)時損失為15 mm，均未超過30mm/0.5h的范圍。混凝土拌合物的含氣量分別為2.1%和2.2%，滿足規(guī)范2%～4%的控制要求，因此，所選擇的配合比混凝土的拌合物性能均滿足施工需要，符合規(guī)范要求。

2.2 混凝土水化熱溫度測試

混凝土水化熱溫度測點布置見圖2。經(jīng)現(xiàn)場測試，出機溫度均在30℃左右。

圖3 混凝土（A01）6月20日溫度實測數(shù)據(jù)

圖4 混凝土（A01）6月21日溫度實測數(shù)據(jù)

圖5 混凝土（A02）6月20日溫度實測數(shù)據(jù)

圖6 混凝土（A02）6月21日溫度實測數(shù)據(jù)

從溫度實測數(shù)據(jù)可以看出，配合比A01配置的混凝土16～18h芯部溫度達到峰值，最高溫度約74℃,芯部和中部、中部和表層混凝土溫差均小于15℃,靠近表層混凝土(5cm)與表面混凝土溫差相對較大，為24～28℃。

優(yōu)化后的配合比A02配置的混凝土芯部經(jīng)過29～31h達到峰值，最高溫度為65℃左右,芯部和中部、中部和表層混凝土溫差均小于15℃,靠近表層混凝土(5cm)與表面混凝土溫差為13～18℃，溫差相對較小，滿足溫差控制要求。

2.3 混凝土力學性能測試

表3給出了兩種配合比混凝土抗壓強度在標準養(yǎng)護條件下和試驗條件下隨時間變化規(guī)律及28 d彈性模量，具體變化曲線見圖7和圖8。

表3 混凝土力學性能指標

從表3和圖7、圖8可以看出，標準養(yǎng)護下28 d強度達到66.2MPa和70.5MPa,達到設計要求。工藝試驗混凝土齡期相對較短，未到28d，但混凝土強度已達到設計要求。此外，兩種配合比混凝土彈性模量也滿足施工要求。

圖7 A01同條件和標準養(yǎng)護下強度變化

圖8 A02同條件和標準養(yǎng)護下強度變化

在混凝土抗裂性能工藝試驗中，每組抗裂試驗制作試件3個，經(jīng)觀察，均未發(fā)現(xiàn)有裂紋出現(xiàn)。模板拆除后，混凝土外觀光滑，表面無氣泡，未出現(xiàn)開裂等情況。

3 結(jié)論

按照優(yōu)化后的兩種配合比配制的混凝土拌合物坍落度、含氣量、泌水率等指標均滿足現(xiàn)場施工和規(guī)范要求?；炷翉姸仍鲩L較快，有利于預制箱梁預張、脫模等工藝要求。其中，A02配合比混凝土的早期水化熱溫度上升更為緩慢，溫度峰值及內(nèi)表面溫差相對較小，故選擇A02配合比作為最終生產(chǎn)配合比較為合適。

[1]張克勝.土木建筑工程中大體積混凝土結(jié)構(gòu)的施工技術(shù)分析[J].建筑與文化,2012(05).

[2]何星華,高小旺.建筑工程裂縫防治指南[M].中國建筑工業(yè)出版社,2005(10):10-13.

[3]袁勇.混凝土結(jié)構(gòu)早期裂縫控制[M],科學出版社,2004.

[4]JTG/TF50-2011.公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范[S].

[5]GTG55-2011.普通混凝土配合比設計規(guī)程[S].