提高C55混凝土早期强度技术试验研究

提高C55混凝土早期强度技术试验研究

胡刻敏

中国水利水电第五工程局有限公司

摘要：新建川藏铁路成雅段CYZQ-Ⅱ标连续梁C55混凝土在所处环境下现有原材料的基础上设计出满足现场施工要求的混凝土配合比，在保持混凝土配合比水胶比不变的前提下，通过调整外加剂配方，来提高早期C55梁体混凝土强度，缩短待强时间，加快施工进度，降低工程成本。

关键词：提高；C55；混凝土；早期强度；试验研究

1.工程概况

新建川藏铁路位于我国四川省和西藏自治区境内。线路起于四川省成都市，经彭山、蒲江、名山、雅安、天全后翻二郎山进入甘孜藏族自治州，经泸定、康定、雅江、理塘、白玉后跨金沙江，进入西藏自治区昌都地区境内，经江达、昌都、察雅、邦达、八宿后进入林芝地区，经波密、林芝、米林、郎县后进入山南地区，经加查、桑日、乃东、扎囊、贡嘎后至终点拉萨市。

2.混凝土原材料及配合比的选定

2.1C55混凝土原材料选定

①水泥：选用普通硅酸盐水泥，要求质量较稳定，水热化偏低，原材料色泽均匀，应具有活性好、标准稠度用水量小、水泥与外加剂间的适应性良好、并且用于水泥的原材料具有色泽均匀一致的特性。水泥中3～30μm的颗粒起强度增长的主要作用，>60μm的颗粒则对强度不起作用，但起稳定体积的作用。因此3～30μm的颗粒应当约占90%；<10μm的颗粒起早期强度的作用。

②粉煤灰：要求混凝土掺合料具有早强、高强、低水化热、大流动性、轻质、高密实、高耐久性、成本低、易成型、易养护等特性，为了满足此要求，混合水泥或矿物掺合料已经广泛应用于工程的水泥混凝土中，并起着不可缺少的的作用。

③天然砂：要求细度模数在2.3-3.0mm之间的中砂，颜色基本一致，含泥量小于2%，泥块含量小于0.5%，通过0.315筛孔的砂大于等于15%；颗粒级配是指粒径大小不同的砂相互搭配的情况，砂颗粒间大小搭配合理，达到逐级填充，减小空隙率，以实现尽可能高的密实度，可见用级配良好的砂配制混凝土，不仅空隙率小节约水泥，而且水泥的用量减小，降低水化热。

④碎石：选用连续级配好、颜色均匀且含泥量小于1%，不存在泥块含量，粒径控制在5-20mm之间，针片状颗粒含量小于等于10%，且粗骨料不含任何杂物。（1）压碎值要求：风化石和软弱颗粒含量不能太高，压碎指标值在6%-12%最好，太低碎石材质过硬，破碎出来颗粒形状不好，太高满足不了硬度要求；（2）粒径大小要求：C55混凝土泵送较多，为便于泵送施工，粒径为5-20mm连续级配碎石，具体掺配比例通过碎石筛分试验和孔隙率试验决定；（3）颗粒形状要求：即针状和片状的颗粒含量，要求针、片状颗粒含量小于15%；（4）含泥量要求：含泥量要求小于等于1%，泥块含量要求低于0.5%，并尽量不含石粉。

⑤减水剂：加入减水剂后，由于减水剂分子能定向吸附于水泥颗粒表面，促使水泥颗粒相互分散，絮凝结构破坏，释放出被包裹部分水，参与流动，从而有效地增加混凝土拌合物的流动性、和易性、可泵性。

⑥拌合用水和养护用水：要干净且采用人们可以直接饮用的水，各项指标检验合格后方可使用；高标号混凝土如养护不当，极容易因失水而出现微裂缝，影响混凝土的外观质量和耐久性。不得含有影响水泥正常凝结硬化的有害物质，凡是能引用的自来水及清洁的天然水都能用来拌制和养护混凝土；污水、pH值小于4的酸性水、含硫酸盐（按SO2计）超过1％的水均不能使用。

2.2C55混凝土配合选定研究

对于高标号连续梁混凝土胶材用量都是比较高的，配制的混凝土都是比较粘结的，通过改变混凝土减水剂的配方来降低混凝土的粘结性，经过和减水剂的售后技术员共同调整减水剂各种微量元素的掺量来改善混凝土的各项性能，选定了C55梁体的配合比，在试验室调整好了高桥墩可泵性的混凝土，再经过拌和站的试拌，现场混凝土泵车的试泵，能满足现场施工的要求，3-5天内连续梁混凝土强度、静力弹性模量达到设计值的100%，满足张拉要求。，首先要保证混凝土的强度，才能谈起混凝土的和易性、包裹性、流动性、可泵性；才能考虑如何将合格的混凝土从地面送到60米的高墩。铁路工程施工存在一定的艰难性，混凝土早期强度发展迅速，容易导致混凝土开裂，国内外针对混凝土开裂提出了不少解决措施，比如说混凝土采用高性能减水剂、外掺矿物掺和料等降低混凝土早期水化热，减少混凝土因早期强度发展迅速而产生开裂。

要优选出满足强度和抗渗、抗冻等级要求，施工性能良好的配合比。C55连续梁混凝土配合比设计最重要的是水泥、水以及减水剂的用量，配合比中水泥多了水化热比较大，使得混凝土出现裂缝，直接关系到混凝土的强度质量及颜色，每盘混凝土所用的配合比要严格一致，新搅拌均匀的混凝土须具有极好的和易性、粘聚性，不允许出现分层离析的现象。在配合比设计和施工中采用“三低一高”（即低陷度、低砂率、低水泥用量及高掺粉煤灰）的技术方案，对降低混凝土绝热温升、减少干缩、提高混凝土抗渗和抗裂性能非常有利。

按照规程JGJ55－2011进行配合比计算，根据以往的经验确定混凝土的水胶比，根据骨料的最大粒径和坍落度确定用水量，以上下浮动0.02的水胶比确定三个水胶比来试拌配合比，由此选定基准配合比。

2.3C55混凝土浇筑过程质量控制

施工时模板的要求与规则：连续梁混凝土施工用的模板要求十分严格，需要根据建筑物进行设计定做，且所用模板多数为一次性的，成本较高，转角、梁与墩接头等重要部位最好使用专用模板，模板必须具有足够的刚度，在混凝土侧压力作用下不允许有一点变形，以保证结构物的几何尺寸均匀、断面的一致，防止浆体流失，对模板的材料也有很高的要求，表面要平整光洁，强度高、耐腐蚀，并具有一定的吸水性，模板的接缝和固定模板的螺栓等。

2.4C55混凝土的技术要点研究

中心试验室试验人员联合减水剂技术人员从混凝土原材料的选定到配合比的选定优化，再到配合比选定之后改善混凝土配合比性能，C55混凝土都存在相同的问题，由于胶材的用量很高普遍存在混凝土太粘结、内聚性太高，不好泵送的现象。掌握四川铁科新型建材有限公司生产的减水剂配方，根据现场施工的需要，通过改善减水剂的配方来改变混凝土的性能，提高梁体混凝土早期强度。以川藏铁路成雅段项目C55连续梁施工为研究对象，通过工地所在环境选择地材，确定连续梁施工所需配合比。根据作业环境，调整外加剂配方，检测梁体混凝土早期强度，满足3-5天张拉施工要求，铁路连续梁挂篮施工技术的关键就是梁体混凝土待强时间长，严重制约着连续梁施工进度，如从梁体混凝土早期强度在预定的时间内达到张拉要求，而且不会因早期强度发展过快混凝土出现开裂等病害，缩短连续梁张拉待强时间，加快施工进度。

2.5C55连续梁混凝土养护控制

当C55梁体混凝土浇筑成功后，强度增长起来了拆除模版，对裸露的混凝土表面出现浅白色时，应及时采用粘性薄膜或喷涂型养护膜覆盖，进行保湿养护七昼夜，混凝土养护的目的是为硬化的混凝土提供适宜的温度和湿度，由于雅安市在夏季气温较高，这时候空气干燥，混凝土中水分蒸发较快，易出现脱水现象，使已形成凝胶体的水泥颗粒不能充分水化，不能转化为稳定的结晶，缺乏足够的粘结力，水分过早的蒸发还会产生较大的收缩变形，出现干缩缝纹，影响混凝土的整体性和耐久性，此外还因避免受到振动、冲击和施加荷载的损害。干缩裂缝是混凝土常见的缺陷，故混凝土在相对湿度大的环境中养护是克服干缩裂缝的重要方法。养护工作有专人负责，严格按照施工方案养护，这样才能保证混凝土可能达到预期的效果。

3.结束语

C55连续梁混凝土是钢筋混凝土施工技术发展的一个主流，它是一项涉及到施工质量、配合比、成品保护、表面修补和模板设计等方面的综合施工技术。与普通混凝土的应用同样适用。现浇混凝土工程量浩大的大型连续梁钢筋混凝土结构以及工程量较大的预应力预制梁结构同样适用。该技术在新建川藏铁路成雅段CYZQ-Ⅱ标中正常运用，为施工现场的泵送减轻了巨大的压力。C55连续梁混凝土主要用于后期的桥梁工程，它要求一次浇注成型，不做任何外观处理，直接采用现浇混凝土的自然表面效果作为饰面，因此不同于普通混凝土，同时也为后期的混凝土树立一个模版。新川藏铁路成雅段CYZQ-Ⅱ标C55连续梁永远树立在四川省雅安市，也为后期的C55连续梁混凝土正常浇筑积累了经验，达到了干一个工程树一座丰碑的目的。

参考文献：

[1]TB/T3275-2011，铁路混凝土.[S].北京：中国铁道出版社，2012.

[2]TB10424-2010，铁路混凝土工程施工质量验收标准.[S].北京：中国铁道出版社，2011.

作者简介：

胡刻敏1985年11月生于甘肃省天水市麦积区新阳镇胡大村，于2007年8月在中国水利水电第五工程局有限公司参加工作；于2010年10月在江西洪屏抽水蓄能水电站任职试验室副主任；现任雅安综合客运枢纽建设项目2标试验室主任。