浅谈自流平免振混凝土在广清高速公路新华高架桥维修加固工程的运用

摘要：本项目为广清高速公路新华高架桥维修加固工程第Ⅱ标段，项目内容主要是对广清高速公路新华高架桥右幅（第152跨-第277跨）空心板梁端进行混凝土封端、桥梁腹板加厚，项目的实施有利于保障广清高速公路的营运安全和畅通。

关键字：免振混凝土 施工技术

1、广清高速公路新华高架桥概况

广清高速公路新华高架桥位于花都新华镇，全长4.519公里。随着营运时间的增加，周边城市的发展带来交通量不断增大，车辆的轴载也日益重型化，车辆超载现象十分严重，导致空心板梁出现不同程度的病害，影响桥梁营运安全。为了提高新华高架桥的安全性能，以及结合到广清高速公路的扩建工程，广清分公司组织对广清高速公路新华高架桥进行维修加固。

2、结构设计

根据现场结构检测和荷载试验情况，结构病害主要是：一是在支座附近板底八字型斜裂缝，主要是因为梁端头未作封端处理，在上部荷载作用下产生开裂，解决的办法是浇筑封端混凝土，提高桥梁结构承载能力；二是在梁端3m范围内的腹板斜向裂缝，部分裂缝开裂后延伸到底板，经计算分析主要是截面主拉应力超限，抗剪强度不足，解决的办法是增设钢筋、加厚腹板，提高腹板强度。

3、C45自流平免振混凝土技术指标

3.1符合国家标准的各种硅酸盐水泥均可用于配制自流平免振混凝土，但要根据强度和耐久性能及工程特殊需要做出选择，水泥的用量对于配制高性能自流平免振混凝土也是个主要问题，一般而言，水泥用量范围在350-450 kg/m3，当使用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥时，水泥用量>500 kg/m3，有可能导致混凝土收缩大；水泥用量过低时，则难以形成足够的浆体而达到工作性要求，在不掺矿渣粉等矿物掺合料的情况下，水泥用量宜≮350 kg/m3，本项目采用广州市越堡水泥有限公司生产的金羊牌P.O42.5R水泥 ，其主要技术指标及试验数据见表1。

表1 硅酸盐水泥P.O42.5R技术指标及试验数据

项目

标准值

试验值

比表面积（m2/kg）

≮300

370

密度（kg/m3）

--

3070

标准稠度用水量（%）

沉入底板6±1mm时

25.5

凝结时间

初凝

不早于45min

106

终凝

不迟于600min

198

安定性

沸煮法检验合格

合格

胶砂强度（MPa）

水灰比

0.5

强度单值

均值

抗压

3d

≮22.0

27.9

29.3

28.9

27.4

26.9

25.5

25.9

28d

≮42.5

60.2

60.5

58.9

59.2

59.4

57.9

58.0

抗折

3d

≮4.0

5.7

5.6

5.9

5.7

28d

≮6.5

9.2

8.7

9.0

9.0

3.2与常规水泥混凝土相比，自流平免振混凝土所采用的粗集料较细，宜采用最大粒径20mm以下的连续级配碎石；采用较大粒径的粗集料对于自流平免振混凝土的工作性能和通过钢筋间隙的能力有不利影响，同时集料的含泥量≤1.0%，含泥量太高不仅影响混凝土的物理力学性能，而且由于其对外加剂的吸附作用会影响自流平免振混凝土的工作性能。采用清连石场生产的花岗岩石料，规格为5-20mm碎石，选择集料时主要考虑压碎值、含泥量、针片状颗粒含量、筛分级配等指标，并符合JTJ041-2000规范要求，其主要技术指标及试验数据见表2。

表 2 级配范围及集料指标及试验数据

项目

标准值

试验值

筛孔

26.5

19

0-10

9.5

40-80

68.7

4.75

90-100

98.8

2.36

95-100

99.1

压碎值（%）

≤12

11.5

含泥量（%）

≤1.0

0.8

针片状颗粒含量（%）

≤15

7.6

3.3自流平免振混凝土采用的细集料为北江沙场的中砂，选择细集料时主要考虑含泥量、细度模数、筛分级配等指标，并符合GB/T 14684-2001及JTJ041-2000规范要求，其主要技术指标及试验数据见表3。

表 3 级配范围及集料指标及试验数据

项目

标准值

试验值

筛孔

4.75

0-10

1.8

2.36

0-25

7.8

1.18

10-50

16.7

0.6

41-70

41.2

0.3

70-92

78.4

0.15

90-100

97.2

--

100

细度模数

--

2.4

含泥量（%）

≤3.0

1.6

3.4实践证明，0.125mm以下粒径的粉料对于自平流免振混凝土的流动性性能非常重要，这些粉料一部分由砂中的细粒提供，大部分则由胶凝材料所提供。为了提供充足的浆体量保证混凝土良好的工作性能，高性能自流平免振混凝土掺合了由广东韶钢嘉羊新型材料有限公司生产的S95级矿渣粉，矿渣粉掺入砼中能吸收部分Ca（OH）2，产生二次水化反应，从而改善了界面区，不仅有利于混凝土的力学性能的提高，还有利于混凝土耐久性的改善，而矿渣粉本身也有一定的减水作用，提高混凝土的粘聚性和塌落度，使混凝土具有良好的和易性。S95级矿渣粉各项指标符合GB/T18046-2008规范要求，其主要技术指标及试验数据见表4。

表4 S95级矿渣粉指标及试验数据

项目

级别

试验值

比表面积（m2/kg）

≥400

417

密度（kg/m3）

≥2.8

2.86

活性指数

7d

≥75

80.4

28d

≥95

117.9

流动度比

≥95

111

烧失量

≤3.0

0.11

三氧化硫

≤4.0

0.39

3.5使用高性能减水剂是配制自流平免振混凝土所必需的，自流平免振混凝土掺入了由广州吉神外加剂有限公司生产的S8350高性能减水剂，各项指标符合GB8076-2008规范要求，其主要技术指标及试验数据见表5。

表5 S8350高性能减水剂指标及试验数据

试验项目

标准值

试验值

减水率（%）

≮25

26

泌水率（%）

≯60

23

含气量（%）

≤6.0

2.6

凝结时间之差（min）

初凝

-92～+120

+75

终凝

+70

抗压强度比（%）

1d

≮170

182

3d

≮160

175

7d

≮150

162

28d

≮140

153

收缩率比（%）

≯110

103

4、C45自流平免振混凝土配合比设计验证

自流平免振混凝土不同于普通混凝土应具有优良的流动性能和抗离析性能，由广州粤丰混凝土有限公司生产的C45自流平免振混凝土，同时送广东交通集团检测中心进行配合比验证，配合比试验结果如下：

表6 C45自流平免振混凝土配合比技术指标及试验数据

砼技术要求

设计强度

试配强度

施工和易性

抗压（MPa）

45

抗压（MPa）

53.2

塌落度（mm）

220-260

配合比用量

水胶比

水

（kg/m3）

水泥（kg/m3）

粗集料（kg/m3）

细集料（kg/m3）

矿渣粉（kg/m3）

外加剂（kg/m3）

砂率

（%）

实测密度（kg/m3）

0.30

200

380

710

770

280

7.92

52.0

2340

配合比各项性能

水胶比

龄期（d）

抗压（MPa）

塌落度（mm）

粘聚性

保水性

备注

0.30

3

33.2

250

好

无

广州粤丰混凝土有限公司

28

56.8

3

30.4

250

好

无

广东交通集团检测中心

7

43.5

28

57.2

5、浇筑C45高性能自平流免振混凝土主要施工技术控制

浇筑混凝土前要对模板和钢筋及预埋件进行检查，符合要求后方可施工。水泥混凝土施工过程中严格做好控制塌落度和扩展度试验，确保水泥混凝土良好的和易性。

高性能自平流免振混凝土的搅拌和运输

5.1、搅拌

5.1.1搅拌时每盘计量允许偏差不超过2%。

5.1.2准确控制拌合用水量，仔细测定砂石中的含水率，每工作班测2次。

5.1.3投料顺序：投入粗骨料细骨料喷淋加水W1水泥掺合料剩余水W2。搅拌30S后加入S8350高性能减水剂，搅拌90S后出料。

5.2、运输

5.2.1罐车装入混凝土前应仔细检查并排除车内残存的刷车水。

5.2.2高性能自平流免振混凝土的运送及卸料时间控制在2h以内，以保证高性能自平流免振混凝土的高流动性。

5.3、浇筑

5.3.1检查模板拼缝不得有大于1.5mm的缝隙。

5.3.2卸料前用水冲净罐车卸料斗。

5.3.3卸料前罐车高速旋罐90S左右，由于触变作用可使混凝土处于最佳工作状态，有利于混凝土自密实成型。

5.3.4保持连续输送，必要时降低输送速度。

5.3.5高性能自平流免振混凝土混凝土浇筑时，下料要均匀、连续不要集中猛投而产生混凝土的阻塞。

5.3.6高性能自平流免振混凝土浇筑时，尽量减少输送过程对混凝土高流动性的影响，使其和易性能不变。

5.3.7浇筑过程中设置专门的专业技术人员在施工现场值班，确保混凝土质量均匀稳定，发现问题及时调整。

5.3.8浇筑时在浇注范围内尽可减少浇筑分层，使混凝土的重力作用得以充分发挥，并尽量不破坏混凝土的整体粘聚性。

5.3.9浇筑时采用振动棒及钢筋插棍进行，起到辅助流动和辅助密实的作用。

5.3.10浇筑过程中应尽量放慢浇筑速度，使混凝土有足够的时间填充密实，高性能自平流免振混凝土浇筑至设计高度后，再在表面配合人工进行敲击，根据声音判断混凝土是否密实，若有不密实应停止浇筑，待气泡上浮至表面、空缺部位流满混凝土再继续浇筑，保证混凝土密实并达到设计高度。

5.3.11在浇筑混凝土时，因为在振捣过程中，混凝土会产生下沉，所以在浇筑时混凝土应比桥面略高3～5cm，待浇筑完成后混凝土无明显下沉时，人工铲平多余的料再进行恢复桥面平整度。

5.3.12对未浇筑混凝土的梁板在人孔位置上覆盖钢板，避免施工过程中的车辆对人孔的破坏及施工过程中产生的废渣掉入梁内。

5.4、养护

5.4.1高性能自平流免振混凝土浇筑完毕后，板面采用土工布进行覆盖终凝后立即洒水养护，不间断保持湿润状态。

5.4.2混凝土浇注完成24小时后，即要进行浇水养护，浇水养护的时间不少于7天。

7、结论

结合项目特点使用自流平混凝土主要目的是增加混凝土自密性能，解决用于梁体12cm腹板加厚时可能出现的蜂窝不密实问题，施工过程中质量监控体系进行了各种验证，包括雷达监测、现场抽芯取样、及工后梁内拆模检查混凝土外观质量，证明自流平混凝土可以很好的与旧混凝土结合，达到了与旧梁体形成整体受力的目的，提高了桥梁结构性能。