铁钢砂混凝土在城市桥梁中的应用

铁钢砂混凝土在城市桥梁中的应用

周磊

中铁二十二局哈尔滨铁路建设集团有限责任公司黑龙江哈尔滨150001

摘要：伴随着我国交通的高速发展，铁钢砂混凝土在城市桥梁中得到了更广泛的应用。本文通过钢铁砂混凝土在城市桥梁中的应用，阐述钢铁砂混凝土的配比及施工中的要求、注意事项、步骤等积累了钢铁砂混凝土的施工经验。

关键词：铁钢砂混凝土；桥梁；配合比；施工控制

引言

近些年来城市交通的发展速度非常迅猛，车流量急剧增加、车辆何在大，城市桥梁对结构材料有了更高的要求。铁钢砂混凝土座位高强度、高耐久性材料在城市桥梁中得到了更广泛的应用，铁钢砂混凝土由水泥、铁钢砂、石子和水等组成。其中铁钢砂填充石子空隙，构成混凝土的骨架，能减少水泥的硬化收缩，不仅具有较高的耐磨性、抗压性、抗冲击性，而且还具有防湿、耐酸碱腐蚀、抗高温等性能。与普通混凝土相比是一种高密度、高强度、耐磨、耐冲击的材料，应用前景广阔。

1铁钢砂混凝土的配制

1.1水泥

目前配制设计强度为C50以下的混凝土均使用P.O42.5普通硅酸盐水泥，若配制设计强度为C50以上的混凝土应采用P.O52.5水泥。

1.2骨料

骨料采用铁钢石或铁钢砂，一般铁钢石粒径为5~25mm、铁钢砂粒径为0.5~5mm。

表1铁钢砂化学组成

化学成分碳锰硅硫、磷占有比例0.8%-1.2%0.35%-1.2%≥0.4%≤0.05%

表2技术指标

密度缺陷总量外来杂质含水量≥7.0g/cm3≤40%≤1%≤0.2%

1.3外加剂及掺和料

铁钢砂混凝土应采用“双掺”或“多掺”活性超细掺和料的方法，宜采用高效减水剂、硅粉、粉煤灰等，以提高混凝土的流动性和耐久性。特别注意所选用的外加剂要严格控制好氯离子含量防止产生锈蚀作用。

2配合比设计

目前应用的铁钢砂混凝土中钢箱梁配重混凝土设计强度为C30~C50、桥梁防撞墩混凝土设计强度为C50~C80、耐磨层混凝土设计强度C30~C50；根据铁钢砂混凝土的设计强度调配相应的水胶比，强度越高水胶比越低。

由于钢砂是机械砂级配没有天然砂好，所以砂率的选择不能按规范选择，而是通过试验所确定，试验表明高强钢砂混凝土的砂率应控制在34%—38%范围内为最佳（作为配重用铁钢砂混凝土除外）。

掺加适量硅粉的铁钢砂混凝土粘性好，无离析、泌水现象，还可以大大提高其致密性及抗压强度。

由于高强铁钢砂混凝土中胶凝材料的用量较大，因此会导致混凝土的收缩增大，配制时必须充分考虑从其收缩性，所以粉煤灰与膨胀剂须搭配使用；通过粉煤灰提高混凝土的和易性、提高混凝土强度，更可以起到降低混凝土中的水化热的作用，提高混凝土的后期强度。

在铁钢砂混凝土的配制过程中，随着单位重量的增加，铁钢砂的参量不断增多，混凝土中普通砂子的参量不断减少；当铁钢砂混凝土的单位重达到33KN/m3时，铁钢砂混凝土中不掺加普通砂子；再继续提高铁钢砂混凝土的单位重，就需要将铁钢砂的参量继续增加，减少级配碎石的参量。随着铁钢砂混凝土单位重的增加，外加剂参量也随之增加，以保证混凝土的各项性能。下表以C50铁钢砂混凝土的配制为例，分别列出32KN/m3、36KN/m3、43KN/m3单位重混凝土的配比。

不同单位重每立方米铁钢砂混凝土配比表

铁钢砂混凝土类型水泥P.O42.5（kg）铁钢砂（kg）砂子（kg）级配碎石（kg）水（L）粉煤灰（kg）外加剂（kg）单位重32KN/m345015001509401507023.4单位重36KN/m34502056—8801557024.1单位重43KN/m34503205—4131707028.6

3运输及浇筑

由于铁钢砂混凝土自重较大，应尽量选择与施工地点较近的位置拌合混凝土，尽量缩短运距，以保证混凝土在运输过程中的和易性，降低混凝土的坍落度损失。铁钢砂混凝土按使用要求一般容重为普通混凝土的2倍或者更高，所以在混凝土运输车运输时要特别注意装载混凝土的方量，保证运输安全。

铁钢砂混凝土的浇筑采用吊车配合吊斗浇筑或平面运输机械浇筑，由于铁钢砂混凝土自重大，单位重超过32KN/t不宜使用混凝土泵车和地泵。

钢砂混凝土作为配重混凝土时，须严格控制混凝土浇筑部位及高度；施工前先计算好钢梁顶端浇筑孔的位置，既避开应力集中部位又要保证施工便捷。混凝土浇筑前清理梁内杂物；施工时采用插入式振捣器振捣，不可以采用平板振捣器，振捣时确保振捣到位，特别是梁内各边缘处，保证混凝土与梁体之间无缝隙。

以哈尔滨市南三环学府立交桥为例，该桥三环南线上跨学府路的全互通式立体交叉，立交形式为全互通半定向半苜蓿叶式立交，整个立交共三层；其中跨越学府路及三环正线均采用变截面连续钢箱梁结构，跨径组合为40+60+40=140m，钢箱梁总计6444t。由于钢箱梁自重较轻，所以对于大跨度钢箱梁保证其抗倾覆性尤为关键；该工程通车后交通量大，重型荷载汽车多，为保证结构安全采用铁钢砂混凝土作为配重混凝土。以主线桥为例，在两侧边跨梁端及两个中支点位置各灌注42m3铁钢砂混凝土，其单位重为43KN/m3；两侧边跨梁端3.95m范围内浇筑，每个中支点两侧各1m范围内浇筑。施工中，钢箱梁现场拼装完成后，检查钢箱梁位置是否处于允许范围、钢箱梁单元块接缝焊接合格；当钢箱梁符合浇筑铁钢砂混凝土条件后，进行铁钢砂混凝土的施工，施工中对端横梁区域的每个内箱顶板预留200mm*200mm的浇筑孔，浇筑完成后用钢板封焊浇筑孔。该工程仅主线桥使用铁钢砂混凝土作为配重混凝土比使用普通混凝土作为配重混凝土可以减少混凝土方量133m3，减少混凝土对梁跨中产生弯矩1900KNM。

铁钢砂混凝土作为路面防滑层可以与环氧材料结合使用，也可以单独作为路面结构层使用，施工时先清理下层结构，清理完成后打磨、刻纹、除尘，保证施工作业面整洁，确保结构层之间结合密实。

4结论

铁钢砂混凝土自重大，运输过程中宜产生混凝土离析，若高效减水剂掺料过高会造成混凝土坍落度损失过快，加剧混凝土离析，造成无法从混凝土运输车中流出，所以在混凝土拌制过程中要严格控制好外加剂掺量。

除配重用铁钢砂混凝土外，在配制高于C50强度的铁钢砂混凝土时，水胶比应低于0.28为宜。

铁钢砂混凝土作为配重混凝土使用时，可以达到良好的配重效果，既防止了钢梁自重过高影响其跨度，又保证了梁体的抗倾覆性能。铁钢砂混凝土单位重可以达到48KN/m3~55KN/m3，为普通混凝土单位重的2倍以上，而且铁钢砂混凝土分布在梁端及中支点位置，能够大幅度减少普通混凝土作为配重混凝土所占用的梁内空间，减少由于配重所到导致的梁体弯矩，保证梁内箱体检修的空间。

通过实际应用表明铁钢砂混凝土的抗压强度、劈拉强度、耐冲磨强度、摩擦系数等方面的技术指标，都超过了铁屑砂浆耐磨层，同时该铁钢砂能耐酸碱液腐蚀，而铁屑则易发生腐锈脱落。

铁钢砂混凝土与普通混凝土相比具有高强度、高密度、高耐磨性等特点，在城市桥梁中应用前景广泛。

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