刚构连续梁梁端配重铁砂混凝土应用

王小岐

(中铁十二局集团第四工程有限公司，重庆400026)

新建渝利铁路两昌河左右线特大桥，位于重庆市江北区境内，临近既有运营铁路渝怀线，全桥总长分别为1 294 m和1 314 m，左右线全桥均以三联刚构连续梁(33.9+64+33.9)m跨越两昌河。由于刚构连续梁边跨较短及全桥曲线半径较小，会在边跨支座处产生负反力，为满足行车条件，要求全桥合龙一个月后，在边跨梁端箱内施加配重，配重采用铁砂混凝土堆载，铁砂混凝土容重不低于40 kN/m3，一侧梁端所施加铁砂混凝土重量为275.1 t。

1 配重铁砂混凝土配合比确定

1.1 设计要求

重混凝土是指干表观密度大于2 600 kg/m3的混凝土，多用于结构配重和防护。配制重混凝土必须以达到设计容重为首要目标，同时兼顾混凝土和易性。为充分利用重骨料的较大表观密度，根据骨料自身密度和配重混凝土的密度要求，应以单方混凝土中最大能掺入重骨料的数量(重骨料松散堆积密度)为准则进行配置。

1.2 原材料选取

(1)重混凝土中集料的表观密度对重混凝土的容重影响最大，对于本桥梁配重设计容重在4.0～4.5 t/m3的混凝土，需要采用较重的集料才能实现，要求堆积密度及表观密度都比较大。研究决定采用安徽省芜湖市石峰配重材料厂生产的铁砂作为混凝土主要骨料，以金属块和粗矿石作为粗骨料，细矿砂作为细骨料，根据三种材料的粒径选择级配。

(2)水泥的用量以满足混凝土和易性为主，若在混凝土容重偏低时，可适量增加细矿砂作为胶凝材料取代部分水泥，以调整和提高混凝土的容重。使用普通P.0 325水泥。

(3)为了充分利用重集料的较大表观密度，根据集料表观密度和混凝土的容重要求，以每1 m3混凝土中最多能掺入量为原则。

(4)由于水的表观密度较小，因此适当掺入减水剂能有效的减小用水量，控制水灰比，降低水对容重的影响，同时改善混凝土的和易性。

表1 原材料物理性质

1.3 各组分材料组成理论配置

根据设计要求配重混凝土对于强度要求相对较低，一般在C25以下(这里可先定义为C25混凝土)，因此配合比选择主要依据是混凝土的密度。

对于配重混凝土，由于目前尚无专门的配合比设计公式，所以本工程依据《普通混凝土配合比设计规程》(JGJ 55－2000)，以体积计算法为设计计算依据，初步确定其配合比。

(1)根据设计要求，按照选定的普通P.0325水泥的实际强度和配重混凝土的标号，若有历史记录，可参考相对应的水灰比;若无记录可按照普通混凝土配比设计参考水灰比，根据实际情况最后可调整水灰比。查表初步选择水灰比为W/C=0.45，mw0=0.45mc0

(2)粗骨料金属块的最大粒径为31.5 mm，配重混凝土坍落度160～200 mm，查表选择所需用水数量在165～185 kg。为充分利用重集料的较大表观密度，根据集料表观密度和混凝土的容重要求，适当加入了减水剂，水用量可取165 kg/m3。

(3)根据水用量和水灰比确定每立方水泥用量为366 kg。

(4)根据水泥用量、水用量及粗骨料最大粒径31.5 mm，确定砂率。由于砂率对混凝土的流动性、粘聚性、保水性影响很大，所以砂率的确定很重要，合理的砂率应当是砂子填满粗骨料空隙，并有一定的富余量，能在粗骨料间形成一定厚度的一层砂浆，减小粗骨料间的摩擦阻力，从而保证混凝土的和易性。根据配合比设计规程查表，线性内插法初步拟定砂率为33%，若拌合混凝土的和易性达不到施工要求，可再调整砂率。

(5)根据设计配重混凝土容重4.0～4.5t/m3，初步确定细矿砂用量为1 227 kg，金属块和粗矿石用量为2 491 kg。再根据体积计算法分别计算出金属块和粗矿石组分质量。

(6)根据实践经验掺和料减水剂每立方使用9 kg，若达不到施工要求可适当调整。

1.4 试配、调整及确定混凝土配合比

为检验该配合比下能否达到设计容重，应对理论计算的配合比进行试配。试配时应严格按照各组分材料理论数量使用，且粗细骨料应干燥处理。然后按照标准条件养护，随着混凝土龄期的增长，混凝土坍落度损失较快，1 h后混凝土坍落度损失在20 mm左右，混凝土容重逐渐增加。由于铁砂吸水是一个缓慢过程，在新拌混凝土后仍在吸水，致使新拌混凝土单位用水量相应增加，从而使混凝土拌合料含水量较大而导致混凝土容重偏低，但随后伴随着水分的充分吸收，混凝土体积减小，相应的容重增加。

2 配重混凝土施工

由于箱梁梁体内钢绞线及钢筋密布，环境特殊，场地狭小，配重混凝土施工过程应严密组织，精确计算，切实保证配重混凝土施工过程中不损害梁体结构，严禁在梁面大体积堆载。箱梁节段施工时避开钢绞线，在梁面提前预留配重混凝土下料孔，待全桥合龙张拉完成一个月以后再开始施工梁体配重混凝土，在箱室内部使用砖砌隔墙预留人行检查维修通道，铺设土工布隔离梁体，然后浇筑混凝土。

施工流程见图1。

图1 配重混凝土施工流程

3 施工工艺及要点

3.1 施工准备

(1)根据市场调查选择合理的配重重集料，实验测定各种材料物理性质。并参考《普通混凝土配合比设计规程》(JGJ 55－2000)初步拟定配重混凝土理论配合比，然后试配、调整理论配合比，确定重混凝土配重施工配合比。确定配重混凝土容重、强度等物理性质。

(2)技术人员应对施工图纸进行认真审查，根据设计图纸对施工配重的梁端核算梁腹空腔体积，初步估算配重混凝土施工节段范围，节段施工时提前预留配重混凝土卸料孔，并做好技术交底工作(图2)。

图2 梁面预留配重混凝土下料孔示意

隔墙施工前应准确放出配重混凝土施工节段范围。以利于施工中能够准确控制混凝土浇筑数量。

3.2 砖砌隔墙施工

根据施工测量放样位置砌筑砖隔墙，并在配重施工范围内铺设土工布，使配重混凝土与梁体隔离。隔墙分两个阶段砌筑，第一次砌筑高度为50～100 cm，浇筑配重混凝土后应加强振捣，保证其密实性;第二次满砌(图3)。

图3 梁体内部隔墙砌筑示意

3.3 浇筑配重混凝土

为保证配重混凝土容重，应严格按照拟定配重混凝土施工配合比拌料，并在现场制作同条件养护混凝土试件。为控制混凝土拌料质量，每次搅拌混凝土时可定量计算各种材料上料数量。浇筑混凝土时应加强振捣，以确保混凝土密实性。

配重混凝土浇筑完成后应及时封闭梁面下料孔，防止雨水进入梁体内部。下料孔应按设计要求还原钢筋及混凝土。