活性粉末混凝土(RPC)桥梁生产工艺探讨

摘要：

文章通过对活性粉末混凝土（RPC）桥梁生产工艺的探讨，对大跨度RPC预制T梁的制造技术有了较为深刻的了解，通过试验，选定了RPC桥梁施工用配合比，通过实践，形成了RPC的搅拌及灌注方法，掌握了RPC的养护技术，并制订了养护制度，掌握了涂装技术。为今后大批量的生产RPC梁打下了坚实的基础。

关键词：RPC梁；生产工艺；探讨

中图分类号： TU37 文献标识码： A

1、前言

随着我国经济建设的发展，公路、铁道数量的迅猛增加，沿海、河网地区以及城市公路立交桥大量出现，对铁路桥梁梁下净空及线路标高的限制越来越严，迫切需要使用建筑高度尽可能低的梁，以满足跨线地段净空的要求。另外，降低桥梁建筑的高度，还可节省大量桥头土石方量，少占用农田，这是降低综合工程造价的重要途径。

普通混凝土由于其材料的局限性，以及列车行车速度的进一步提高，使低高度梁或超低高度梁的应用受到了一定的限制。而活性粉末混凝土（RPC）具有高强度、高弹模、高耐久性、高延性等特点，可以从材料上解决低高度桥梁的应用问题。

2008年，中铁六局承担了蓟港铁路北塘西至东大沽扩能改造工程，该工程中含有RPC简支T梁共计19孔，其中32m RPC梁14孔，24m RPC梁5孔。国内RPC简支梁预制仅有跨度20m梁试生产过，大跨度的32m、24m梁试制生产尚无先例。

2、工艺流程

工艺流程见图1。

3、施工工艺

3.1 原材料

3.1.1水泥

水泥采用品质稳定、强度等级不低于42.5低碱硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥，水泥熟料中C3A含量不大于8％。其性能符合现行国家标准《硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥》的规定，不得使用其他品种水泥。

为此采用了唐山冀东水泥三友有限公司生产的低碱P.O42.5普通硅酸盐水泥。水泥的细度3450cm2/g；初凝时间为2h14min；终凝时间3h9min。

3.1.2骨料

骨料采用粒级分粗砂、中砂、细砂三个粒级，分别为1.25～0.63mm、0.63～0.315 mm、0.315～0.16 mm的高品质石英砂，泥土含量不应大于0.5%。SiO2含量应大于97%，筛分试验按《铁路混凝土与砌体工程施工规范》（TB10210-2001）规定进行。其余技术要求应符合现行国家标准《普通混凝土用砂质量标准及检验方法》的规定。

3.1.3专用混合料

专用混合料由北京交通大学配制，主要是以SiO2为主要矿物成分的高活性超细粉末，既具有增强作用，又可以降低拌合物的粘度。性能指标要求：SiO2含量大于85%，Al2O3含量低于4%，SO3含量不超过0.8%，细度在120000cm2/g以上，颗粒粒径在0.5μm以下的占68％以上，活性指数应达到120%，流动度比90%以上。

3.1.4钢丝纤维

钢丝纤维采用细圆形表面镀铜高强度钢纤维，直径0.20mm，长度12～14mm，抗拉强度不得低于2860Mpa，弹性模量不得低于1.9GPa，其余性能应满足《钢纤维混凝土》JG/3064-1999要求。

3.1.5高性能外加剂

外加剂采用减水率大于28%，高掺量（固体掺量大于35%）时无缓凝作用的氨系减水剂。混凝土外加剂应符合GB8076的规定，并检验合格后方可使用，其性能与所用水泥的适应性良好，碱含量不得大于10%，外加剂掺量由试验确定，严禁掺入氯盐类外加剂。

3.2 配合比

混凝土设计强度等级C120，弹性模量设计值48GPa，混凝土须具备很好的耐久性能，通过对多个配合比的经济性及其各项性能指标的综合对比，选定配合比见表1：

表1 混凝土的配合比

名称 石英砂 水泥 专用混合料 高强度钢纤维 高性能外加剂 水

1.25～0.63mm 0.63～0.315 mm 0.315～0.16 mm

单方用量（kg/m3） 343 686 177 706 210 160 69 127

3. 3 搅拌

3.3.1搅拌机采用强制式卧轴搅拌机，转速48转/分钟，采用电子计量系统计量原材料。

3.3.2原材料配料称量精度:水泥的质量按质量计准确到±1%，干燥状态的掺合料的用量按质量计准确到±0.5%，骨料的用量按质量计准确到±1.5%，水、外加剂的用量按质量计准确到±0.5%。

3.3.3 混凝土搅拌：先加骨料和纤维搅拌2min，再加入水泥和专用混合料搅拌1～2min，最后加水、外加剂搅拌3min以上，总搅拌时间不得短于7min。

3.4运输

3.4.1运输采用汽车加吊斗，开盘前检查吊斗的容器部分是否干净，并打湿内壁。

3.4.2吊斗的运输距离不得超过400m，运输与静停累计时间控制在15min以内。

3.4.3拌合物卸料时，采取开启斗门自行流淌的方式，抛落高度控制在1.0m以内。当出料比较困难时，开启斗门上固定的附着式振捣装置辅助卸料。

3.5浇注与振捣

3.5.1RPC梁按普通混凝土梁相同的浇注方式进行。

3.5.2RPC梁振捣以附着式振捣器为主，插入式振捣棒配合使用，钢筋密集部位加强侧振采用小直径插入式振捣棒加强振捣。附着式振捣器在梁端处变截面处设置（1、2、3号）较为密集，在梁的其它部分斜对称分布（4和2号），具体的布置见图1。

图2附着式振捣器布置图

3.5.3混凝土自加水搅拌时起，灌注前时间不超过20min。

3.5.4浇筑采用连续灌造、一次灌成的工艺，并具有良好的密实度。每片32m梁浇注总时间不宜超过10h，每片24m梁浇注总时间不宜超过8h。

3.5.5下灰要均匀,每层混凝土浇筑厚度不得超过20cm。

3.5.6 混凝土浇注时，模板温度宜在5℃～35℃。当模板温度低于0℃或高于40℃时，应对模板采取升、降温措施。当模板温度低于0℃时，应用蒸汽对模板预热；在炎热的夏季，应避开白天高温时灌注混凝土。

3.5.7混凝土拌合物入模温度宜在10℃～30℃，每次浇注前应按GB/T50080-2002的规定对混凝土拌合物的温度进行现场测试，浇注过程中应每20罐混凝土抽查一次，且每片梁不少于2次。

3.5.8桥面板混凝土应及时赶压、抹平，保证排水坡度和平整度，平整度不大于3mm/m。

3.5.9梁体在灌筑混凝土过程中，应按规定随机取样制作混凝土强度试件（均匀分布取样）、弹性模量试件（在同一盘中取）。施工试件应与随梁体在同条件下振动成型并随梁体养护。

3.6养护及拆模

灌注完毕的RPC梁养护采用分阶段养护制度。养护过程分为静停、蒸汽初养、拆模、蒸汽终养和自然养护等五个阶段（见图2）。

图3 养护过程示意图

3.6.1静停：将灌注完毕的RPC梁在台座上带模静停，为了减少水分蒸发散失应覆盖苫布，静停时间不得少于6小时。

3.6.2蒸汽初养：静停完成后，通过蒸汽提高苫布内环境温度，升温速度控制在15℃/h以内，升温至40～50℃，保持恒温8～10小时（或同条件养护试件抗压强度达到40MPa时间为准），再以降温速度15℃/h以内降至梁体表面温度与环境温度相差不超过20℃时，进行拆模。

3.6.3拆模：拆模时，确保构件温度与环境温差不大于20℃，且保证构件棱角完整，连接板根部、隔墙根部及梁面板掖部不开裂。拆模时应轻敲轻吊，防止了边角磕损、碰坏。气温急剧变化时不进行拆模。

3.6.4蒸汽终养：拆模后的梁体再次覆盖苫布，通蒸汽进行养护。蒸汽不直接喷在梁体表面，蒸汽排管与梁体之间留有40cm间隙，且使蒸汽向下方喷。终养过程分为升温、恒温、降温三个阶段，升温速度不大于15℃/h，降温速度不大于15℃/h。恒温温度控制在75±5℃，恒温养护时间不少于36h（或同条件养护试件抗压强度达到设计强度为准）。撤除保温设施时，构件表面温度与环境温度之差不超过20℃。

3.6.5自然养护：梁体蒸汽终养结束后进行自然养护，环境温度不低于10℃，并对梁体进行洒水养护，时间不少于7天。当环境平均气温低于10℃或最低气温低于5℃时，按冬季施工处理，采取了保温措施。

3.7 预应力张拉

3.7.1张拉准备工作

在进行张拉前，梁体混凝土如有较大缺陷，应预先修补好，方可施加预应力，非预应力部分如横隔墙、挡碴墙等处缺陷可在张拉后修补。另外，张拉前还应将锚垫板上的灰浆清理干净。

3.7.2张拉所用设备主要

ZB10-320型油泵、YCW300C型穿心式千斤顶，0.4级张拉油表，自制张拉架，10kN倒链等。

3.7.3张拉机具的检验

张拉前应对千斤顶、油压表及油泵配套标定，张拉时要配套使用。张拉千斤顶的校正系数≯1.05，校正周期不超过一个月，油压表的校正周期不超过一周。

3.7.4张拉作业

梁体张拉分两次进行：当混凝土强度达到75.5Mpa时，进行初张拉，然后将梁体吊离制梁台座；当梁体混凝土强度达到123.5Mpa、弹模达到48Gpa（调整中），且龄期不小于10天时，进行终张拉。张拉时采用应力与伸长值双控，以控制应力为主，伸长值作为校核。

张拉步骤：张拉分两次进行，张拉时先拉至初应力，用钢直尺测量千斤顶油缸伸出长度，再拉至张拉控制应力持荷２min，用钢尺再次测量油缸伸出长度，最后锚固。

3.7.5预应力张拉时，每片梁断丝及滑丝数量不超过预应力钢绞线总丝长的0.5%，位于梁体的不同侧。

3.7.6锚固后，夹片外露齐平，错牙不超过1mm。终拉后的24h内，各端各钢绞线的回缩量不大于1mm。

3.8 压浆

3.8.1终张拉后24至48h之内对梁体进行压浆，采用一次压浆工艺。压浆过程中及压浆后48h内，梁体温度不低于5℃。水泥浆的水胶比不大于0.35。

3.8.2压浆方法：用砂轮切割机切除外露钢绞线，再用环养树脂涂封锚具，水泥浆用压浆剂和强度等级为42.5的普通硅酸盐水泥备制。一端压浆，当另一端有浓浆溢出后，关闭出浆口，保压0.6Mpa约2分钟。压浆顺序自下往上进行，一片梁一次连续压完。水泥浆搅拌好后很快便压入孔道，置于注浆罐的浆体则继续搅拌，自搅拌至压入孔道的间隔时间不超过40min。

3.9封端

将锚穴处的混凝土凿毛，涂聚氨脂防水涂料，封端混凝土也采用RPC，人工插捣密实，外表面应与端面平齐，并抹光。并在封锚后的混凝土圆周上用聚氨酯防水涂料进行防水处理。

3.10防水层、保护层施工

防水层及保护层施工按通桥（2005）8061图办理，与普通混凝土桥梁相同。

3.11 涂装

3.11.1 RPC梁涂装采用河北廊坊天骄防水材料有限公司生产的JJ型混凝土结构修补复合材料。

3.11.2修补材料配合比

材

3.11.3设备工具

抛光机、抛光刷、钢丝刷、腻子刀、砂纸、刮板、手锤、钢钎、塑料料斗、滚刷、毛刷、水桶等。

3.11.4施工步骤：基层处理填补气孔（刮腻子）涂主层涂料（四遍）涂罩面涂料（两遍）

3.11.5 涂装时环境温度：5℃～30℃，如超出范围，作业时间应做出相应调整；涂装时环境相对湿度不大于85%；

4 结束语

经过一年多的试验、试生产及正式生产，我们已形成一套比较成熟的RPC梁生产工艺，为今后大批量的生产RPC梁打下了坚实的基础。

图1 工艺流程图

钢筋加工、定位网制作分别绑扎梁体钢筋骨架和桥面钢筋骨架

底模、侧模修理、清理、涂脱模剂安装底模活动块安装支座板吊装钢筋骨架 立端模 立侧模

移梁初 张 拉脱 模 养 护 梁体混凝土灌筑 检查签证

油表、顶配套校正强度、弹模合格成型砼试件

终 张 拉 切钢绞线、密封锚具压 浆封 端防水层、保护层施工涂装成品梁存放待架

注：斜体加黑字所代表工序为重要工序（质量控制点），包括：梁体混凝土灌筑、初张拉、终张拉、压浆和防水层保护层施工。

参考文献

[1]铁道第三勘察设计院编制的RPC梁验收标准

[2]《客运专线活性粉末混凝土（RPC）材料人行道挡板、盖板暂行技术条件》

[3]TB/T3043-2005《预制后张法预应力混凝土铁路桥简支T梁技术条件》

[4]《活性粉末混凝土（RPC）研究与应用评述》（《结构工程师》同济大学建筑工程系 屈文俊 秦宇航）

[5]《活性粉末混凝土铁路预制梁的设计与试验研究》（北京交通大学等季文玉等）

作者简介：

张春伟，男，2004年7月毕业于石家庄铁道学院，就职于中铁丰桥桥梁有限公司