钢管混凝土拱桥拱肋核心混凝土的可泵性研究.pdf
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1、公路交通技术 2 0 1 0年 2月 第 1 期T e c h n o l o g y o f H i g h w a y a n d T r a n s p o r t F e b 2 0 1 0 N o 1 钢管混凝土拱桥拱肋核心混凝土的可泵性研究 胡 勇 ( 重庆高速公路集 团有限公 司东南建设分公司 ,重庆4 0 1 1 2 1 ) 摘要 :拱肋 高强核 心混凝土施工技 术难度 大、质量要 求高,为了确保工程施 工质量 ,混凝 土浇筑要 求一次成功 , 混凝土可泵性是钢管混凝 土浇筑成败的 关键 ,而可泵性的关键是混凝 土的配合比。针对渝湘高速公路 细沙河 大桥拱 肋核心混凝土灌注现状
2、,通过对核 心混凝土可泵性的研 究,分析钢 管拱肋核 心混凝土的配合比对核 心混凝土成功灌 注的影响 ,以期对钢管混凝土拱桥核心混凝土施工提供参考。 关键词 :钢管混凝土拱桥 ;核心混凝土 ;可泵性 文章编号 :1 0 0 9 6 4 7 7 ( 2 0 1 0 ) 0 1 0 0 7 8 0 5 中图分类号 :U 4 4 8 2 2 文献标识码 :A Re s e a r c h o n Pu mp a b i l it y o f Co r e Co n c r e t e f o r Ar c h Rib s i n St e e I Tu b e Co n c r e t e Ar c
3、 h Br i d g e s HU Yo n g Ab s t r a c t :Th e c o n s t r u c t i o n o f h i g h s t r e n g t h c o r e c o n c r e t e f o r a r c h ribs i s d i f fi c u l t i n t e c hn i q u e a n d h i g h l y r e qu i r e d i n q u a l i t y , t h e c o n c r e t e c a s t i n g i s r e q u i r e d f o r S
4、 u c c e s s rig h t o ne t i me i n o r d e r t o e n s u r e c o n s t r uc t i o n q uali t y Th e r e f o r e ,t h e pu mp a bi l i t y o f c o n c r e t e i s c rit i c al f o r s u c c e s s o f s t e e l t u b e c o n c r e t e c a s t i n g , wh i l e t he p u mp a bi l i t y i s g r e a t l
5、 y d e p e n d e n t o n t h e mi x pr o p o r t i o n Th i s p a pe r , a i mi n g a t t he s t a t u s q u o o f c o r e c o n c r e t e c a s t i n g f o r a r c h ribs o f Xi s h a h e Br i d g e o n Ch o n g q i n g - Hun a n Ex p r e s s wa y a n d t h r o u g h t h e r e s e arc h o n p ump a
6、 bi l i t y o f c o r e c o n c r e t e ,a n a l y z e s t h e i n fl ue n c e s o f mi x p r o p o r t i o n o f s t e e l t ub e c o r e c o n c r e t e f o r arc h r i b s o n s u c c e s s f u l c a s t i n g wi t h a n e x p e c t a t i o n o f p r o v i d i n g a r e f e r e n c e for c o n s
7、t r u c t i o n o f c o r e c o n c r e t e i n s t e e l t u b e c o n c r e t e arc h b rid g e s Ke y wo r d s :s t e e l t ub e c o n c r e t e a r c h b ridg e ; c o r e c o n c r e t e ; p u mp a b i l i t y 钢管混凝土拱桥拱肋高强混凝土施工技术难度 大 、质量要求高 ,管内混凝土浇筑从两边拱脚 向拱 顶连续泵送 ,钢管 内面积小 ,混凝土泵送时间长 , 为了确保工程施工质量,混
8、凝土浇筑要求一次成功 , 因此混凝土配合 比设计是成败的关键。混凝土配合 比设计的 目的,就是要根据工程对混凝土性能的要 求 ,选择适宜的原材料 比例 ,设计出经济 、质优的 混凝土。与传统方法施工的混凝土相 比,拱肋泵送 混凝土的可泵性要求更高 ,而混凝土的配合 比设计 直接影响混凝土的可泵性。泵送混凝土配合 比设计 应遵循以下 3条原则:1 )配制的混凝土应能满足工 程所要求的和易性、均质性 、强度和耐久性等要求 ; 2 )根据所使用的原材料质量、混凝土泵种类、输送 管直径 、压送距离 、气候条件 、浇筑部位及浇筑方 法等 ,经过试验确定配合比 ( 试验应包括混凝土的 试配和试送) ;3
9、)混凝土配合成分中,应尽量采用 收稿 日期 :2 0 0 9 - 0 7 0 9 作者简介 :胡勇 ( 1 9 7 5 一 ) ,男 ,重庆市人,本科 ,工程师 外加剂和外掺料 ,以降低水灰 比,改善混凝土的可 泵性 。本文以渝湘高速公路细沙河大桥为依托 ,对 钢管混凝土拱桥拱肋核心混凝土的可泵性进行研究, 希望能对同类型桥梁的施工提供一定参考。 1 工程概 况 细沙河大桥主桥为钢管混凝土桁架式中承式拱 桥 ,净 跨 1 9 0 m,净 矢 高 4 2 2 2 2 m,净 矢 跨 比 1 4 5 ,主拱拱轴线为悬链线 ,拱轴系数 m=1 3 4 7 。 拱肋为等截 面钢管混凝土桁架结 构 ,断
10、 面由 4 8 5 0 mm钢管组成 ,内灌早强 、缓凝 、微膨 胀 C 5 0 混凝土。断面高 4 0 m,宽 2 1 m。钢管厚 1 4 mm。 水平向由 4 0 2 m m1 1 m m无缝钢管横向连接 2 根主钢管 。腹杆全部采用 4 0 2 m m1 1 m m无缝 钢管。2道拱肋之间设有 7 道横撑 以保证拱肋横 向 稳定。其中拱顶设 1 道钢管桁架 “ 米”字型横撑 , 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 0 1 0年 第 l 期 胡 勇:钢管混凝土拱桥拱肋核心混凝土的可泵性研究 7 9 桥面至拱顶之间共设 4道钢管桁架 K字撑 ,桥面 与拱肋相交
11、处共设 2道钢桥道横梁。 全桥拱肋共 8 根钢管及 4个拱脚段缀板仓需浇 筑混凝土,单根上弦钢管长度为 2 2 1 8 7 m,管内填 充混凝土 1 1 7 6 m ;单根下弦钢管长度为 2 1 7 _ 1 3 m, 管内填充混凝土 l 1 5 1 m 。每个缀板仓之间填充混 凝土 7 3 8 m 。全桥拱肋混凝土工程量为 1 2 2 6 6 m 。 细沙河大桥效果图见图 1 。 图 I 细沙河大桥 2 拱肋泵送混凝土混合料应满足的要求 2 1 足够的水泥浆体 在泵送混凝土中,水泥浆体既是泵送混凝土获 得速度的来源 ,也是混凝土具有可泵性 的必要条 件。水泥浆体能使混凝土拌合物稠化,提高石子在
12、 混凝土拌合物中均匀分散的稳定性 ;另外 ,在泵送 过程 中水泥浆体形成润滑层,当混凝土拌合物所受 的压力超过输送管 内壁 与砂浆之间存在 的摩擦力 时 。混凝土即向前流动。为了能够形成一个很好的 润滑层,保证钢管? 昆 凝土泵送顺利进行 ,拌合物须 满足以下要求 :1 )有足够的含浆量 ,砂浆除了能 填充骨料间所有空隙外 ,还应有富余量使混凝土泵 输送管道 内壁形成薄浆层 ;2 )浆层 内含有较多的 水,以便在输送管内壁处产生 1 层水膜,泵送时起 润滑作用。 2 2 满足一定技术要求 概括说来,混凝土可泵性就是混凝土拌合物在 混凝土泵的压力下在输送管道( 包括弯管、接头等 局部阻力区)内的
13、流动能力。为了保证泵送顺利和 浇灌后混凝土的质量 ,混凝土拌合物应满足以下技 术要求 :1 )7 d 、2 8 d强度要满足设计强度要求 ; 2 )初凝时间不得小于混凝土拌合物运输 、泵送 、 直到浇灌完成的全过程所需的时间 ;3 )混凝土拌 合物 的和易性要好 ,且要有 良好 的内聚性 ,不离 析 、少泌水 ,以保证混凝土的均匀性 ;4 )混凝土 基本组成材料中 ,石子最大粒径应不大于泵送时 输送管 内径的 l 3 ,其颗粒级配应采用连续级配 ; 5 )在保证混凝土质量的前提下 ,各项材料的配合 比应经济合理 ,尽量降低成本。 3 拱肋管内泵送混凝土配合比设计主要参数控制 综合上述分析和实际
14、工程经验 ,在进行拱肋 内泵送混凝土配合 比设计时 ,主要应考虑水泥最 小用量 、混凝土的可泵性 、坍落度的选择 、合理 水灰比和混凝土的砂率等。 3 1 水泥最小用量限制 传统混凝土施工 ,水泥用量是根据混凝土强 度和水灰 比确定的 ;而泵送混凝土施工 中,除必 须满足混凝土 的强度要求外 ,还应满足混凝 土拌 合物可泵性 的要求。因为要 克服输送管道 内的摩 阻力 ,必须有足够的水泥砂浆包裹骨料表面和润 滑管壁 ,这就要求对泵送混凝土有最小水泥用量 的限制 。一般 ,最小水泥用量与泵送距离 、集料 种类、输送管直径 、泵送压力等因素有关。 3 2 混凝土的可泵性 常规混凝土施工 中,混凝
15、土工作性能的好坏 是用和易性来表示。在泵送混凝土施工 中,混凝 土可泵性能 的好 坏是用可泵性来表示 。混凝土可 泵性是指混凝土拌合物在泵送过程 中 ,不离析 、 粘塑性好 、摩阻力小 、不堵管 、能顺利沿管道输 送 的性能。 目前 ,国际上对混凝土可泵性还没有 确切的表示方法。工程中一般用压力泌水仪试验 结合施工经验进行控制,即以其 1 0 S 时的相对压力 泌水率不超过 4 0 的混凝土拌合物是可以泵送的。 相对泌水率可用下式计算 : S 1 0=Vl o Vl加, 式中 , 。 为混凝土拌合物加压至 1 0 s 时的相对泌 水率 , 。 取 3次试验结果的平均值 ,精确到 l ;V I
16、。 、V 4 0 为混凝土拌合物加压至 1 0 s 和 1 4 0 S 时的泌水量 ,mL ,V l 。 、 均取 3次试验结果 的 平均值 ,精确到整数位。 压力泌水试验是检验混凝土拌合 物可泵性好 坏的有效方法 。泌水试验发现 ,对于任何坍落度 的混 凝 土拌合 物 ,开始 1 0 s内出水 速度很 快 , 1 4 0 s 后,泌出水的体积很小,因而 V l。 V 1加 可代 表混凝土拌合物的保水性能,也反映阻止拌和水 在压力作用下渗 透流动 的内阻力 。S 。 =V I。 V 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 8 0 公路交通技术 2 0 1 0丘 的值越小
17、 ,表明混凝土拌合物 的可泵性越好 ;反 之 ,表明可泵性不 良。根据试验 ,本项 目 。 为 0 8 7 ,表 明混凝土的可泵性很 好 ,这是混凝土能 成功泵送的关键 。 3 3 坍落度取值 泵送混凝土的坍落度是指混凝土在施工现场入 泵泵送前的坍落度。普通方法施工的混凝土坍落度 是根据振捣方式确定的,而泵送混凝土的坍落度, 除要考虑振捣方式外 ,还要考虑其可泵性 ,也就是 要求泵送效率高 ,不堵管 ,混凝土泵机件 的磨损 小。泵送混凝土试配时要求的坍落度值应按下式初 步计算 : = T v + , 式 中, 为试配时混凝土要求的坍落度值 ;T v 为 混凝土入泵时要求的坍落度值 ;T为试验测
18、得在 预定时间内的坍落度经时损失。 选择混凝土坍落度时 ,首先要满足设计 图纸和 凝土结构工程施工及验收规程的规定 ,另外 , 还应该满足泵送混凝土的流动性要求 ,并考虑泵送 混凝土在运输过程中的坍落度损失。 应当指出,因为混凝土泵的工作压力一般是随 混凝土坍落度减小而增大 ,而泵送混凝土的坍落度 又随着时间的延长而减小 ,坍落度减小的速度 ,初 期较快 ,后期缓慢 ,气温高较快 ,气温低较慢。另 外 ,影响混凝土坍落度损失的其它因素还有水泥品 种 、单位用水量 、水灰比、骨料级配 、含砂率 、掺 合料和外加剂等。因此,为了能准确达到人泵时规 定的坍落度,必须考虑混凝土的坍落度损失。 3 4
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