预制高标号混凝土T梁施工与质量控制卢珍文.docx

1、预制高标号混凝土T梁施工与质量控制卢珍文预制高标号砼T梁施工与质量控制卢珍文(中铁二局集团公司第一分公司)【摘 要】本文介绍了湖北省京珠高速公路最长的特大桥-府沦河大桥上构T形梁预制50# 高标号砼配合比的选定、砼的整个施工过程及如何搞好砼的质量控制进行了重点阐述。【主题词】混凝土 配合比选定 施工过程 质量控制概述随着我国桥梁高新技术的发展，高标号砼已被广泛应用于桥梁施工中。高标号砼是一种非常复杂的非匀质材料，受施工及各种环境气候条件的影响较大，因其要求的强度高，施工的难度也比较大，所用水泥用量的增大，同时也带来一些不利因素也相应增多（如早期水化热偏高砼表面易产生微裂缝等），所以要选定科学合

2、理的高标号砼配合比，不仅要考虑满足设计及施工工艺的要求，同时也要考虑控制好水泥的用量，提高经济效益。由我单位承建施工的湖北省国道项目京珠高速公路府沦河大桥，是世界银行贷款承建的一项重要工程，全长5947.04m，计196跨，桥梁上构设计为预应力砼T形梁，总数2352片，砼设计强度等级为C50号，数量65754m3。省指文件要求，大桥质量除必须符合公路桥涵施工技术规范外，目标是争创精品工程，全线创优。针对这一艰巨施工任务，中铁二局京珠项目经理部成立以总工程师为首，各业务部门相互配合的QC小组，专题攻关T梁高标号砼施工技术，积极响应经理部提出的“创精品、保工期、拓市场、养人才”方针。目的是通过良好

3、的工程质量和快速的施工进度来赢得业主的好评，赢得市场。本文就府沦河大桥施工中预制T梁高标号砼配合比的选定、施工现场砼的整个施工过程及施工过程中的质量控制作重点阐述。1.合理配合比的选定 1.1 选定配合比需要考虑的因素高标号砼因其特殊的性质，在选材、环境气候及施工工艺方面都有其特殊的要求，结合湖北省指挥部对本项目的一些具体规定，在选定配合比时，需要考虑以下因素：1.1.1材料的选择：根据当地现有材料，本着就近选材及经济合理的原则，经试验之后确定选用符合高标号砼施工的优质材料。1.1.2 天气、温差的影响：湖北的气候属于温暖地区，以晴热为主，夏天温度高时可达40，并可持续23个月，即使是在夜间施

4、工时的温度也达到30多度。冬天最冷时达-3。夏季施工时高标号砼因其水泥用量大，水化热发展快，势必导致砼的早期温度较高，产生较大的内应力，容易在砼内部出现微裂纹，影响砼的质量。规范规定，夏季砼入模时砼的温度不能超过32，冬天施工砼的入模温度不能低于5。所以在本项目的T梁砼施工过程中需重点解决夏季的高温及冬季的低温对砼的影响。1.1.3施工现场的控制：砼施工过程中的各个工序的控制及各个工序之间的衔接，是决定砼成型质量的关键。1.1.4精品工程要求：京珠高速公路是世行贷款项目，国际标，严格按菲迪克条款管理，省指文件规定，湖北省京珠高速公路全线争创精品工程。1.1.5外加剂的选择:设计文件规定,T梁强

5、度必须达到100%设计强度时,方可施加预应力,本项目T梁施工中考虑张拉的时间是45天,就要求在45天内达50 Mpa以上。只有通过掺加性能良好的早强剂，才能达到提高砼的早期强度的目的，同时加快施工循环，增加模板的周转，这是提高经济效益的一个根本措施。1.2 配合比选定1.2.1材料选择(1) 水泥：公路桥涵施工技术规范041-89规定，对于30#以上标号的砼选用的水泥标号为砼标号的0.91.5倍，50Mpa的砼按规定宜采用软炼强度为75 Mpa的水泥，但目前我国没有这样高标号的水泥，只能选用525#水泥，通过掺加外加剂达到设计要求。经试验比选了湖北华新普硅525#水泥和三峡牌普硅525#R水泥

6、两种水泥，最后从水泥的成本和质量方面考虑，确定采用湖北华新普硅525#水泥，其各项技术指标均符合GB175-92标准。所选用的水泥经多次抽检其各项技术指标如下：（见表1）华新普硅525#水泥各项技术指标 表1细度(%)标准稠度(%)安定性初凝时间终凝时间抗压强(Mpa)抗折强度(Mpa)3d28d3d28d242428合格2h4h4h6h283358645.57.07.59.0水泥每批进场按批号都要进行其各项物理指标的检定，3天强度出来之后，合格的水泥才能用于施工中。(2) 细骨料：通过试验比选了白扬、蔡甸等几个地方的河砂，白扬河砂在成本上及质量上都较其它地方的砂有较大优势，且总体质量上较稳定

7、，储备量也较大，确定选用白扬河砂,其级配属区或区，中砂，质地坚硬，质量符合普通砼用砂质量标准及试验方法JGJ52-92规定。所选用的砂经多次抽检其各项指标如下：（见表2）白扬河砂各项技术指标 表2细度模量含泥量（%）视比重(kg/m3）堆积密度(kg/m3)紧密密度(kg/m3）2.42.81%263026401520154017201740砂抽检频率按200m3一次，如果砂的变化比较大，须增加抽检次数，经抽检合格的砂，才能用于施工中。(3) 粗骨料：通过试验比选了丰山、龙泉等几个地方的碎石，只有龙泉的碎石更能满足施工高标号砼的要求，确定选用龙泉碎石，属531.5mm连续级配（见表3），其质量

8、符合普通砼用卵石、碎石质量标准及试验方法JGJ53-92规定，同时结合省指文件要求，在本项目中对所选用碎石的部分指标作重点要求:压碎指标小于10%，含泥量小于1%,孔隙率小于45%，针片状含量小于5%,强度指标大于砼标号的2%(120 Mpa). 碎石的抽检频率按200 m3一次，须严格控制碎石的质量，每批碎石进场都要对其各项指标进行测定，不合格的碎石严禁用于T梁砼中。龙泉碎石级配要求表3粒径(mm)2.55102031.5累计筛余(%)95100901007090154505(4) 外加剂：经过对十余个厂家的21种高效减水剂的性能试拌比较，先选定了5种性能较好的，在这个基础上又对这5种高效减

9、水剂又作了大量的试验对比，最后从高效减水剂的性能及成本上考虑，确定选用江西武进生产的NF-1早强高效减水剂，其性能符合GB8076-1997标准，其早期强度发展较快（见表4），减水率达24%，一至三天砼抗压强度提高7090%，7天提高5070%。施工期间每月定期一至二次抽检减水剂，检验其各项指标是否符合标准。掺加NF-1与未掺砼的性能对比试验 表4项目名称配合比坍落度（cm）3d强度（Mpa）5d强度（Mpa）不掺NF1配合比5007161074190493445掺NF1配合比50071610741903.001704053(5) 水：选择井水。因施工地段靠近的沦河水长年受水汛期的影响及上游的

10、一些化工厂的污染源，水位、水质不稳定，就没有采用。就地掘井取水，经过孝感环境监测站水质化验，符合砼施工用水标准。1.2.2配合比选定配选出科学、合理的理论配合比是保证砼施工质量的先决条件。规范规定，高标号砼的水泥用量不宜超过500kg/m3，最大不超过550 kg/m3 ，水灰比应控制在0.4以下，掺加外加剂。据省指文件规定，京珠高速公路工程争创精品工程，在配合比选定时，强度标准差Sn的取值如下：RC35Sn(Mpa)4.05.06.0T梁50#砼的Sn值取为6.0 Mpa，强度保证率为95%；砼的试配强度为：Rp=R+tSn =50+1.645*6=59.87 Mpa因武汉全年的气温相差较大

11、，夏季高温时与冬季低温时不能使用同一个配合比，在选定配合比时就需要按冬季和夏季分别选定配合比。28天强度要达到60 Mpa，45天要达到50 Mpa，用525R水泥配制的配合比，每方水泥用量为565kg时，其28天强度只能达到56Mpa，4天只达到35Mpa，在用水量为190时 ，其坍落度只能达到5cm，不能满足设计及施工工艺要求，且水泥用量超过规范规定,只有掺加性能优良的处加剂来满足施工工艺要求。在确定选用江苏武进生产的NF-1高效减水剂之后又进行了20多次的试拌对比，选定的冬季施工配合比为：水泥：砂：石：水：减水剂=450：759：1138：170：2.7 =1.00:1.69:2.53:

12、0.38:0.006 （坍落度为10.0cm）配合比每m3水泥用量为450kg，不超过500kg/m3，满足规范要求。T梁属于配筋较密，断面高且狭长的薄壁钢筋砼结构，按规范规定，砼入模时其坍落度选用79cm，考虑到砼与钢筋及模板的接触面较大，选定配合比时采用40%的砂率，使砼能达到内实外美。基准配合比3天抗压强度是42Mpa,5天抗压强度是52 Mpa(能满足张拉要求),28天抗压强度是61Mpa。在冬季施工配合比的基础上,又进行多次的试拌,比选出夏季施工配合比为：水泥： 砂： 石：水：外加剂=442:778:1119:170:3.315 =1.00:1.76:2.53:0.385:0.007

13、5 (坍落度为12.0cm)此基准配合比合比3天抗压强度是44Mpa,5天抗压强度是54Mpa,28天抗压强度是61Mpa由于夏天的温度相对较高,坍落度的损失较大,所以在选定配合比时的坍落度就偏大些,以满足砼运至浇注点时的入模坍落度。所选定的配合比由工地试验室现场取各材料的样品再次进行复核,经证实无误,方可用于施工中。2. 施工控制：2.1 工序控制砼的施工过程包括砼的配料、搅拌、运输、浇注、养护和拆模等工序，严格控制好砼施工的每道工序是提高砼施工质量的重要手段。2.1.1配料及搅拌过程配料要做到两点：（1） 各项材料与理论配合比所选材料相符；（2） 计量准确，砂石计量准确到1%，减水剂、水、

14、水泥精确到0.5%。 在府沦河大桥的T梁砼施工中,配料方式采用两台电子配料机（陕西生产的HPW-1200C型电子配料机，配料精度可达0.5%，经湖北孝感市计量所检定合格，每半年检定一次，同时在施工过程中随时自校或定期自校），同时给四台拌合机供料(两台750L自落式搅拌机,两台500L强制式搅拌机)。当砼开盘前及砼施工过程中，工地试验人员都要负责检查水泥、砂、石、减水剂等各项材料与理论配合比所使用的材料是否相符，以及配料机械计量是否准确，同时现场测定砂石含水率及减水剂的浓度,确定施工配合比，在砼拌制及出料过程中,注意观察砼的含砂率、和易性是否正常，在砼出料时测定坍落度，规范规定，坍落度要做到每盘

15、都要测定。每片梁的试件取样要具有随机性、代表性，能反映T梁砼的真实施工情况，用于控制T梁张拉的试件，放置在梁体上与梁体同条件养护。2.1.3运输：T梁高标号砼的运输主要考虑到尽量避免延长时间，减少坍落度的损失，从砼搅拌站到制梁场，最远的运输距离是250m。在刚开始施工时，曾考虑用三种运输方式：砼罐车运输、平车运输及自御汽车运输。经过现场的多次使用测定，比较出平车和自御汽车还比较适宜制梁场的砼运输。罐车运输存在一个缺点就是因T梁砼水泥用量比较大，在掺加外加剂后，砼状态比较粘稠，吸附力较强，倒出很慢，且罐车内壁粘附较多，倒不干净，往往运至浇注地点时，坍落度的损失已比较大，对砼的入模质量影响较大。从

16、拌合场至最远浇注距离有150m，用自御汽车运输至浇注地点，倒入料斗，再由龙门吊吊至梁体上浇注，整个运输过程需815min，坍落度的损失在14cm，夏天高温时，坍落度出料时控制在12 cm左右，运至浇注点，还有89 cm，完全可满足浇注工艺要求。冬天或不是高温时期的砼坍落度损失要小些，在12 cm，坍落度出料时的坍落度控制在10 cm左右，也可满足施工工艺要求。整个施工现场场地平坦，砼运输至浇注地点不出现砼离析、分层现象。2.1.4浇注及振捣：浇注及振捣是施工中关键且复杂的工序，对砼质量的好坏起着十分重要的作用，它必须保证砼有良好的密实性和整体性，以满足设计所需的强度和耐久性等各项指标。工地现场

17、采用变频附着式振动器和插入式捣固器配合振捣。变频式附着式振动器又分为普通附着式振动器和高频附着式振动器，其性能及优缺点简介如下：A、 普通附着式振动器：震动频率低（28003000r/min）,震幅大，效率低且重量大（3860kg/台）。安装辅助时间长，但对大颗粒骨料效果显著，粗次振动效果好。B、ZF150250KZ高频附着式振动器与BPB150250KVA配套电源：.激震频率高（9000r/min），激震力大（11.5KN）。重量轻（21kg/台），使用方便，效率高，装卸一台仅需30秒钟。震幅小，对钢模板的损坏小、寿命长，其使用寿命为普通震动器的8倍以上。普通附着式振捣器对砼的粗振效果比较好

18、，在砼下料时能在短时间内使砼能基本塌平，而高频率附着式振捣器对砼拌合物中的复振效果显著，通过对砼的复振，能充分将砼中的气泡、水泡等逐渐排出。为了充分发挥捣固器的优点，在砼捣固中采用高频率、低频率及插入式振捣器相结合的复合振动。附着式震动器部署如图1：图1图1: 一片5m长边模上捣固器的配置2.1.5砼浇注方式：因T梁腹板高而狭窄、钢筋密，特别是波纹管变坡位尤为突出，如果砼浇注方法不对，难免在波纹管爬坡地段出现蜂窝、麻面、水纹，甚至砼断层。T梁砼浇注时，将梁体划分为采用、区分段进行(见图2)。按常规方法浇注从到区至区结束,则在区易出现分层等不良现象，、区不易出现，分析、区不出现分层等的主要原因是

19、：T梁砼浇注从区端头开始到区端头结束。砼开始浇注时，因T梁腹板断面由宽变窄，腹板内砼从断面宽处下料到腹板底部，在震动器振动作用下，砼向前挤压流动，接触面由宽变窄, 沿波纹管由下向上冒出，砼中的水泥浆带动砼中的砂粒、碎石往上挤压流动,砼不易产生离析等现象,故此段砼很容量捣固密实，不会出现波纹管阻挡砼而导致分层。分析区出现不良现象的原因：当砼从区浇注到区时，因区腹板断面开始由窄变宽，如果砼施工采用与、区相同的方向时，波纹管下部分砼是在强力振动作用下从波纹管上向下漏，很容易因梁体内波纹管和钢筋的堵塞,砼中的水泥浆成分先漏下去,碎石落得较慢,这样砼容易产生离析,砼的状态不好，导致T梁表面产生蜂窝、麻面

20、，甚至分层。相反，如果采用砼浇注从区到区交界时，采用从区端头重新开始向区浇注，其原理与、区相同 ，就不会出现上所述不良现象.区区区图2：梁区段划分图式 2.1.6 T梁砼浇注施工：由附着式捣固器位置安装图可知，高频率与低频率附着式捣固器对T梁马蹄及腹板下部的振捣作用显著而对腹板上部作用微小。为解决腹板中、上部的振捣，砼捣固时采用插入式震动器协助附着式震动器共同作业的施工方法。砼采用斜向分层进行浇注，按其和易性能成自然坡度。当砼料斗下料时，先开普通附着式震动器振动，至砼拌合料全部进入腹板基本塌平之后停止振动。开动高频率附着式震动器，使腹板内的砼拌合料迅速排气、提浆，表面平坦、泛浆、停止下沉时停止

21、振动。在整个振捣过程中，普通及高频附着式振捣器实行交叉分段振捣，普通附着式震动器的振捣时间约为20秒左右，高频率附着式震动器的总的振捣时间为40秒左右，也可根据砼的和易性进行具体调整。在砼已经基本密实之后，隔十多分钟之后再进行振捣12次十几秒钟，能让砼内的气泡等充分排尽。当一段腹板砼拌合料灌满以后，再用插入式捣固器沿腹板进行震捣，相邻插入点间距不得大于40厘米，在捣固时应注意快插慢提，不能在砼中留有空洞，不得碰撞钢筋与波纹管，在梁的端头部位须加强插入式捣固器的振捣。2.1.7养护：砼的硬化过程，就是水泥进行水化作用的过程，在砼的拌合成型时，砼拌合物中所含水分已足够进行水化作用的需要，但在正常情

22、况下，空气中相对湿度较小，特别是炎热的夏季，磔水分会不断被蒸发掉，造成砼由表及里逐渐脱水，如不及时加强早期养护，砼极易产生干燥收缩裂纹，同时因失水太多，还阻滞了砼的继续硬化甚至停止下来，严重影响砼的质量，所以应使砼处在一个良好的硬化环境，采用湿热处理，加速其水化作用，促进胶凝材料的硬化。 冬季气温较低，施工难度较大，一般采取控制砂石干燥（必要时加热），拌和水采用两套加热装置，循环使用，水温达到75左右，拌制出的砼温度在1022之间，砼灌注完毕后，及时搭设暖棚，内生炭火，上安置有水的铁锅，一方面暖棚内的温度可上升，同时水的蒸气可满足砼水化所需要的湿度，保持其环境温度在3538之间。下步准备考虑使

23、用蒸气锅炉在冬季施工时对砼进行养护。2.1.8冬季砼热工计算：Tb=a(tsWs+tgWg+tcWc)+btwWw+b(PsWsts+PsWsts)-B(PsWs+PgWg)/a(Wc+Ws+Wg)+bWw+b(PsWs+PgWg)Tm=0.16 (Tb-Td)Tc=(t+0.032n)(To-Ta)式中：Tb-砼拌合物合成后的温度（），Tb Tm+ Ts+ Tc Tm-砼拌和物在搅拌过程中的热量损失（） Ts-砼拌和物在运输、浇筑过程中的热量损失（） Td-搅拌棚内温度（） (其它符号的名称略，详见JTJ041-89的13.2.8条) 计算一盘砼冬季施工时从配料至浇筑成型的温度损失情况： 一

24、盘砼的材料用量为： 水泥：砂：石：水：外加剂 = 200：338：506：76：1.2现场测定水泥的温度为20，砂、石的温度各为5，砂含水为2%，石含水为0%，拌合水加温至75，室外气温为5，将各符号的数值代入公式中，算出： Tb=22.3 , Tm=2.88 , Ts=1.72 Tb Tm+ Ts+Tc=2.88+1.72+5=9.6(满足施工要求)经现场进行砼的温度测定，砼入模的温度是13.2,基本与计算的相稳合，达到冬季施工对砼入模温度大于5的要求。夏季一般安排夜间进行施工，保证砼入模前的温度不超过32，砼浇注完毕，初凝后及时用麻袋覆盖，洒水，保持砼表面湿润，养护714天。3. 社会效益方面3.1 强度稳定情况方面：从现在已施工的1300片梁的强度资料显示，砼的强度比较稳定，强度值在5563Mpa之间，张拉的强度一般在45天达50Mpa以上。3.2 经济效益方面：T梁的配合比经过优化设计，每方至少节约水泥110kg,经济效益可观，且砼通过掺加高效减水剂之后，其和易性提高，更有利于T梁内实外美。