合宁铁路预应力梁耐久性混凝土(1)

1、浅谈合宁铁路预应力桥梁耐久性混凝土配合比的设计朱鹏中铁十局四公司徐州桥梁厂摘要：通过工程实例，介绍C55耐久性混凝土的配制试验，技术指标及其施工注意事项。关键词：预应力梁耐久性混凝土，配合比设计、施工。1、概述：合宁铁路是国家规划的长江三角洲地区陆海通道的重要组成部分。其预应力桥梁梁体设计采用C55耐久性混凝土。桥梁梁体设计使用寿命100年，故对梁体混凝土预防减骨料反应、抗冻融、抗渗、电通量等耐久性指标提出具体要求，梁体混凝土强度满足设计要求。我们采取了较好的梁体混凝土施工措施，满足施工要求，实践证明混凝土质量优良。2、对耐久性混凝土的设计要求预应力桥梁梁体耐久性混凝土技术指标要求采用TB/T

2、3043-2005预制后张法预应力混凝土铁路桥简支梁技术条件，水泥用量不宜小于400 kg/m3，混凝土胶凝材料总量不应超过500kg/m3，水胶比不应大于0.35，预防减骨料反应14天小于0.10%,抗冻融(龄期56天)重量、200次W95%、相对弹性模量200次P60%,抗渗等级(龄期56天)P20，氯离子渗透(龄期56天)1000库仑，混凝土坍落度控制在100140mm之间。3、耐久性混凝土配合比设计为保证耐久性混凝土的强度、抗冻融、抗渗性能及氯离子渗透的要求，混凝土应采用相同水泥品种，粗细骨料、外加剂、进行混凝土配合比配制。3.1原材料3.1.1 水泥：选用江苏双龙集团42.5低碱普通

3、硅酸盐水泥，经检测3d龄期抗压强度20.8Mpa，抗折强度为4.4Mpa，28d龄期抗压强度为54.4Mpa，抗折强度为8.1Mpa，细度为2.0%，标准稠度用水量为24.7%，初凝时间为5h09min，终凝时间为5h41min，安定性合格，比表面积315m2/kg,均符合TB/T30432005技术条件要求。3.1.2 细骨料：采用宏运砂场中砂，细度模数为2.8，级配范围属II区，颗粒分析在规定的曲线内，含泥量为1.0%，符合TB/T30432005技术条件要求。3.1.3 粗骨料：采用蓝天采石场生产的石灰岩碎石、颗粒采用二级级配为510mm、1020mm。含泥量0.3%。泥块含量为0.2%

4、，针、片状颗粒含量为3.6%，压碎指标为6.8%，岩石抗压强度为150Mpa，各项指标均符合TB/T30432005技术条件要求。3.1.4掺合料:采用南京热电厂级粉煤灰,烧失量5%,需水量比100%,氯离子含量0.02%,其他指标符合GB/T1596-1991要求.3.1.5 外加剂：为确保耐久性混凝土工作性符合技术条件要求，通过对几种外加剂的测试，最终选用上海麦斯特聚羧酸高效减水剂，减水率在26%左右，掺量为水泥质量的0.8%，达到了节约水泥、降低成本地目的。3.2耐久性混凝土配合比试配3.2.1耐久性混凝土的试配考虑混凝土施工的运输工具，振捣方式和混凝土灌注数量。混凝土现场施工主要采用翻

5、斗自卸车水平运输。在配制耐久性混凝土配合比时、确保混凝土拌合物的粘聚性、保水性、流动性良好，关键是混凝土中的水泥、外加剂用量、水灰比、砂率的调整、粗骨料的级配均匀性、以及符合技术条件要求的搅拌时间，决定了耐久性混凝土的工作性能。3.2.2混凝土施工配制强度按下式计算：fcu,0fcu,k+1.645式中fcu,0为混凝土配制强度(Mpa),fcu,k为混凝土设计的强度等级C55,为强度标准差,因施工场地采用自动计量配料机并集中搅拌取=5.0Mpa，故fcu,063.2Mpa。确保混凝土28d配制强度值达到63.2Mpa以上，满足施工要求。3.3混凝土配合比计算的基本数据3.3.1水泥用量：按T

6、B/T3043-2005预制后张法预应力混凝土铁路桥简支梁技术条件，水泥用量不宜小于400 kg/m3，混凝土胶凝材料总量不应超过500kg/m3，水胶比不应大于0.35。水泥混凝土干密度在20002800kg/m3范围内。3.3.2掺合料：混凝土活性矿物掺合料采用粉煤灰和磨细矿粉，其掺量不应超过水泥质量的25%，比表面积宜为400-500m2/kg。3.3.3砂率：控制在35%37%，在保证混凝土和易性的条件下，尽量降低含砂率，以降低水泥用量，提高混凝土强度和耐久性能。3.3.4外加剂掺量：为提高混凝土工作性,保证混凝土不泌水，确保各龄期的强度，经试验外加剂掺量可在水泥用量的0.8%1.0%

7、范围内选用。3.3.5拌合用水量：不大于150kg/m3。3.3.6坍落度在150180mm之间。3.3.7 C55混凝土要求抗渗标号P20以上时，水胶比不宜大于0.35。表1 试验室配比结果编号水泥用量（kg/m3）外加剂掺量%坍落度mm用水量（kg/m3）砂率%粉煤灰（kg/m3）理论配合比水泥；粉煤灰:砂:石:水胶比P-14350.81751450.36830.840:0.160:1.241:2.208:0.28P-24200.81701450.36800.840:0.160:1.300:2.310:0.29P-34060.81701450.36770.840:0.160:1.358:2

8、.414:0.30表2 混凝土的物理力学性能编号蒸养30抗压强度/Mpa弹性模量/Mpa24小时7d28d14d28dP-134.651.065.04.464.82P-232.848.863.94.324.56P-330.043.560.04.124.33表3 混凝土耐久性质量指标序号检验单位检验项目质量指标检验结果1铁道部科学研究院抗渗性能抗渗等级20P202铁道部科学研究院抗冻性能200次重量损失5%200次相对弹性模量60%200次重量损失0.4%200次相对弹性模量81%3铁道部科学研究院抗氯离子渗透性能电通量1200(非氯盐环境)电通量1000(氯盐环境)9404铁道部科学研究院抗硫

9、酸盐侵蚀性能(抗蚀系数)0.801.035铁道部科学研究院碱活性(碎石)快速砂浆棒膨胀率14天膨胀率0.10%0.04%6铁道部科学研究院坚固性(碎石)混凝土结构8%预应力结构5%2.8%7铁道部科学研究院碱活性(砂)快速砂浆棒膨胀率14天膨胀率0.10%0.04%8铁道部科学研究院坚固性(砂)8%5.0%9铁道部科学研究院硫化物及硫酸盐含量(砂)0.5%0.3%10铁道部科学研究院云母含量(砂)0.5%0.4%11铁道部科学研究院轻物质含量(砂)0.5%0.3%12铁道部科学研究院有机物含量(砂)比色法:颜色浅于标准色浅于标准色3.4试验室配合比选择3.4.1试型试块尺寸为150×

10、150×150mm。混凝土采用试验室强制式拌合机拌合，用振动台振动成型，混凝土试件在自动控制系统标准条件下养护，经试验选出3组配合比进行比较如表1。3.4.2经测试表2中P-1、P-2抗压强度及弹性模量值均达到设计规范的要求，最后选定P-2作为预应力桥梁生产用配合比进行施工。4、混凝土施工4.1 碎石配料：为使混凝土和易性好，采用5-10mm、10-20 mm碎石配成连续粒级进行施工，碎石最大粒径不得超过20mm。按规定每400m3为一验收批进行检测，重点检测碎石中泥块含量，压碎指标、针片状含量及石粉含量。石料中泥块含量及石粉含量有超标现象，一律采用过筛和饮用水冲洗。压碎指标及针片状

11、含量超标该碎石不得进入梁体。4.2河砂质量比较稳定，按规定每400m3为一批进行检验，如果含泥量、泥块含量超标，采用自制的砂料筛筛分，并用高压水配合清洗干净，检测合格后，可直接使用。4.3 外加剂：上海麦斯特聚羧酸高效减水剂溶液先掺入到水中、然后同水以齐加入到拌合物中。4.4按照计量标准要求定期对称量设备进行校核，确保计量准确。4.5 安排专人每天按规定检测砂石中含水率，及时调整施工配合比。4.6设专人负责测定搅拌站混凝土的坍落度,确保混凝土工作性始终满足技术指标要求。混凝土搅拌时间应控制在120s150s之间。4.7混凝土全部灌完后，应立即覆盖帆布蓬,静停4h进行蒸汽养护,混凝土试件同梁体以

12、齐蒸养,直至梁体强度达到早期涨拉,拆模后在梁体表面覆盖养生布、麻布等,以防水分蒸发，并昼夜24h浇水养护，持续时间不小于14d。4.8 混凝土试件用标准试模制成，每片梁制作10组150×150×150mm混凝土试件、150×150×300mm弹性模量试件,其中5组立方体试件、1组弹性模量试件同梁体蒸养,拆模后放入标养室内养生，测定28d龄期强度，以便对混凝土强度质量进行判定，作为竣工资料存档。另5组立方体试件、1组弹性模量试件随梁体同条件养护，作为拆模、早拉、终拉工序的质量控制。耐久性抗渗175、185、高度150mm试件1组,抗冻100×100×400mm试件1组,电通量直径95100、厚：51±3mm试件1组,并抽取标准条件养护混凝土试件100组，按铁路混凝土强度检验评定标准（TB1042594）规定进行强度质量评定，结果均为合格。5、结束语5.1 铁路混凝土桥梁设计