钢管拱自密实混凝土的配制与应用.pdf

第 l 3 卷第 2期 2 0 1 0年 4月 建筑材料学报 J 0URNAL 0F B UI LDI NG MATERI AL S Vo 1 ．1 3，NO ．2 Apr ．． 20 1 0 文章编号 ： 1 0 0 7 — 9 6 2 9 ( 2 0 1 0 ) 0 2 — 0 2 0 3 — 0 7 钢管拱 自密实混凝土的配制与应用 蒋正武 ， 李享涛 ， 孙振 平 ， 王培铭 ( 同济大 学 先进 土木工 程材料 教 育部重 点实 验室 ， 上海 2 O 0 O 9 2 ) 摘要 ： 根据 钢 管拱桥 的连 续泵 送顶升施 工 工 艺与现 场 施 工条 件 需 求 ， 提 出 了钢 管拱 自密 实混 凝 土 的性能要求及合适的性能评价方法． 通过混凝土配合 比基本参数优化 、 外加荆复掺、 矿物掺和料 选 用等 配制技 术 ， 试验 配制 出初始坍 落度 大 于 2 4 0 mm， 坍 落扩展 度 大 于 6 5 0 mm， 扩展 时间 T 。 为 5 ～ 1 5 S ， 4 h坍落度零损失， 常压泌水率为 0 ， 强度等级达到 C 6 O以上 的收缩补偿钢管拱 自密 实混凝 土 ， 并 在工程 中成 功应 用． 关键词 ： 钢 管拱 ；自密实混凝 土 ( S C C ) ；补偿 收缩 ；配 制 中图分 类号 ： TU5 2 8 ． 0 1 文 献标 志码 ： A d o i ： 1 0 ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 1 0 0 7 — 9 6 2 9 ． 2 0 1 0 ． 0 2 ． 0 1 4 Pr e pa r a t i o n a n d Ap pl i c a t i o n o f S e l f - c o mpa c t i ng Co n c r e t e Fi l l e d wi t h St e e l Pi pe Ar c h J I ANG Zh e n g — WU。 L Xi a n g — t a o ( Ke y L a b o r a t o r y o f Ad v a n c e d Ci v i l En g i n e e r i n g M a t e r i a l s o f ， SUN Zhe n — pi ng， W ANG Pe i — rui n g Mi n i s t r y o f Ed u c a t i o n， To n g j i Un i v e r s i t y ， S h a n g h a i 2 0 0 0 9 2 ，Ch i n a ) Ab s t r a c t ：Ac c or d i n g t o t h e d e m a n ds o f o n — s i t e c ons t r u c t i on c o nd i t i ons a nd c o ns t r uc t i o n t e c h no l og y o f c o n— t i n uo us pu m p i n g l i f t — u p f o r s t e e l p i pe a r c h br i d g e， pr o pe r t y r e q ui r e m e nt s a n d s ui t a bl e e v a l ua t i o n me t h o ds o f s e l bc o mp a e t i n g c o n c r e t e ( S CC)f i l l e d wi t h s t e e l p i p e a r c h we r e p r o p o s e d ． By u s i n g t h e p r e p a r a t i o n t e c h — ni q u e s i n c l u di ng o pt i mi z a t i o n o f b a s i c p a r a me t e r s o f c o nc r e t e m i x pr o po r t i on，a d m i x t ur e c o m p os i t i on a nd mi ne r a l a dmi x t ur e a dd i t i o n， s e l f - c o m p a c t i n g c o nc r e t e f i l l e d wi t h s t e e l p i pe a r c h wa s pr e p a r e d wi t h t he p r o p— e r t i e s s uc h a s i n i t i a l s l u mp mor e t h a n 2 4 0 mm ， s l u m p f l o w a bo v e 6 5 0 mm ， T5 o be t we e n 5 S a nd 1 5 S ， n o s l u mp l O S S wi t h i n 4 h， no bl e e d i ng， s t r e ng t h g r a d e a b ov e C6 o a n d s hr i nk a g e — c o mpe ns at i ng ． I t c a n b e a p pl i e d i n t h e b r i d g e p r o j e c t s u c c e s s f u l l y ． Ke y wo r d s ：s t e e l p i p e a r c h；s e l f — c o mp a c t i n g c o n c r e t e ( S CC) ；s h r i n k a g e — c o mp e n s a t i n g ；p r e p a r a t i o n 自密 实混凝 土 ( S C C ) 是 一种通 过 合理 配 合 比设 计配制而成的具有高流动性 、 穿越钢筋能力 和抗离 析能力的特种混凝土 ， 是高性能混凝土的重要分支 和发 展方 向之一 ． 因其 具 有优 异 的性 能 而广 泛 应 用 于各 类混 凝土工 程 _ 1 j ． 钢管拱 自密实混凝土在许多方面不同于普通 自 密实混凝土． 钢管拱 自密实混凝土是将 自密实混凝 土填入薄壁钢管拱内形成的一种介于钢结构和钢筋 混凝土结构之间的新型组合结构材料 ， 钢管拱及其 核心混凝土之间的力学与刚度的协 同互补， 使其在 收稿 日期 ： 2 0 0 9 — 0 2 — 2 6 ； 修订 日期 ： 2 0 0 9 — 0 4 — 1 6 基金项 目： “ 十一 五” 国家科技支撑计划重点项 目( 2 0 0 6 B A J 0 5 B 0 7 — 0 5 ) 结构性能方面表 现出了其他 材料无可 比拟的优势． 自 1 9 9 0年我 国建 成 了第 一 座 钢 管 混凝 土 拱桥 —— 四川 旺苍 东河 大 桥 后 ， 钢 管混 凝 土 拱桥 得 到 迅速 发展 ． 据 不完全 统计 ， 目前 我 国已建 和在建 的大小 钢 管混凝土拱桥 己达 2 0 0多座I 3 ] ． 钢管拱桥常见的施 工工 艺有 ： 逐段 浇灌 法 、 高位 抛 落 不 振捣 浇灌 法 、 泵 送顶升浇灌法等． 连续泵送 顶升浇灌法是现代钢管 拱桥先进的施工工艺l 4 ] ， 它是将混凝土拌和物从拱 脚灌 注 口压人 ， 在一 定 的 泵送 压 力 下 连 续 顶 升 至拱 顶 ， 这 就要 求混凝 土必 须具 有 良好 的 自密 实性 能． 根 第一作者 ： 蒋正武 ( 1 9 7 4 一) ， 男 ， 安徽潜山人 ， 同济大学副教授 ， 博士． E - ma i l ： j z h w@t o n g j i ． e d u ． c n 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 0 4 建筑材料学报 第 1 3卷 据钢管拱的大小 ， 从混凝土的搅拌、 运输、 灌注至排 根据钢管拱 自密实混凝土的施工工艺、 冬季低 浆管出浆的整个过程一般需要 2 ～6 h ， 为保证施工 温气候条件以及现场施工条件， 计算 出上弦管连续 过 程顺利完 成 ， 混凝 土在 此期 问 应始 终 具 有优 异 的 泵送施 工时 间 需4 ． 5 h ． 为此 ， 配 制 的 钢管 拱 自密实 流动性 、 抗 离析性 和填充性 ， 硬化后 还应具 有 良好 的 混凝 土除 自密 实性 、 强度等级 以外 ， 还应具 有优异 的 补偿收缩性 ， 使钢管拱与混凝土形成良好的套箍作 工作性长时间保持性和补偿收缩性． 因此 ， 提出实际 用 ， 提高钢管拱混凝 土的承载力 和结构稳定性． 因 工程中钢管拱 自密实混凝土应满足如下性能指标 ： 此 ， 钢管拱 自密实混凝土的流动性及流动保持性 、 膨 初始坍落度( 2 4 0 2 0 )mm， 坍落扩展度>6 5 0 ram； 胀性等性能指标比普通 自密实混凝土要求更高．4 h后坍落度≥2 4 0 ml T l ， 坍落扩展度≥5 5 0 mm． 控 本文根据贵阳花溪 I 号钢管拱特大桥桥型特点 制 6 h坍落度不 小于 2 0 0 mI i 1 ， 坍 落扩展度 ≥4 5 0 及所要求的泵送顶升施工工艺、 现场施工条件和环 mm． 混凝土常压泌水率≤0 ． 5 ( 质量分数) ； 混凝 境气 候条件 ， 提 出了钢 管拱 自密 实混 凝 土 的性 能指 土初 凝 时间应 ≥1 2 h ， 终凝 时 间应≤ 2 0 h ； 混 凝 土含 标要求 ， 研究了工作性长时间保持性的高强补偿收 气量应<3 ． 0 ( 体积分数) ； 扩展时间 T ∞应为 5 ～ 缩 自密实混凝土的配制技术 ， 并在工程中开展应用． 1 5 s ． 混凝土 3 d抗压强度≥2 5 MP a ； 7 d抗压强度 1钢 管 拱 自 密 实 混 凝 土 的 性 能 要 求 主 ? 。 ， 溪 环 线 ! 阳 溪 2试 验 部 分 水 库 的 一 座 特 大 桥 ，为 2 x4 0 m+ ( i 2 +1 7 5 +i 2 )m 一 一 的桥跨结构 ， 其 中牛朗关侧引桥为 2 4 0 m预应力 2 ． 1 原材料 混凝土连续箱梁， 主桥为 ( 1 2 +1 7 5 +1 2 )m 的中承 针对工程的区域性与实际需要 ， 选用的水泥为 式钢管混凝土拱桥 ， 拱轴线为悬链线 ， 拱轴系数 —P 04 2 ． 5级贵州泰安水泥 、 乌蒙山水泥以及其他 2 ． 2 ， 计算跨 度为 1 7 5 m， 拱 肋轴线理论矢高 为 4 0 水泥． 矿物掺和料选用贵州遵义发电厂 Ⅱ级粉煤灰 I n ， 矢跨 比为 1 ／ 4 。 3 7 5 ， 拱肋轴向中心距为 2 9 ． 5 Y n ； ( 烧失量为 6 ． 8 ％( 质量分数 ， 文中涉及的烧失量、 配 每个拱肋由一个 j 5 1 0 0 0的钢管和 2个 ~ 7 o o的钢管 合比等除特别注明外均为质量分数或质量比) ， 比表 用平连管和腹杆焊接成三肢格构桁架； 拱肋高度沿 面积为 4 1 0 m。 ／ k g ) ； 贵州水钢水泥公司生产的S 1 0 5 拱轴变高， 拱顶处高度为 4 ． 0 r n ， 拱脚处高度为 6 ． 0 矿渣． 水泥及矿物掺和料的主要化学组成见表 1 ． 混 m， 下弦拱肋沿轴线等宽度 ； 拱肋间沿纵向设置 7 组 凝土外加剂选用缓凝剂 ( 包括盐类 、 糖类、 酸类缓凝 一 字撑和 2组 K字横撑 ， 直横撑 1 2道 ， 全桥长度为 剂) 、 贵州星恒建材有限公 司生产的固含量为 3 5 2 8 2 ． 7 5 m， 桥宽 2 9 ． 5 m， 设计车速为 1 0 0 k m／ h ， 最 的 XH聚羧酸减水剂、 UE A膨胀剂， 以上外加剂掺 大纵 坡 0 ． 6 ， 双 向横坡 2 ． 在拱肋 的上下 弦管 、 拱 量 均 以胶凝 材料 质量计 ． 上立柱内泵送 C 5 O自密实混凝土． 细骨料选用洞庭湖河砂 ， 细度模数2 ． 5 ， 表观密 表 1 水泥 与矿物掺和料 的化学成分 T a b l e 1 C h e mi c a l c o m p o s i t i o n s ( b y ma s s )o f c e me n t a n d mi n e r a l a d mi x t u r e s Ti O2 Na 2 O W ume n g s ha n c e me n t 6 0 ． 5 2 0 ． 7 5 ． 5 2 2 ． 6 7 2 ． 4 6 Ta i a n c e me n t 6 1 ． 4 2 2 ． 0 5 ． 8 3 2 ． 2 6 2 ． 9 2 F l y a s h 4 ． 1 7 3 9 ． 2 2 8 ． 5 1 ． 2 0 1 3 ． 4 GBF S 5 0 ． 3 4． 6 9 l _ 0 l 0 ． 2 8 0 ． 2 2 0 ． 3 2 0 ． 8 0 1 ． 2 8 0 ． 1 2 0 ． 2 5 0 ． 3 2 0 ． 5 2 0 ． 3 4 度 2 ．6 1 g ／ c m。 ， 堆 积 密 度 1 ． 5 4 g ／ c m。 ， 含 泥 量 0 ． 5 ． 粗骨料选用贵州花溪湖潮广兴料场 的碎石 ， 最大粒径 1 9 ． 0 mm， 表观密度 2 ． 6 8 g ／ c m。 ， 堆积密 度 1 ． 5 1 g ／ c m。 ， 空 隙 率 4 1 ％( 体积 分 数 ) ， 含 泥 量 0 ． 5 ， 针片状含量 5 ． 3 ％， 压碎值 8 ． 6 ． 试验前先 将碎石筛分为 4 ． 7 5 ～9 ． 5 ， 9 ． 5 ～1 9 ． 0 IT l m这 2种粒 级． 2 ． 2试验 方案 为配制出符合性能要求的钢管拱 自密实混凝 土 ， 试验按照以下 3个方面进行混凝土配合 比设计 与优化： ( 1 ) 混凝土配合比基本参数优化． 研究砂率、 碎石级配、 膨胀剂掺量等对 自密实混凝土性能的影 响， 优化并确定了这些基本参数值． ( 2 ) 外加剂复掺． 研究外加剂与水泥的相容性 、 减水剂与缓凝剂的复 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 2期 蒋正武 ， 等 ： 钢管拱 自密实混凝土的配制与应用 2 O 5 掺效果、 减水剂掺量． ( 3 ) 矿物掺和料选用． 研究矿物 掺和料的种类及掺量对 自密实混凝土性能的影 响， 以确定合理 的矿物掺和料种类与掺量． 2 ． 3试验 方法 自密 实性 能 主 要包 括 流 动性 、 抗离 析 性 和 间 隙 通 过性 ． 试 验根 据 国 内外 常 用 的方 法 ] ， 选 用 了坍 落度及坍落扩展度法 、 丁 。 等对 自密实混凝土拌 和物 性 能进 行综 合评价 ． 自密实混 凝 土试件 的制 备按 照 C E C S 2 0 3 ： 2 0 0 6 《 自密实混凝土应用技术规程 》 进行． 将成 型为相应 尺 寸 的 试 件 拆 模 后 放 入 ( 2 O 3 )℃ ， 相 对 湿 度 ≥ 9 o 的标准养护室中养护． 泌水率 、 含气量 、 初终凝 时 间 的测 试 按 照 GB ／ T 5 0 0 8 0 --2 0 0 2 《 普 通 混 凝 土 拌 合物性 能试 验方 法 标 准 》 进 行 ； 混凝 土 抗 压 强度 、 静 压弹 性 模 量 测 试 按 照 G B ／ T 5 0 0 8 1 -- 2 0 0 2 《 普 通 混凝土力学性能试验方法标准》 进行， 混凝土变形率 测试 按 照 GB ／ T 5 0 0 8 2 -- 2 0 0 9 《 普 通 } 昆 凝 土 长 期 性 能 和耐久 性能试 验 方法标 准 》 进行 ． 3 试验结果与分析 3 ． 1 混凝 土配 合 比基本 参数优 化技 术 选 取在 前期 大量 试验基 础 上得 到 的 自密实 混凝 土基准配合 比， 研究不 同参数变化对混凝土性能的 影响 ， 以确定最佳配合 比． 自密实混凝土的基准配合 比为 ( 水 泥)： ( 膨 胀 剂 )： ( 矿 渣 粉 )： m( 水 ) ： ( 砂 )： m( 碎 石 )： ( 聚羧酸 减 水剂 ) 一3 6 4： 5 2 ：1 5 6 ：1 68：7 6 0 ：89 0 ：8． 3 2 ． 3 ． 1 ． 1 砂率 本试验试件采用乌蒙 山水泥 ， 其他参数 同基准 配合比． 砂率变化对 自密实混凝土( 以下简称为混凝 土) 性能 的影 响结 果见表 2 ． 从 表 2数 据及 所 观 察 到 的试 验 现象 可知 ： ( 1 ) 从 坍 落度 及 其 扩 展 度来 看 ， 砂 率越 高 ， 混凝 土拌 和物 性 能越 好 ． ( 2 ) 从 抗 压 强度 发 展来看 ， 随着砂率的增大 ， 混凝土各龄期抗压强度均 先增后减． ( 3 ) 当砂率仅为 4 3 时 ， 混凝土拌和物性 能 较差 ， 甚至 出现 泌 水 和 离 析 现 象． 当砂 率 为 4 9 时 ， 虽然混凝土拌和物性能良好， 但对混凝土的强度 发展不利． 因此综合考虑混凝土的工作性能与力学 性能 ， 砂 率应选 为 4 6 左右 ． 3 ． 1 ． 2碎 石级 配 在基准配合 比的条件下 ， 不 同碎石级配对混凝 土性 能 的影响结 果见 表 3 ． 由表 3可见 ， 碎石级配变化对混凝 土拌和物的 坍落度影响不大 ， 但对坍落扩展度影响明显； 碎石中 表 2 砂 率对 自密实混凝土性能的影响 Ta b l e 2 Ef f e c t o f s a n d p e r c e n t a g e o n p r o p e r t i e s o f S CC 4 ． 7 5 ～9 ． 5 mi l l 骨料的适 当增加 ， 有利 于改善混凝 土拌和物的黏聚性 ， 从而降低离析的趋势， 同时对强 度 的发展也 有 利 ， 但 当其 所 占 比例 超 过 4 0 ％时 ， 混 凝土拌和物的流动性大幅下降， 不能满足 自密实要 求． 从 强 度 发 展 趋 势 来 看 ， 随 着 碎 石 中 4 ． 7 5 ～ 9 ． 5 ml T l 骨料的适当增加 ， 混凝土强度有所提高． 综合碎 石级配对混凝土拌 和物性能的影响， ( 4 ． 7 5 ～9 ． 5 mlT l 碎石 )： w( 9 ． 5 ～1 9 ． 0 mit t 碎 石) 为 4 0： 6 0时 ， 混凝土的综合性能较好． 另外， 对按此 比例混合的碎 石进行筛分试验 ， 发现骨料级配 良好， 如表 4所示． 3 ． 1 ． 3 膨胀 剂 掺量 选用基准 配合 比， 进一步研究 了不 同UE A膨 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 0 6 建筑材料学报 第 1 3卷 表 4 两级配混合碎石的筛分 Ta b l e 4 S i e v i n g o f g r a v e l mi x e d wi t h d o u b l e g r a d i n g 胀剂掺量对混凝土性能的影 响， 结果见表 5 ． 由表 5 可见， uE A膨胀剂掺量的增加对混凝土坍落度、 坍 落扩展度的影响很小 ， 但能使混凝土抗压强度有所 降低， 2 8 d膨胀率 略有增大． 可见 ， UE A膨胀剂在 推荐的掺量范围内可满足混凝土膨胀性要求． 表 5 不同掺量 U E A对 目密实混凝土性能的影响 Ta b l e 5 Ef f e c t o f d i f f e r e n t UE A c o n t e n t s o n p r o p e r t i e s o f S CC No t e ： UEA p e r c e n t a g e r e f e r s t o UEA— c e m e n t i t i o us ma t e r i a l s r a t i o 3 ． 2 外加剂 复掺技术 工 程对钢 管拱 自密实混凝 土拌 和物性能 的要求 是 4 ～6 h内坍落度损失很小， 拌和物无泌水、 离析 ， 因此， 选择合理的外加剂复掺技术是关键． 通过后掺 适宜的减水剂 、 缓凝剂等外加剂 ， 使其与水泥具有良 好的适应性， 从而使混凝土在较低水胶比下仍 可获 得长时间坍落度零损失的性能． 3 ． 2 ． 1 减水剂与缓凝剂复掺 试验选定 XH聚羧酸减水剂， 掺量为 0 ． 9 ％， 其 他参数同基准配合 比， 以研究减水剂与不同缓凝 剂 的复掺效果以及乌蒙山水泥及其他水泥与减水剂的 相容性 ， 结果 见表 6 ， 7 ． 表 6 减水剂与缓凝剂复掺对乌蒙山水泥 自密实混凝土性能的影响 Ta b l e 6 Ef f e c t o f c o mp o s i t i o n o f wa t e r r e d u c e r a n d r e t a r d e r o n p r o p e r t i e s o f S CC p r o d u c e d b y W u me n g s h an c e me n t No t e： w( wa t e r r e d u c e r )一 0 ． 9 ； r e t a r d e r p e r t e n t a g e r e f e r s t o r e t a r d e r - c e me n t i t i o u s ma t e r i a l r a t i o 表 7盐类缓凝剂与减水剂复掺对不同水泥 自密实混凝土拌和物性能的影响 Ta Me 7 Ef f e c t o f c o mpo s i t i o n o f s a l i n e r e t a r de r a n d wa t e r r e d u c e r o n p r o p e r t i e s o f S CC mi x t u r e p r o d u c e d b y d i f f e r e nt t y p e s o f c e me n t No t e ： Ⅻ( wa t e r r e d la c e ； ) =0 ． 9 ％； ( s a l i n e r e t a r d e r ) 一0 ． 0 2 0 ％ 从表 6可以看 出， 缓凝剂对乌蒙山水泥的适应 性普遍较差 ， 盐类缓凝剂反而对水泥起到促凝 的作 用 ， 酸类缓凝剂的缓凝效果不理想， 减水剂 中复掺 0 ． 0 2 5 ％， 0 ． 0 5 0 ％糖类缓凝剂时， 混凝土拌和物 4 h 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 2 期 蒋正 武 ， 等 ： 钢管拱 自密实混凝土 的配制与应用 2 O 7 坍落度损失相对于其他试样较小 ， 但 4 h后其坍落 度损失太快． 另外 ， 试验 中发现掺糖类缓凝剂 的混凝 土拌和物静置后黏底现象严重 ， 且糖类缓凝剂掺量 越高 ， 黏 底 现 象 越 明 显 ， 但 重 新 流 动 时 T 。 变 化 不 大 ， 可 见糖类 缓凝 剂 增 加 了混 凝 土 拌 和 物 的屈 服 剪 切应力 ， 对 塑性 黏度 的影 响不大 ． 这 说 明 ， 这 些 缓凝剂与乌蒙山水泥不适应 ， 无法取得具有大坍落 度长时间保持性的 自密实混凝土． 进一步选用其他 品牌水泥进行试验 比较． 从表 7 可 知 ， 除 乌蒙 山水 泥外 ， 其 他 水 泥混 凝 土 拌和 物 的 工作性和工作性保持性都比较好 ， 这表明减水剂、 盐 类缓凝剂复掺与其他水泥的适应性较好 ； 在坍落度 相同的情况下 ， 采用泰安水泥所拌制 的混凝土强度 最高． 因此 ， 综合这几个方面， 认为使用泰安水泥配 制钢管拱 自密实混凝 土较好， 能满足 工程需求． 故 而 ， 后续试 验 中均选 用泰 安水 泥． 3 ． 2 ． 2外 加剂 掺量 HX聚 羧 酸 减 水 剂 中 复 掺 0 ． 0 2 0 盐 类 缓 凝 剂 ， 其他参数同基准配合比， 研究外加剂掺量对 自密 实混凝 土 流动性 的影 响 ， 结 果见 图 1 ． 0 ．7 0 ．8 0 ．9 1 ．0 1 ．5 w ( wa t e r r e d u c e r 1 ／ ％ 图 1 外加剂掺 量对 自密实混 凝土拌和物性 能的影 响 Fi g ．1 Ef f e c t o f a dmi xt u r e d os a ge s on pr op e r t i e s o f SCC mi xt u r e 从 图 1 可 见 ， HX 聚羧酸 减水剂 的掺量为 0 ． 7 ～ 0 ． 9 时， 混凝土拌和物的坍落度变化不大， 但坍 落扩展度变化显著 ； 当 HX聚羧酸减水剂掺量超过 0 ． 9 时， 坍落扩展度增加很小 ； 当 HX聚羧酸减水 剂掺 量 为 1 ． 5 ％ 时 ， 混 凝 土拌 和物 出现 轻 微 泌 水 现 象． 从流动性保持性 方面看， 随着 HX聚羧酸减水 剂掺量的增加 ， 坍 落度经时损失减小 ， 当其掺量为 1 ． 5 时 ， 使混凝土超缓凝 ， 这表 明 HX聚羧酸减水 剂本 身 具 有 一 定 的缓 凝 作 用． 综 上 所 述 ， 认 为 HX 聚羧 酸减水 剂 的适宜 掺量 约为 0 ． 9 ． 3 ． 3掺 矿物掺 和物 选用 基 准配 合 比 ， 研究 了不 同类 型掺 和 料及 其 掺量 对混凝 土性 能 的影 响 ， 结果 见 表 8 ． 从 表 8可 以 看出， 掺粉煤灰的混凝土拌和物其流动性 比掺矿渣 的要好 ， 且静置后无黏底现象， 对泵送施工有利 ； 在 同掺量 情况下 ， 掺 粉 煤灰 的混 凝 土其 早期 强 度 稍 低 于掺矿 渣 的混 凝 土 ， 但后 期强 度 可以达 到相 同水平 ． 随着粉煤 灰掺 量 的增加 ， 混凝 土 的流动性 提 高 ， 早期 强度有所降低 ， 但后期强度都能达 到设 计要求． 因 此 ， 配制钢管拱 自密实混凝土宜选择粉煤灰矿物掺 和料 ， 掺 量为 2 O ～3 O ． 3 。 4 不 同环 境温度 下 自密实 混凝 土拌和 物 的性能 考虑 到实 际工程 应用 过程 中 ， 尽 管在 冬季施 工 ， 但 贵州地 区气 温变化 及 日夜 温 差大 ， 因此 ， 在前期 确 定 的钢管拱 自密实 混凝 土试 验 配合 比基 础 上 ， 调 节 盐类缓凝剂掺量 ， 研究 了室外环境温度分别为 5 ， 3 O c时混凝土拌和物坍落度以及它的经时变化情况 ， 结果 如 图 2所示 ． 从 图 2 ( a ) 可见 ， 低 温 ( 5℃) 下 HX 聚羧 酸减 水 剂复掺 0 ． 0 2 0 ， 0 ． 0 4 0 盐类 缓 凝剂 时， 可保 证混 表 8 不同矿物掺 和料对 自密实混凝土性能的影 响 Ta b l e 8 Ef f e c t o f mi n e r a l a d mi x t u r e s o n pr o p e r t i e s o f S CC 凝土拌和物在 4 h内坍落度零损失， 同时 8 h坍落 度损 失不 超过 4 0 1T i m， 但 试验 表 明 ， 复掺 0 ． 0 4 0 盐 类缓 凝剂会 使混 凝土 出现 超缓 凝 现 象． 从 图 2 ( b ) 可 见 ， 3 0℃下 HX聚 羧 酸 减 水 剂 复 掺 不 超 过 0 ． 0 2 0 盐类缓凝剂时， 混凝土的工作性保持性不能满足钢 管拱 自密实混凝土高温环境下施工 的要求 ， 而复掺 0 ． 0 4 0 盐类缓凝剂则可满足要求． 因此 ， 对于优化 的钢管拱 自密实混凝土 ， 调整缓凝剂 的用量即可同 时 满足不 同温 度环境 下工程 施 工 的要 求 ． 3 ． 5 钢 管拱 自密实 混凝土 的 工程应 用 经上述 系列试 验 ， 确 定 贵 阳 花 溪 I 号 桥 工 程 应 用中钢管拱 白密实混凝 土的配合 比为 ( 水泥)： 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 0 8 建筑材料学报 第 1 3卷 曼 } 苗 T i me， h ( a )5 ℃ Ti m e／h ( b )3 O ℃ 图 2 3 O℃时不 同缓凝剂掺量下 自密实混凝土拌 和物 的 坍落度经时变化 Fi g． 2 Ef f e c t of d i f f e r e nt r e t a r d e r do s a g e s oi l s l u mp o f SCC mi x ur e a t 5 ℃ o r 3 0 ℃ ( 膨胀剂 )：m( 粉 煤 灰 )： m( 水 )： m( 砂 )： m( 碎 石)： m( 聚 羧 酸 减 水 剂 ) = = = 4 1 2： 5 2：1 0 8：1 6 0： 7 6 0： 8 9 0： 4 ． 3 6 ． 钢 管拱 桥 的混凝 土 施 工工 艺 为倒 灌 连续 泵送顶 升工艺 ， 由于 工程 处 于交通偏 远 区域 ， 混凝土为现场搅拌． 因钢管拱不同拱肋的浇筑存在 时间间隔， 冬季施工开始时气温较低 ， 后期施工时气 温回升快， 且昼夜温差大 ， 因此， 现场施工时采用调 整缓凝剂掺量的方法很好地解决了混凝土坍落度损 失这一难题． 在施工过程中， 对现场搅拌的混凝土性 能进行全 面检 测 ， 结 果 见表 9 ， 1 0 ． 由表 9 ， 1 0可 见 ， 工程现场制备的钢管拱 自密实混凝土与试验室制备 的混凝土性能基本一致 ， 完全满足工程实际需求． 根据工程现场施工条件与气候条件 ， 通过制定 合理的钢管拱 自密实混凝土施工工艺与施工方案， 采用制备的钢管拱 自密实混凝土 ， 拱桥上弦管连续 泵 送 顶 升 施 工 3 ． 5 h ， 下 弦 管 连 续 泵 送 顶 升 施 工 表 9 工程现场取样的 自密实混凝土拌和物性能 Ta b l e 9 P r o p e r t i e s o f S CC mi x t u r e s a mp l e d f r o m c o n s t r u c t i o n s i t e 表 l O工程现场取样 的自密实混凝 土的力学性能 Ta ble 1 0 M e c h a n i c a l p r o p e r t i e s o f S C C s a mp l e d f r o m c o n s t r u c t i o n s i t e 1 ． 5 h完成， 同计算 的泵送时间相近 ， 整个钢管拱桥 混凝土 泵送施 工取得成 功． 4 结论 1 ． 从钢 管拱 桥 混凝 土 泵送 顶升 施 工工 艺来 看 ， 钢管拱 自密实混凝土应具备优异工作性、 流动性长 时间保持性、 高强与收缩补偿等性能． 2 ． 水泥与外加剂的适应性、 外加剂之间的适应 性、 施工环境温度是影响钢管拱 自密实混凝土性能 的重要因素， 在混凝土配合比设计中应充分考虑． 3 ． 通过优化混凝土配合 比基本参数 、 复掺外加 剂、 掺加矿物掺和料等配制技术 ， 配制出了初始坍落 度大于 2 4 0 mm， 坍落扩展度大于 6 5 0 mm， T s 。 为 5 ～ 1 5 S ， 4 h坍落度零损失 ， 常压泌水率为 0 ， 强度等 级达 C 6 0以上 ， 具有一定补偿收缩性能的钢管拱 自 密实混凝 土． 4 ． 现场施工时制备出的自密实混凝土各项性能 良好 ， 并在钢管混凝土拱桥中成功应用． 参考文 献 ： E 1 ] D OMON E P L ． A r e v i e w o f t h e h a r d e n e d me c h a n i c a l p r o p e r t i e s o f s e l f - c o mp a c t i n g e o n c r e t e ]- J ] ． C e me n t a n d C o n c r e t e C o mp o s — i t e s ． 2 0 0 7， 2 9 ( 1 )： 1 — 1 2 ． 陈宝春． 钢管混凝土拱桥设计与施工[ M] ． 北京： 人 民交通出版 社 ， 2 0 0 0： 5 0 — 5 5 ． CHEN B a o — c h u n ． De s i g n a n d c o n s t r u c t i o n o f CFS T a r c h br i d g e [ B] ． B e i j i n g ： P e o p l e ’ s T r a f f i c P r e s s ， 2 0 0 0 ： 5 0 — 5 5 ． ( i n Ch i n e s e ) 陈宝春 ， 杨亚林． 钢 管混凝 土拱桥 调查与分 析 [ J ] ． 世界 桥梁 ， 2 0 0 6( 2 )： 7 3 — 7 7 ． CHEN B a o — c h u n， YANG Ya - l i n ． Su r v e y a n d a n a l y s i s o f CFS T a r c h b r i d g e [ J ~ ． Wo r l d B r i d g e s ， 2 0 0 6 ( 2 ) ： 7 3 — 7 7 ． ( i n C h i n e s e ) 肖生智 ， 吴士祥 ， 李仁志， 等． 钢管混凝士拱 桥管芯混凝土泵送 顶升浇灌( 压注) 法施工[ J ] ． 东北公路 ， 1 9 9 7 ( 3 ) ： 7 2 — 7 8 ． XI AO S h e n g — z h i ， W U Sh i— x i a n g， LI Re n - z h i ， e t a 1 ．Co n c r e t e p u mp i n g l i f t — u p( p r e s s u r e i ~e c t i o n )me t h o d o f c o n c r e t e f i l l e d s t e e l t u b e a r c h b r i d g e [ J ] ． No r t h e a s t Hi g h wa y ， 1 9 9 7( 3 ) ： 7 2 — 7 8 ．( i n Ch i n e s e ) 赵 巨海 ， 张风敏． 钢管混凝土柱泵送 顶升 混凝土施工技 术[ J ] ． 建筑技术 ， 2 0 0 1 ， 3 2 ( 2 ) ： 8 9 — 9 0 ． ZHAO J u — h a i ． ZHANG Fe ng — mi n ．C o ns t r u c t io n t e c h n o l o g y o f c o nc r e t e pu mp i n g l i f t — u p o f c o nc r e t e f i l l e d s