C40鋼管拱肋微膨脹混凝土的配製及應用
工程建設
作者：劉鬆慶
【摘要】本文介紹采用部分當地原材進行C40微膨脹混凝土配合比設計，優選配合比為鋼管拱肋泵送混凝土的施工創造條件，滿足了鋼管拱肋混凝土填充性設計要求，組織混凝土泵送施工並取得良好的效果。
【關鍵詞】鋼管拱肋 填充用微膨脹混凝土 配合比 應用
一、工程概況
西寧市新莊橋位於青海省西寧市城南新區，跨越南川河，連接西塔高速及西久公路的一座城市景觀橋梁，由東南大學設計，該橋為下承式係杆拱橋，橋梁全長87.76m，全寬在橋台40 m，跨中加寬到52m。橫向分兩個提籃式拱，每一個提籃拱有一根直立的直拱和一個斜置的斜拱組成。拱肋由按三角形排列的三根鋼管和綴板及加勁鋼板組成，直拱肋鋼管直徑為50cm，壁厚1cm，截麵高度為1.8m，截麵寬度為1.5m，矢跨比為1/4，矢高為17.5m；斜拱肋鋼管直徑為50cm，壁厚1cm，截麵高度為1.5m，截麵寬度為1.5m，矢跨比為1/2.554，矢高為28.969m。直拱和斜拱鋼管拱內及綴板內灌注混凝土，設計為C40微膨脹混凝土。本文結合西寧市新莊橋采用部分地產材料和混凝土膨脹劑、緩凝高效減水劑進行C40微膨脹混凝土配製，並成功應用於鋼管混凝土拱工程。
二、施工技術要求及措施
直拱肋鋼管混凝土為188m3。斜拱肋鋼管混凝土為136m3。共為324 m3混凝土。鋼管混凝土要求采用對稱泵送頂升法連續灌注成型，綴板腹倉內（三角形）混凝土不考慮頂升方案，而是采用自下而上的泵送倒注工藝。根據設計圖紙要求，鋼管混凝土要求采用低水灰比，嚴格控製水灰比不大於0.35，坍落度要求在120-180mm，混凝土硬化後具有微膨脹，且28d自應力在1-2Mpa之間。
根據施工工藝特點其混凝土拌和物應具有良好的流動性、保水性、均勻性和穩定性，硬化後體積產生微膨脹。對此我們采取如下相應的技術措施。由於該混凝土要求采用了低水灰比，因此在較底水灰比條件下具有較大流動性，滿足泵送混凝土要求。對此選用緩凝高效減水劑，來降低單位用水量，減小水灰比，延緩混凝土的凝結時間，減小混凝土坍落度損失，使混凝土在所需的時間內具有良好的流動性、粘聚性、保水性，滿足泵送施工及高性能混凝土的要求。為了保證混凝土與鋼管內壁能填充緊密，在混凝土中摻加適量膨脹劑，它與水泥水化反應生成的鈣礬石晶體屬棒狀、針狀晶體，使混凝土產生微膨脹，在鋼管拱肋約束下，產生預壓應力大致抵消混凝土硬化幹縮時產生的拉應力，防止減小鋼管混凝土收縮，提高了混凝土的密實度。
三、原材料選用
水泥：選擇質量穩定，強度波動小，需水量低，活性高，大型旋窯生產廠家。水泥選擇甘肅永登水泥廠生產的“祁連山”牌P.O42.5等級水泥，細度為3.1%，安定性合格，初凝175min，終凝230min，3d抗折強度為5.2 Mpa，28d抗折強度為8.5Mpa，3d抗壓強度為26.6Mpa，28d抗壓強度為50.2Mpa。粗集料：選擇連續級配碎石，對石子壓碎值、針片狀含量，含泥量和石粉含量要嚴格控製，因為它們直接影響混凝土強度及和易性。選擇粒徑為5-25mm的西寧大通玄武岩碎石，表觀密度為2.76g/cm3，含泥量為0.4%，針片狀為5.9 % ，壓碎值為6.8%。細集料：砂細度模數大，容易引起混凝土運輸過程中離析及保水性差不易泵送，砂細度模數小，混凝土拌和物顯得粘稠，泵送較困難。我們選擇細度模數為2.76，符合II區級配要求，貴德賀爾加礦生產的黃河砂，砂表觀密度為2.69g/cm3，含泥量為1.1%。膨脹劑：選用安徽淮南中凱合成材料有限公司生產的UEA低堿膨脹劑，低堿能有效防止堿-骨料反應，推薦摻量為8-12%，細度為8%，7d抗折強度為6.3Mpa，28d抗折強度為8.4Mpa，7d抗壓強度為34.6Mpa，28d抗壓強度52.1Mpa，14d水中、空氣中28d限製膨脹率分別為0.03%、-0.019%。減水劑：安徽淮南中凱合成材料有限公司NF-1H0緩凝高效減水劑，它屬於β-奈磺酸甲醛高縮合物，減水率為20%，初凝凝結時間差+185min，7d、28d天抗壓強度分別為141%、136%。