重混凝土配合比设计及其在城市桥梁中的应用.pdf
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1、24 铁道 建筑 Ra i l wa y En g i n e e r i ng 文 章编号 : 1 0 0 3 - 1 9 9 5 ( 2 0 1 5 ) 0 3 0 0 2 4 0 3 重混凝 土配合 比设计及 其在城市桥 梁 中的应用 邓 长 军 , 唐 英 , 何 跃 军 , 胡安 庆 ( 1 中国铁 道科 学研究 院 研究生部 , 北京1 0 0 0 8 1 ; 2 中铁西南科学研究院有限公司 , 四川 成都6 1 0 0 3 1 ; 3 成都建工路桥建设有 限公 司, 四川 成都6 1 0 0 9 1 ) 摘 要 : 根 据成 都 市二环路 高架桥 立交 大跨 度 曲线钢 箱 梁
2、匝道桥 的抗 倾覆 配 重要 求 , 采 用重 晶石 为 主要 骨 料 , 经试配与调整获得满足条件的重混凝土配合 比。在此基础上进行混凝土配制并在混凝土拌合、 运 输、 泵送、 浇筑以及钢箱梁预拱度监测等关键环节采取控制措施 , 有效地保证 了配重施工质量。 关键 词 : 钢 箱 梁重混 凝 土 配合 比控 制措 施 中 图分类号 : T U 5 2 8 1 9 文献标 识码 : A D O I : 1 0 3 9 6 9 j i s s n 1 0 0 3 1 9 9 5 2 0 1 5 0 3 0 7 钢箱梁具有 白重轻、 跨越能力大 、 施工周期短等优 点 , 在 城市 高架桥 建 设
3、 中得 到广 泛 应 用 。 由于 城 市 的 地域 限制 , 高架 桥立 交节 点 处 常 使 用小 曲线 半 径 钢箱 梁结构。但因其受弯扭耦合作 用造成扭矩较大, 同时 其 自重较轻易出现支座脱空甚至倾覆等现象 , 一般通 过 在钢箱 梁 中桥 墩 附 近设 置 配 重 , 以增 大 支 座 正 反力 储 备 的方 法 加 以控 制 1 - 2 , 重 混 凝 土 即是 配 重 的关 键 材 料 。重 昆 凝 土是 近年 来 新 兴 的 特种 材 料 , 目前 尚无 国家标准和行业规范 , 配合 比也需根据实 际需要特别 研究 。 。重混 凝 土 具 有 重 度 大 的 特 殊 性 ,
4、其 施 工 质 量与配合 比设计、 施工过程控制密切相关 。 本 文根据 成都 市二 环路 高架桥 立交 大跨度 曲线 钢 箱 梁 匝道桥 的抗倾 覆 配 重要 求 , 首 先 着 手 于满 足 需 要 的重混凝 土 配合 比设 计 , 同时从 现 场 施 工 的 实 际情 况 出发 , 采取了一系列 的控制措施 , 有效地保证了配重施 工 质量 , 取得 了 良好 的经济技 术效 果 。 1 重混凝 土配合 比设计 1 1 原 材料 选取 根据配重设计要求 , 重混凝土强度等级为 C 3 0 , 重 度 不低 于 3 5 k N m , 同时 需满 足耐 久性 、 和易 性 、 经济 性 等
5、 指标 , 因此选 取合 适 的原 材料 是关 键 。 1 ) 水泥 。 应 以 满 足混 凝 土 强 度及 和 易 性 等 泵 送 指标为原则 , 选用密度较大 、 需水量和水化热都较小的 P 0 4 2 5 R型普 通 硅酸盐 水泥 。 2 ) 细骨 料 。重混 凝 土 的强度 、 重度 等 物 理 性 能在 很 大 的程度 上取 决于 骨料 的表 观密度 、 级配 、 尺 寸与形 收稿 日期 : 2 0 1 4 1 0 - 2 9 ; 修 回 日期 : 2 0 1 4 1 2 1 0 作者简介 : 邓 长军 ( 1 9 8 6 一) , 男 , 四川安岳人 , 硕士研究生 。 状 等 指
6、标 。本配 合 比设 计 中采用 级配 良好 、 质地 坚硬 、 颗粒洁净 、 密度较大的重晶砂作为细骨料来填充空隙, 以达 到混 凝 土 和 易 性 良好 、 保 水 性 强 、 重 度 较 高 的 目 的 。其技术 指标 详见 表 1 、 表 2 。 表 1细 骨 料 物 理 力 学 性 能 项 目 筛孔尺寸 m m l 0 5 2 5 1 2 5 0 6 3 0 3l 5 O 1 6 l 2 O 7 7 4 筛底 2 2 6 1 0 0 O 分计筛余0 2 3 1 8 4 9 6 5 8 8 6 累计筛余0 2 3 4 1 4 5 1 0 5 6 8 6 5 4 3 ) 粗骨料 。重混凝
7、土常采用特别密实和特别重 的集料制成 , 如重晶石t 昆凝土 、 铁砂混凝 土等 , 铁砂混 凝土很容易达到设计要求 , 但其成本太高, 故本配合 比 设 计 中粗骨料 选用 连 续 级 配重 晶石 , 并 通 过试 验 对 其 针 片状 含量 等指标 进 行 测 定 , 防 止混 凝 土 出现离 析 现 象 从 而 影 响 强 度 及 和 易 性 。其 技 术 指 标 详 见 表 3 、 表 4。 表 3粗 骨料物 理力学性 能 表 4粗骨料筛分结果 2 0 1 5年第 3期 邓长军等 : 重混凝土配合 比设计及其在城市桥梁 中的应用 4 ) 拌合用水。水 的密度较小 , 可适当掺人减水剂
8、来控制用水量和水胶 比, 降低水对混凝土重度的影响 , 同时改 善混 凝土 的和 易性 。 5 ) 外加 剂 。 重 晶石 骨 料 石 粉 含 量 高 、 吸 水 性 强 , 对混凝土强度 、 坍落度损失 、 凝结时间等指标均有较大 影响。为确保混凝土强度及 良好的可泵性需选用一种 性 能优 良的外加剂 ; 另 考 虑 到 钢 箱 梁顶 板 开 孔 小 而 难 以振捣等现场条件, 混凝土应具有较大流动性 。综合 以上因素, 本配合 比设计 中选用低掺量、 高减水率 、 适 应性 较好 、 对 环境无 任 何 影 响 的 聚羧 酸 泵 送 剂 作 为外 加剂 , 其掺量为 2 1 。 6 ) 掺
9、合料。为改善混凝土 的泵送效果 , 增 加和易 性且防止骨料下沉 , 减少泌水率和混凝土水化热 , 本配 合比设 计 中采用 I级粉煤灰作 为掺合料 , 其 掺量 为 2 2 。 1 2配合 比设 计 对于重混凝土 , 由于 目前 尚无专 门的配合 比设计 公式 , 故本设计主要依据 普 通混凝土配合 比设计规 程 ( J G J 5 5 2 0 1 1 ) , 以质量法为设计计算依据 , 并根 据施 工经 验 和实际情 况对 各种 成分 用量 进行 了修 改 与 调整 , 最终通过试验确定了现场拌制时采用 的理论配 合 比。 1 ) 确定 混凝 土配 制强 度 根据配重设计要求 , 混凝土立
10、方体抗压强度标准 值 =3 0 M P a , 取标准差 o r = 5 0 MP a , 则混凝土配制 强 度f c = f c +1 6 4 5 o= 3 8 2 M P a 。 2 ) 确定 水胶 比 已知混凝土配制强度 删 =3 8 2 MP a , 现计算水 泥 2 8 d胶 砂抗 压强 度 。 = =1 1 6 42 5 MPa= 4 9 3 MP a ( 式 中: 为水 泥强度等级 值 的富余 系数 , 为水泥强度等级值 ) ; 查 回归 系数取值 表得 : o = 0 5 3 , o = 0 2 0 ; 考虑到为改善混凝土工作性能而掺入 的一定量的粉煤灰对水胶 比的影 响, 则
11、胶凝材料 2 8 d 胶砂 抗压强度值 = , y f 0 = 0 6 9 X 1 0 0 4 9 3 MP a= 3 4 0 MP a ( 式中: , 为粉煤灰影响系数 , y 为粒化高炉 矿渣影响系数 , 查表取 , = 0 6 9 , = 1 0 ) , 由此计算得 到混凝 土水胶 比 W B:( 。 。 ) ( + 0 。 ) = 0 4 3 。 3 ) 确定 用水 量 根 据泵 送施工 需 要 , 配 制 的 混凝 土应 具 有 较 大 流 动性 , 坍落度为 1 8 3 c m, 其用水量在 普通混凝土配 合 比设计规程( J G J 5 5 2 O l 1 ) 无法查找到相应参考
12、 值 , 因此本设计根据施工经验初步确定每立方米混凝 土 用水 量 m 0 =1 5 0 k g m 。 4 ) 确 定砂 率 对于普通泵送混凝土 , 其砂率通常控制在 3 5 4 5 , 本 设计 根据 施工 经 验 和实 际情 况 选 用砂 率 卢 = 4 3 。 5 ) 计 算胶 凝材 料 、 掺合 料 和水泥用 量 首先计算每立方米混凝土 中胶凝材料用量为 m 。 = 茜= 3 4 8 8 k g m 3 ; 粉 煤 灰 掺 量 按2 2 计 算 , 则 每 立方米混凝土中粉煤灰用量为 m , 。= 7 6 7 k g m , 每立 方米 混凝 土 中水泥 用量 为 m。 。 =2 7
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