客运专线桥墩高性能耐久混凝土施工技术.pdf

6 2 桥梁 建设 2 0 0 7年第 2期 文章 编号 ： 1 0 0 3 4 7 2 2 ( 2 0 0 7 ) 0 2 0 0 6 2 0 3 客运专线桥墩高性能耐久混凝土施工技术 高兴泽 ， 王根 清 ， 周祖 干 ， 赵 志尚 ( 中铁大桥局集 团甬台温铁路工程指挥部， 浙江 温州 3 2 5 0 0 5 ) 摘 要 ： 客运专线铁路建设要求高、 技 术标准高、 质量 目标高。为确保桥墩混凝土质量 ， 保证 混凝土外观棱 角分明、 线条流畅、 表面光洁、 色泽一致； 保证混凝土不出现 裂缝 ； 保证 混凝土满足工 作 性 、 强度和 耐 久性的技 术要 求 ， 对桥 墩 混凝 土配合 比、 裂缝 产生原 因和施 工 工 艺进 行 了试验研 究 。 关键词 ： 桥墩； 高性能混凝土； 配合 比； 裂缝 ； 施工工艺 中 图分 类号 ： u4 4 5 5 7 文献 标识 码 ：a co n s t r u c t i o n te c hn i q u e s f o r du r a b l e hi g h pe r f o r ma n c e co nc r e t e o f pa s s e n g e r de d i c a t e d ra i l wa y br i d g e pi e r s gao xi n g z e，wang ge n q i n g，zhou zu- ga n，zhao zh i s h an g ( co n s t r u c t i o n h e a d q u a r t e r s o f ni n g b o ta i z h o u - w e n z h o u ra i l wa y ，ch i n a z h o n g t i e ma j o r b r i d g e en g i n e e r i n g gr o u p c o ，lt d ，w e n z h o u 3 2 5 0 0 5 ，c h i n a ) ab s t r a c t ：th e r e q u i r e me n t s f o r c o n s t r u c t i o n o f p a s s e n g e r d e d i c a t e d r a i l wa y a r e s t r i n g e n t a n d a c c o r di n g l y t he t e c hn i c a l s t a n d a r ds a n d q ua l i t y g o a l s s e t f o r t he c on s t r u c t i on a r e hi g hto e ns ur e t he c on c r e t e qu a l i t y of br i d ge pi e r s o f t h e r a i l wa y a n d a ppe a r a n c e o f t he c o nc r e t e t o h a v e c l e a r e d g e s a n d c o r n e r s ，s mo o t h l i n e s ，g o o d s u r f a c e f i n i s h a n d a g r e e a b l e c o l o r s ，a n d a l s o t o e n s u r e t h a t c r a c ks wi l l n o t o c c ur i n t he c on c r e t e a nd t he c on c r e t e c a n s a t i s f y i t s t e c hn i c a l r e q ui r e m e nt s of wo r ka b i l i t y，s t r e n gt h a n d du r a bi l i t y，t he m i x pr o p or t i on i n g o f t he c o nc r e t e，t he po s s i b l e c a us e s t ha t wi l l l e a d t o t he c r a c ks i n t he c on c r e t e a nd t he r e l e v a n t c o ns t r u c t i o n t e c hno l o gy ha v e be e n s t ud i e d t ho r o u gh t e s t s ke y wo r ds ：pi e r ； h i g h p e r f or m a n c e c o nc r e t e；m i x pr o p or t i o n i n g； c r a c k；c o ns t r uc t i o n t e c h no l o gy 1 概 述 客运专线桥梁结构采用高性能耐久混凝土其设 计使用年限为 1 0 0年， 由于对桥梁有防腐要求 ， 和普 通混 凝土相 比大 不相 同 ： 原 材料 检 验项 目增加 了 2 2个_ 1 ， 质量指标要求提高 ； 配合 比设计 检验 项 目增加了 4个_ 1 ； 配合 比设计强调耐腐蚀要 求， 严格控制最大及最小胶凝材料用量、 最大水胶比、 最大碱含量和氯离子总含量等 ； 配合比试验龄期 长 ， 强度和 耐久性 指标 电通量要求 5 6 d 检验_ 2 。 甬台温铁路工程桥墩耐久混凝土设计强度等级 收稿 日期 ： 2 0 0 7 0 1 1 2 作者简介 ： 高兴泽( 1 9 5 9 一) ， 男， 高级工程师 。 为 c 3 0、 c 4 o、 c 4 5 。从原材料选择与控制 、 配合 比 设计 、 裂缝 防治和施工工艺控制等方面人手， 对桥墩 高性能耐久混凝土技术进行 了试验研究， 取得 的研 究 成果 已成功 应用 于瓯 江 、 楠 溪江特 大桥 。 2原材 料 水泥： 浙江红狮生产的 p0 4 2 5普通硅酸盐 水泥。其烧失量 2 1 ； 细度 2 0 ； 游离 c a o含量 0 8 9 6 ； 碱 含 量 0 4 7 ； c 。 a 含 量 5 8 ； c 1 含 量 0 0 2 ； mg o含 量 1 5 ； s o 3含量 2 2 ； 3 d 、 2 8 d 维普资讯 客运 专线 桥墩 高性 能耐久混凝土施工技术 高兴泽 ， 王 根清 ， 周祖 干， 赵志 尚 6 3 抗 折强 度 5 9 mp a 、 8 2 mp a ； 3 d 、 2 8 d抗 压 强 度 2 7 8 mp a 、 5 1 7 mp a ； 安定性合格 。 粉煤灰 ： 乐清产 级粉煤灰。其细度 1 0 5 ； c l 一 含 量 0 0 1 9 6 ； 需 水 量 比 9 8 ； 烧 失 量 3 6 o ； 含 水率 0 5 ； s o 。含量 0 6 ； c a o含量 5 7 。 磨 细矿 渣 粉 ： 安 徽 朱 家 桥 产 $ 9 5矿 渣 粉 。其 s o 。 含 量 0 4 ； 烧 失 量 1 0 o ； c 1 一 含 量 0 0 1 ； 比 表 面积 4 0 0 m。 k g ； 需 水 量 比 9 8 9 6 ； 含 水 率 0 1 ； 活性 指数 ( 2 8 d ) 1 0 8 。 细骨料 ： 福 建 闽江 区 中砂 。其 细度模 数 为 2 7 ， 含 泥 量 0 6 ； 泥 块 含 量 0 2 ； 轻 物 质 含 量 0 1 ； 松 散 堆 积 密 度 1 5 5 0 k g m。 ； 空 隙 率 4 o 。 c 4 0用 的是 青 田 区 中砂 。 粗骨料 ： 温州 天成产碎石 ， 采用 二级配 ( 5 2 5 mm 9 0 ， 1 6 3 1 5 mm 1 0 o) ； 其空隙率 3 7 ； 压 碎指标 8 0 ； 针、 片 状颗 粒 含 量 4 0 o； 含 泥量 酸 j mp c a( 工)外加剂 ， 其减水率 2 9 2 ； 坍落 度保 留值 3 0 mi n 、 6 0 mi n为 2 1 0 mm、 2 0 4 mm； 常压 泌水 率 1 0 6 o； 压 力 泌 水 率 比 5 6 0 ； 含 气 量 3 9 ； 2 8 d收缩率比 1 1 3 ； 3 d 、 7 d 、 2 8 d抗压强度 比为 1 9 7 、 1 7 3 、 1 6 3 ； c l 一 含 量 0 0 1 ； 碱 含 量 ( na o+0 6 5 8 k o)1 7 2 ； 硫酸钠 含 量 0 3 6 。 水 ： 自来水。其 p h值 6 9 4 5 ； 碱含量 ( 以当 量 na 2 o计) 5 mg l l 5 0 0 mg 1 。 3 墩 身 用高 性能 耐 久混凝 土 配合 比配 制 按耐久性要求设计的混凝土配合 比应满足工作 性 、 强度和长期耐久性 的要求。根据 以上所用原材 料 ， 经反复试配 、 调整得到墩身用高性能耐久混凝土 配合比见表 1 _ 2 剖。 c 3 o 、 c 4 o和 c 4 5混凝 土的性能检验结果 ： 坍落 度 1 5 5 ， 1 8 ， 1 7 c m； 5 6 d抗 压 强度 5 8 9 ， 5 8 5 ， 6 1 5 0 2 o ； 松散 堆积 密度 1 5 3 0 k g m。 。 mp a ； 5 6 d电通 量 6 3 3 ， 7 3 7 ， 4 0 3 c； 混凝 土 圆 环 法试 外加剂 ： 江苏博特新材料有限公 司生产 的聚羧 验抗裂性能均好 。 表 1 墩 身用高性能耐久混凝土配 合比 c3 o c4 0 c4 5 4 墩 身混凝 土外 观质 量 问题及 产 生 的原 因 4 1 墩身混凝 土外观质量问题 o 8 1 6 o 8 o 0 8 3 1 0 6 9 0 8 2 1 5 8 0 墩身混凝土外观常出现砂沟和麻 面、 局部色泽 差 、 表 面错 台和不 平整 、 裂 缝等 质量 问题 。产 生 这些 外 观质 量 问题 的主要影 响 因素 有 ： ( 1 )高性 能 防腐 耐久混凝 土对 密实性要 求很 高 ， 这对原材料 的选用 和配 合 比的设计提 出了很高 的要求。在外加剂方面， 要求减水率高、 并且含有部 分引气剂 ， 此外要控制混凝土的水胶 比， 外加剂的掺 量又不能太少 ， 这样一来就会 在混凝土 内部产生大 量 的小 气泡 ， 一 旦 振 捣 不 好 ， 模 板 壁 的 气 泡 不 能 排 出 ， 就会 在混凝 土 的表 面形 成 开 口的气 泡 。 ( 2 )为保证混凝 土对 电通 量的要求 ， 在配合 比 设计 中都掺人大量的外掺合料 ， 这样就人 为地对水 泥进行了改性 ， 使所使用的普通水泥变为矿渣水泥 或粉 煤灰 水泥 ， 对 混凝 土 的色泽 产 生较 大 的影 响 。 ( 3 )为降低混凝土 的早期强度 ， 确 保混凝土的 后期强度 ， 增强混凝土的抗裂性 ， 同时保证大体积混 凝土内外温差满足客运专线 的规定 ， 必须减少水泥 用量 ， 加大掺合料 的用量 ， 这也会对混凝土的外观色 泽产 生较 大 的影 响 。 ( 4 )墩 身模板 质量和混 凝土施 工工艺控 制不 到位 。 4 2 产生原 因的具体分析 ( 1 )墩 身表面 出现砂 沟和麻 面 的原 因。 混 凝 土 出现泌 水现 象 ( 原材 料质 量波 动 ， 主要是 粉煤 灰 细度超标 、 外加剂和水泥相容性差 等) 。 振捣工 艺落实不到位 ， 如漏振、 欠振 、 局部过振 。 混凝土 分层 厚 度超 过 4 0 c m 4 。 混 凝 土 供 应 不及 时 ， 浇 筑时间长 ， 混凝 土保水性差 。 天气炎热， 混凝土 坍落度损失较大时 ， 施工现场为了浇筑顺利有时掺 水 进 行 二 次 搅 拌 。 模 板 刚 度 不 足 ， 脱 模 剂 使 用 不 当 。 ( 2 )混 凝 土 表 面 局 部 出现 色 差 的原 因。 模 板表 面 未清 理干 净 或 脱模 剂 涂 刷 不 均 匀 ， 除锈 不 彻 底导致锈迹。 原材料 ( 如水泥偏黑、 粉煤灰含碳 量高烧失量值偏大 等) 。 混凝 土搅拌 时间不够 ， 拌 和不 均 匀 。 混 凝 土 分层 出现 较 大差 别 。 浇 筑时水泥浆溅在模板表面和流到前一节模板缝隙里 加 鼹 侣 3 3 3 7 8 o 江 田 江 闽青 闽 ； 弱 加 弘 7 7 7 的 们 1 1 维普资讯 6 4 桥梁建设 2 0 0 7年第 2期 后 硬化 ， 再 浇筑 混凝 土所致 。 混凝 土浇 筑 过程 中 停顿时间过长( 停电、 混凝土供不上等) 。 混凝土 表面粉饰 等 。 ( 3 )表面错 台和不平整 的原 因。 模板本身 或连接刚度不足。 模板加工质量不能满足要求 ， 安装时无法精确对位 。 施工人员责任心不强 ， 模 板配套顺序搞错或连接螺栓未拧紧 。 ( 4 )裂 缝 产 生 的原 因 。裂缝 产 生 的原 因较 多 ， 主要有 原材料 、 混 凝 土 配合 比 、 施 工 控 制 、 现 场养 护 和设计 强度 、 抗 裂 钢筋等 原 因 。裂缝 种类 也较 复杂 ， 主要有 2类 ： 由外 荷 载 ( 静 、 动 荷 载 ) 直接 应 力 和 次应力 引起 的裂缝 。 由变 形 变化 引起 的 裂缝 ， 包 括结构因温度湿度变化、 收缩 、 膨胀、 不均匀沉 陷等 原因引起的裂缝 。其特征是当结构变形受到约束和 限制时产 生 内应力 导致裂 缝 ， 这 种裂缝 宽度 大 、 内应 力小， 对荷载的影响小， 但对耐久性损害大。据国内 外调查资料表明， 工程结构产生属于变形变化( 温湿 度 、 收 缩 与 膨胀 、 不 均 匀沉 降) 引起 的裂 缝 约 占 8 o ； 属 于荷 载引起 的裂 缝约 占 2 o 。 5桥墩 混凝 土施 工工艺 改善桥梁墩身用高性能耐久混凝土外观质量 ， 从施工工艺控制方面主要采取如下措施。 5 1 混 凝土配 合 比 ( 1 )电通量是检验高性能防腐耐久混凝土质量 的重要 指标 ， 在 满足 混凝 土 电通 量 的前提 下 ， 考 虑适 量减少掺合料和外加剂的掺量 ， 以改善混凝 土外观 质量 。 ( 2 )原材料本身的质和量波动直接影 响混凝土 的质量。因此 ， 必须使用与配合 比设计时同品质 同 标准的原材料 ， 并确保称量准确。每盘称量允许偏 差 ： 水泥、 矿物掺合料 、 外加剂、 拌 和用水 l ； 粗 、 细骨料 2 。 ( 3 )混凝 土拌制 前 和过程 中 ， 应 准确 测定 砂 、 石 含水 率 ， 及 时调 整施 工配合 比。 ( 4 )严格 按 投 放 制 度 投 料 。先 投 细 骨 料 、 水 泥 和矿物掺合料 ， 再加水 ， 粗骨料 ， 外加剂。 ( 5 )严格 控 制 混 凝 土 搅 拌 时 间不 少 于 9 o s e ， 一 般 1 2 0 s 。 5 2模板 ( 1 ) 模板必须有足够的强度、 刚度和稳定性 ， 其 表面平 整度 5 mml 4 。 ( 2 )模 板拼缝 应 严密 、 平顺 。当发 现模 板 错 台 、 漏 缝或 局部 变形 等 问题 时 ， 必须修 整 。 ( 3 )脱模剂应涂刷均匀 ， 不得有挂壁或下流现 象。使用模板漆倒用次数不能过多。 ( 4 )模 板安 装后 ， 因各 种 原 因不能 按 时浇 筑 ， 造 成模板 产生 锈迹 ， 应及 时处 理 。 ( 5 )墩身混凝土浇筑前 ， 应派专人检查模板螺 栓是 否拧 紧 。 ( 6 ) 模板使用拆除后 ， 应按规定修整保存。 5 3混凝 土施 工 ( 1 )墩身混凝土量较大 ， 浇筑过程时间长 ， 应按 2班 作业 配足 相关 人员 。 ( 2 )严禁混凝 土在生产 、 运输过程 中加水进行 二次搅拌等改变混凝土质量 的现象发生。混凝土坍 落度 必须 以灌 注点 所 测 数据 为 准 ， 控 制 在