聚羧酸高效减水剂在凉水河特大桥工程中的应用

2012-08-26冯春鹏熊卫锋杨晓峰龙俊余北京东方雨虹防水技术股份有限公司技术中心北京101309

中国建材科技 2012年5期

冯春鹏熊卫锋杨晓峰龙俊余（北京东方雨虹防水技术股份有限公司技术中心，北京 101309）

工程概况

凉水河特大桥位于北京市通州区，起点里程DK21+454.97，位于台湖镇麦庄村境内，终点里程为DK43+018.09，位于永乐店镇德仁务村境内，沿途穿越台湖、牛堡屯、于家务、永乐店四个乡镇，中心里程为DK32+236.32，主要跨越凉水河、北京六环道路和凤港减河，同时桥下跨越多条主要通道。凉水河特大桥全长21563.12m，基础均设计为钻孔桩基础，桩径分别为Φ1.0m、Φ1.25m 和Φ1.5m，桩长50m 左右，筒支梁桥墩每墩8～12 根桩；连续梁桥墩每墩12～15根桩。共计桩基6386 根。本特大桥承台均为低桩承台。桥台采用双线一字形桥台，桥墩均采用圆端型，墩身采用直坡到底的圆端形等截面，托盘、顶帽形式采用矩形截面四周抹圆角并与墩身截面顺接。全桥共计2 台、666 墩共667 跨。梁部由预制简支梁、连续梁组成。其中筒支箱梁有：(32+48+32)m 4 联12 孔、(48+80+48)m 2 联6 孔。本工程为京津城际轨道交通工程的附属工程。

1 混凝土配合比设计技术条件及参数

根据《客运专线预应力混凝土预制梁暂行技术条件》铁科技[2004]120 号和《客运专线高性能混凝土暂行技术条件》科技基[2005]101 号的规定，该大桥工程所使用的预应力混凝土梁混凝土的设计寿命为100年，无氯盐、冻融破坏环境、化学侵蚀环境和磨蚀环境的作用。依据工程设计要求和混凝土的工艺要求，规定了如下混凝土设计参数：

设计混凝土强度等级：C50；

混凝土抗渗等级：＞P20

混凝土坍落度要求：160～200mm

混凝土电通量：小于1010C

2 试验原材料及性能

2.1 水泥

工程所选用的水泥为符合相关国家标准的PO42.5 普通硅酸盐水泥，由河北鼎新水泥有限公司生产，其主要化学组成见表1，品质检验结果见表2。

表1 水泥的化学成分分析

表2 水泥的物理力学性能

2.2 粉煤灰

本工程采用的粉煤灰（FA）为符合相关国家标准的Ⅰ级粉煤灰，其XRD 图像如图1，粒径分布见图2，其烧失量为3.23%，筛余量为0.80%。

图1 粉煤灰（FA）的XRD 图像

图2 粉煤灰的粒径分布

2.3 其它原材料

矿粉采用唐山瑭龙S95 磨细矿渣；砂的含泥量为1.5%，细度模数为2.8；石子采用5～25mm 连续级配碎石。外加剂选用北京东方雨虹防水技术股份有限公司生产的聚羧酸盐高性能减水剂，固含量为20%。拌合水采用梁厂所在地的自来水。

3 混凝土性能研究

为了满足所配制的混凝土具有一系列优良的性能，我们在进行混凝土配合比优化方面进行了如下考虑，设计依据为陈建奎和王栋民教授所提出的《混凝土全计算配合比方法》。

1）水灰比

为了充分满足高速铁路对高性能混凝土所提出的要求，使混凝土达到所要求的抗渗性和强度，应保证混凝土的密实性，并要求混凝土的水胶比不大于0.35[1]。

2）矿物掺和料

矿物外加剂是一类细分散的硅质材料，其在混凝土中的掺量较大，通常情况下占总胶凝材料量的20%-70%。在混凝土中使用矿物外加剂具有以下几个方面的优点：(1)降低水化热而提高混凝土抗温差开裂的性能；(2)通过使孔隙的细化和改善界面过渡区来提高混凝土的最终强度和抗渗性；(3)提高耐碱集料反应和抗硫酸侵蚀的性能。本工程采用了双掺粉煤灰和矿粉的设计方案，从而从根本上降低了工程的成本和混凝土的温差开裂现象[2]。

3）含泥量

由于聚羧酸分子的黏土上的吸附性能要远远大于水泥颗粒，因此，集料中的含泥量对聚羧酸吸附分散性能的发挥起着重要的影响。为了减小黏土对新拌混凝土流动性的影响，工程对粗细集料中的黏土含量进行了严格的控制。

表3 C50 混凝土的配合比(kg/m3)

表4 C50 混凝土的工作性及其不同龄期的力学性能

图4 新拌C50 混凝土效果图

4）砂率

由于在配制高强混凝土的过程中，用水量较低，因此，当胶凝材料用量一定时，影响混凝土工作性的主要参数便是砂率、骨料空隙和含气量。通过提高砂率和含气量将有助于提高混凝土的流动性，改善混凝土的工作状态[3]。砂率的选择通常按照粗细骨料密实堆积下的空隙率情况确定。

按照上述规定和要求，对混凝土的配合比进行了如表3的设计。

表4 为该配合比下混凝土的工作性和力学性能指标。

由表4 可知：通过上述方法配制的混凝土均能获得良好的工作性能。其力学性能也能完全满足设计要求。试验证明聚羧酸在配制高强混凝土过程中，表现出了良好的性能，具有很好的泵送效果，不泌水、不离析，和易性优越。同时，拆模后的混凝土具有较好的光泽[4]。图3 为实验室配制的新拌混凝土流变性的照片，图4 为工程中使用聚羧酸的混凝土桥墩的照片。