连续刚构桥C55 混凝土的配合比设计及可泵性能研究

引言

随着我国基础建设的快速发展，高端设备、先进技术、新型材料等的不断涌现，使桥梁结构也不断多样化，功能化[1]。其中预应力混凝土连续刚构桥因其具有变形较小、刚度较大、综合性能良好等特点，在高速公路建设中应用越来越多[2]。其可以有效解决交通运输量增加、重载车辆增多造成的桥梁结构寿命缩短的问题。而混凝土作为连续刚构桥的重要组成部分，也对其提出了更高的技术要求[3]。

论文以云南弥玉高速公路甸溪河特大桥为依托，通过原材料、关键配合比参数的控制，研究连续刚构桥 C55 混凝土的可泵性能和力学性能[4]。同时结合工程环境条件，通过合理的布置泵管，浇筑过程中的质量控制等措施，来确保连续刚构桥混凝土的质量，以期为同类工程提供一定的借鉴。

胶合材料除水泥以外，以 S75 级矿粉，Ⅰ级、Ⅱ级粉煤灰作为矿物掺合料，通过单掺、双掺的方式进行组合试验，研究矿物掺合料对连续刚构桥C55 泵送混凝土性能的影响。

从试验结果可以看出，混凝土的塌落度和扩展都受粉煤灰和矿渣粉掺和量以及掺和情况影响较大；其中双掺时混凝土的工作性能要优于单掺，单掺粉煤灰的工作性能要优于单掺矿渣粉。这是因为粉煤灰的细度比矿渣粉细，且粉煤灰的微观形态是球形颗粒，在混凝土中可以起到良好的滚珠作用，并且能有效的填充于混凝土中，因此混凝土的粘聚性和流动性可以得到明显的提高[6-7]。而且也可以看出，矿物掺合料的品质越高，对改善混凝土的工作性能作用越明显。因此，针对连续刚构桥 C55 泵送混凝土，选择高品质的矿物掺合料或采用双掺的方式均有助于提高混凝土的可泵性能。

3.2 砂率的影响

混凝土试配时过程中开展了砂率对混凝土可泵性能和力学性能的影响规律试验，其含砂率从 40% 至 44% 进行等差配合比优化，共经行5 组试验。

可知，砂率从 40% 增加至 44% ，混凝土的坍落度呈余玄函数变化，其含砂率在 42% 时塌落度最大；其扩展度总体为先增加后减小的趋势，而倒提时间则与扩展度相反，总体呈先降低后增大的趋势。从试验结果可知，当含砂率为 42% 时，混凝土的倒提时间为5s，坍落度为23 厘米、扩展度为62 厘米，其工作性能达到最优，适宜泵送。这是因为在该砂率下，细骨料与水泥、水等形成的浆体可以充分且恰到比例的填充于粗骨料之间，润滑作用最佳，有效降低各组分之间的摩擦力，从而使混凝土的流动性能得到大幅提高[8-9]。

可知，在砂率增加的过程中，混凝土的抗压强度呈正态分布，抗压强度先增后减，当砂率为 42% 时抗压强度达到最高，为 72.5Mpa 。这是因为在该砂率下，混凝土硬化后的孔隙率最低，结构更加致密，因此抗压强度最高。当砂率较低时，浆体不能完全包裹各组分，孔隙率较高，当砂率过高时，粗骨料的骨架支撑作用降低，且浆体量较大，易引起离析、泌水，多种因素导致混凝土的抗压强度降低[10-11]。

因此在工程应用当中，要根据原材料试验检测结果，选择合适的砂率，不仅可以改善混凝土的可泵性能且能提高混凝土的抗压强度。

3.3 外加剂的影响

针对选取不同的外加剂掺量，进行连续刚构桥C55 泵送混凝土的试配，通过初始工作性能及1h、2h 工作性能经时损失试验数据，研究外加剂掺量对连续刚构桥 C55 泵送混凝土性能影响规律。外加剂掺量分别为 1.9%. 、2.0%. 、 2.1% 、 2.2% ，初始工作性指标见表 8

通过检测混凝土的初始工作性，外加剂掺量为 2.0% 较为适宜。通过测定1h、2h 混凝土工作性能经时损失，并观察其和易性变化，发现外加剂出现一定的温度敏感性，出现缓释现象，掺量为 2.0% 时，混凝土工作性能较为稳定。经时损失数据见表9 所示。

4 工程应用

4.1 项目概况

以云南弥玉高速甸溪河特大桥为依托，该桥为预应力混凝土连续刚构桥，分离式布置，单幅桥宽 16.5m ，悬臂浇筑段桥跨布置为 80+150+80m ，垂直泵送高度达 87.3m 。桥梁上部结构采用 C55 泵送混凝土，由于该工程区域环境温度昼夜温差大，混凝土泵送阻力大、失水较快、工作性经时损失大[12-14]。因此在泵送过程中易造成堵管，混凝土的泵送施工控制难度较大，因此，施工过程中采用前文优化的配合比进行混凝土泵送。

4.2 连续刚构桥C55 混凝土的泵送控制

（1）泵送动力设备为HBT80C 型混凝土拖泵， φ 125mm 泵管，垂直泵送高度达 87.3m ，项目针对泵送高、难度大的问题，沿桥梁墩柱合理布置泵管，图5 为现场泵管布置图。

（2）对混凝土的出厂、入泵、出泵进行工作性检测，试验结果表 8 所示，入泵工作性能如图6 所示。

通过试配后的混凝土工作性能良好，混凝土经时损失较小，混凝土各工作性能均满足施工要求，泵送过程稳定，无堵管问题产生。混凝土浇筑后，经28 天养护后其抗压强度达到 68.9MPa ，满足设计施工要求。

5 结论

（1）通过试验及工程应用，表明采用 42% 砂率、外加剂掺量为 2.0% ，双掺 S95 矿渣粉、Ⅰ级粉煤灰或单独使用高品质的Ⅰ级粉煤灰，可使连续刚构桥C55 混凝土具有较佳的可泵性能。

（2）针对超高墩混凝土施工性能控制以混凝土到现场时可泵性以及出泵时混凝土的工作性控制为准，其性能按表9 控制。

（3）配制的 C55 泵送混凝土成功应用于云南弥玉高速甸溪河特大桥，施工期间，经试验确认后的混凝土配合比可泵性能良好，未发生堵管的情况，强度也满足要求，可见针对连续刚构桥 C55 混凝土的配合比设计及可泵性能研究是合理可靠的。

参考文献

[1]李志勇. C60 高流态泵送砼压力泌水及其性能试验研究[D]. 长沙:长沙理工大学, 2006.

[2]孙建全. 粉煤灰 C55 高性能混凝土在滨州黄河大桥工程中的应用研究[D]. 济南: 山东大学, 2006.

[3]温志成. 泵送高性能混凝土施工质量评价体系构建及质量控制研究[D]. 四川: 西南交通大学, 2015..

[4]李帅. 泵送混凝土可泵性评价[D]. 河北: 河北工业大学, 2015.

[5]刘拓. 超高层泵送混凝土施工技术研究[D]. 长春: 长春工程学院.

[6]周国光. 我国高速公路发展及其有关问题思考[J]. 综合运输, 2000,(9):1-7.

[7]缪长青, 孙传智, 李爱群. 混凝土箱梁桥零号块水化热过程分析研究[J]. 防灾减灾工程学报, 2010, 30(4): 407-413.

[8]苗婷婷. 预拌混凝土可泵性评价方法研究[D]. 河北: 燕山大学.2016..

[9]温以华. 粉煤灰泵送高性能混凝土的试验研究[D]. 山东: 山东大学,2006..

[10]李帅, 柯国炬, 田波,等. 泵送混凝土可泵性的评价指标[J]. 河南建材, 2014(6):28-30. .

[11]王龙梅, 孙爱丽, 朱广明, 等. 掺合料对混凝土可泵性影响浅析[J].低温建筑技术, 2008, 30(2):155-157.

[12]段庆普. 大跨度预应力混凝土连续刚构桥设计理念研究[J]. 工程建设与设计, 2019(17).

[13]方振. 国内连续刚构桥现状及发展趋势[J]. 福建质量管理, 2017,000(017):45.

[14]梅连军. 连续刚构桥施工高强混凝土质量控制要点探讨[J]. 西部交通科技(4):64-67.