华光潭大桥c50钢管混凝土配比设计及施工工艺

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1、华光潭大桥C50钢管混凝土配比设计及施工工艺徐茂芬１丁庆军2（1.江西省路桥工程有限公司）（2.武汉理工大学材料与工程学院）摘要：混凝土压注是钢管拱桥施工的关键工序，本文通过合理设计C50钢管混凝土配合比及施工工艺设计，保证了华光潭大桥钢管混凝土的顺利压注和钢管混凝土的质量。关键词：桥梁工程;钢管拱桥；钢管混凝土；配合比设计；施工工艺600前言近年来钢管混凝土拱桥在我国得到了广泛的应用，取得了良好的社会、经济效益。钢管混凝土的基本原理为：（1）与套箍混凝土相同，借助钢管对核心混凝土的套箍约束作用，使核心混凝土处于三向受压状态，从而使核心混凝土具有更高的抗压强度和

2、变形能力，提高承载力；（2）借助内填混凝土的支撑作用，提高钢结构的刚度，使拱桥整体稳定性大幅度提高。但是这种结构的完美组合必须是以钢管和混凝土紧密结合，共同承担荷载为前提的。因此研究核心混凝土的各项性能，尤其是混凝土的和易性和限制膨胀率非常关键。临安市华光潭大桥为中承式钢管混凝土拱桥，主跨跨径165m，矢跨比1／5，拱轴线为悬链线，拱轴系数m=1.3。桥梁的设计荷载标准为：汽车－20级，挂车－100，人群荷载：3.5kN/m2。主拱肋为竖哑铃形钢管混凝土，肋高3.2m，由上、下二根100cm的钢管通过中间腹杆联接而成桁架结构，拱肋内灌C50微膨胀混凝土。本文着重

3、研究C50微膨胀混凝土的配比设计及施工工艺。1钢管混凝土技术性能指标1．1力学性能混凝土强度等级达到C50；4天龄期的抗压强度达到设计强度的80%以上；施工试配强度≥+1.645，为混凝土设计强度，取5.0MPa，则≥58.3MPa；弹性模量≥3.6×104MPa。1．2工作性能混凝土出机坍落度≥220mm，3h坍落度损失应≤30mm，初凝时间≥20h。1．3混凝土的28天限制膨胀率应在2～4×10－4之间。1．4混凝土的和易性、可泵性良好，配合比满足钢管混凝土施工规范的要求。2钢管混凝土的强度及工作性能优化设计华光潭大桥的施工采取从两端拱脚一次顶升到拱顶的泵送

4、施工工艺，要求研制的混凝土不仅具有较高强度，而且还要有良好的工作性能，特别是泵送性能。因此从原材料的选择、配合比设计等方面对混凝土的工作性能和强度性能进行研究。2．1技术路线结合工作性能指标，采取如下技术路线：2．1．1掺配高效减水剂配制高强混凝土，水灰比是控制混凝土强度的重要参数。相同情况下水灰比越低则强度越高，但随之而来的水灰比越低施工越困难。为了达到降低水灰比又满足施工和易性的目的，掺配高效减水剂是一个简便可行的办法，高效减水剂掺量大小与强度增长率有关，掺量越大，减水效果越好。但由于减水剂都是表面活性剂，由表面活性剂的共性可知，当掺量超过某一极限值时，强度

5、增长率会由于减水剂过量而降低，而且高效减水剂用量过大还容易造成混凝土离析泌水，另外也不经济。配制中将主要选用性能较稳定的萘系高效减水剂和聚羧酸系高效减水剂，其掺量通过试验来确定。2．1．2掺配磨细掺合料由于本研究的技术成果直接应用于华光潭大桥，根据设计要求该桥采用C50泵送混凝土，因此配制中采用的矿物掺合料主要为I级粉煤灰，用于改善泵送混凝土工作性能和降低水化热。2．1．3掺配保塑剂由于掺膨胀剂的高强混凝土坍落度损失较快，控制坍落度的经时损失问题，是保证混凝土工作性能的关键。在必要的情况下，采取掺配保塑剂的措施以控制坍落度的经时损失。2．1．4控制强度和膨胀之间

6、的协调发展目前膨胀混凝土主要是采用掺配膨胀剂的方法使之具有一60定的膨胀率，膨胀率的大小主要取决于膨胀剂的掺量。已有研究表明，随着膨胀剂掺量的增大，混凝土的限制膨胀率增大，但混凝土的自由强度却也随之下降，这就要求选择适当的膨胀剂和掺量，既达到设计要求的膨胀值，但不显著影响混凝土的抗压强度，并且在限制条件下，提高混凝土的强度。3钢管混凝土试配3.1水泥－高效减水剂相容性研究制备高强高性能混凝土的关键在于保证其流变性能良好、满足施工和易性要求的前提下要采用尽量低的水胶比。为达到这一目的，除了必须选择优质的原材料外，关键问题是采用相容性良好的水泥与高效减水剂。目前，虽

7、然高效减水剂已经得到了广泛的应用，但是同一种高效减水剂与不同水泥间的相容性存在着显著差异，表现为：虽然水泥和高效减水剂的质量都符合国家标准，但配制出的混凝土在同一水胶比下的初始工作度差异却很大，坍落度损失快，在满足工作度的条件下水胶比难以降低，即使高效减水剂的掺量较大，混凝土仍表现出工作性能不良。对此针对临安市华光潭大桥使用的海螺42.5＃普硅水泥与近十种高效减水剂进行了相容性试验，初步认定深圳市苍锐实业有限公司生产的SPP-hpg高效减水保塑剂、武钢浩源化学建材有限公司FDN-9001萘系高效减水剂与此种水泥具有良好的相容性。3.2膨胀剂的选择在试验中采用三种

8、膨胀剂进行对比，分别为：