文档介绍：客运专线现浇箱梁高性能混凝土施工技术
一、前言
由于大跨、高层、海洋、军事工程混凝土结构的发展对混凝土提出的更高要求,以及处在恶劣环境下既有混凝土建筑不断劣化、退化导致过早失效、退役甚至出现恶性事故造成巨大损失的严重恶果,20世纪90年代前后提出了高性能混凝土的概念。高性能混凝土是以耐久性作为设计首要技术指标通过选用各种优质原材料和添加剂的基础上优化混凝土配合比,提高混凝土的各项性能采用现代混凝土技术制作的混凝土。具有施工性能优良、耐久性好、维护费用少、使用期限厂等特点,是混凝土发展的方向。
2001 年开工建设的青藏铁路工程首次大规模采用了耐久混凝土技术。在耐久混凝土技术的推广和应用方面取得了可喜的成绩。随着中国高速铁路网的构建,客运专线铁路的开工建设,高性能混凝土在客运专线混凝土工程中首次全面推广使用。明确提出使用寿命100年。
客运专线双线简支箱梁为单箱单室等高度预应力混凝土结构,、、、梁重880吨。是随着客运专线建设首次使用的大型预应力混凝土箱梁,因施工环节多,控制难度大,多采用预制方式施工,原位现浇施工采用较少。
中铁二十二局集团承建的石太客运专线冶河特大桥、小寨大桥、黑水坪大桥工程,采用下形式移动模架原位现浇箱梁73孔,通过聚羧酸减水剂与粉煤灰、磨细矿渣粉掺合料双掺技术配制的C50级高性能混凝土,其施工性能、力学性能、耐久性能优良,解决了现场施工技术难题,经济效益与社会效益显著。
二、配合比设计
1、高性能混凝土配制原理
根据吴中伟院士对高性能混凝土的定义,高性能混凝土是一种新型高技术混凝土,是在大幅度提高普通混凝土性能的基础上,采用现代混凝土技术,选用优质材料,在严格质量管理条件下制成的;除了水泥、水、骨料外,必须掺加足够数量的掺合料和高效外加剂,且水胶比较低;针对不同用途要求,高性能混凝土对下列性能有重点地予以保证:耐久性、工作性、适用性、强度、体积稳定性及经济性,但应以耐久性作为设计的主要指标。高新能混凝土和传统的普通混凝土相比有以下几个特点:
(1)、原材料上,除了常规的水泥、水、砂、石四种材料外,必需使用化学外加剂和矿物细掺料六种必不可少的材料,而且后两种可以是一种也可以是多种复合,这在选材上就要求与水泥具有良好的相容性,多种的外加剂之间(或细掺料之间)要求合理匹配、具有叠加效应的效果;
(2)、配比上,为了适应高耐久、高强的要求,使用的是低用水量(小于180kg/m3),低水胶比(—),控制胶结材总量不大于500kg/m3;
(3)、性能上,具有高耐久性(抗渗、抗冻、抗蚀、抗碳化、抗碱骨料反应,耐磨等);良好的施工性(大流动,可灌性、可泵性、均匀性等);良好的力学性能,早强后强均高;良好的尺寸稳定性;合理的适用性与经济性等。
针对客运专线高性能混凝土要求使用寿命100年的特点,在高性能混凝土配制时突出耐久性设计,而要到达高耐久性,其核心是提高混凝土的密实性与阻断混凝土内部的连通孔。因此客运专线现浇箱梁高性能混凝土配制要达到以下几点:
(1)、选用优质原材料,尤其注重原材料中影响碱—骨料反应、钢筋锈蚀的化学成分不能超标,从而提高混凝土耐久性。
(2)、采用大掺量掺合料及粉煤灰、磨细矿渣粉双掺技术,首先混凝土掺入粉煤灰有以下四种功效:火山灰效应的增强作用、形态效应的减水作用、微集料效应的增密作用、稳定效应的益化作用。混凝土中掺入磨细矿渣可以取代部分水泥,可提高流动度,降低泌水性,降低混凝土粘度,早强相当,后强高耐久性好,另外将粗细不同种类的掺合料复合使用可以利用各自的特点,取长补短,各发挥各自的优势、优势互补,起到叠加效应。
(3)、选用国内先进聚羧酸系高效减水剂,减水率达30%左右,降低水胶比,同时调整合适的含气量,阻断混凝土内部孔隙,增加康冻性,提高混凝土耐久性。
(4)、采用全计算法配合比设计方法复核按《普通混凝土配合比设计规程》(JGJ55-2000)设计的配合比,水泥浆体与骨料体积比更为合理,混凝土砂率达到最佳,混凝土更密实,耐久性更好。
(5)、特别关注高性能混凝土的可泵性,泵送混凝土要求混凝土具有良好的抗分离性、与管壁的摩擦力小。但是高强度高性能混凝土粘度大、流动慢、与管壁磨阻大、泵压高,混凝土难以泵送,当泵送高度大时更是如此。因此必须增加混凝土流动性、降低混凝土粘度。根据高性能混凝土配制原理,造成混凝土流动性满、粘度大的主要原因是混凝土水灰比小,总胶凝材料用量大,水灰比是影响混凝土强度的最主要因素,在配合比设计中选定后不能随意调整,但在保持水灰比不变的条件下,降低总胶凝材料用量与用水量,配合调整混凝土的浆骨比,可以降低混凝土粘性,增加流动性。
2、原材料的选择
依据《铁路混凝土工程