重晶石混凝土在桥梁中的应用

张大强

(驻马店市衡达公路测试科研咨询有限公司，河南 驻马店463000)

重晶石混凝土是一种新型混凝土，其骨料主要为重晶石，重晶石的主要化学成分为硫酸钡（BaSO4），它具有自身密度大、硬度低的特点，它的化学性质稳定，无磁性和无毒性，具有吸收X射线和γ射线的性能，最近几年主要应用在医院的防辐射隔离墙体和重型机械的配重。我是在襄阳汉江三桥接触到的重晶石混凝土，工地主要目的是为防止主梁通车后产生的沉陷，提前给主梁施加一个力，使其产生一定量的挠度，经过设计院计算，业主单位考虑后，给主梁提前配重。要求配重为密度不小于3500kg/m3、强度为C20的混凝土。

我试验室接到任务后，先后考虑铁砂混凝土和重晶石混凝土，查阅相关资料，铁砂混凝土有成熟的经验，重晶石混凝土密度大多在2800～3800kg/m3，通过试验认证，铁砂混凝土很容易达到设计要求，但是其成本太高；重晶石混凝土也能达到设计要求，缺点是施工中注意事项多，稍有偏差就有混凝土密度达不到要求的现象。经过项目部考虑并报业主单位和监理单位批复，确定加强施工现场管控，采用重晶石混凝土进行配重。我就在试验室配制重晶石混凝土的心得写出来，供大家参考。

首先确定重晶石和晶石砂的料源，经过物资部联系，在郧西羊尾镇考察重晶石及晶石砂，并采集样品带回试验室试验，其主要性能指标如表1、表2。

表2 郧西羊尾重晶石砂试验结果

经过检测，重晶石的压碎值指标偏大、晶石砂的细度偏小，其余各项指标均符合桥梁施工规范，考虑到主要是配重需要，其表观密度能达到要求即可。考虑施工方便、节约成本、原材料就近使用的原则，决定利用拌合站现有襄阳华新堡垒P·O42.5水泥，襄阳电厂天健公司产I级粉煤灰，武汉格瑞林SP010—R聚羧酸盐高性能减水剂。各种材料性能如表3、表 4、表5。

表3 华新堡垒牌水泥P·O42.5试验结果

表4 襄阳电厂天健公司I级粉煤灰试验结果

表5 武汉格瑞林SP010-R聚羧酸高性能减水剂试验结果

确定材料后，进行配合比计算和试配工作：

1）确定混凝土试配强度：已知强度标准值fcu,k=20MPa,取标准差σ=4MPa，所以试配强度 fcu,o=fcu,k+1.645σ=20+1.645×4=26.6MPa。

2）确定水胶比（w/c）：已知试配强度fcu,o=26.6MPa，水泥强度 fce=rc×fcek=1.05×42.5=44.6MPa （式中：fcek为水泥标号的标准值，rc为水泥标号标准值的富裕系数）。查回归系数得：aa=0.46，ab=0.07，由此计算 w/c=（aa×fce）/（fcu.o+aa×ab×fce）=（0.46×44.6）/（26.6+0.46×0.07×44.6）=0.73，考虑到为改善工作性能掺加一定量的粉煤灰，根据试配结果，本试验室水胶比采用0.47。

3）确定初步单位用水量：根据以前试配结果和施工经验确定每立方砼用水量 mw0，=175kg。

4）确定砂率：查表及规范规定基础上，根据施工经验和实际选βs=37%。

5） 确定每立方混凝土胶凝材料用量：mc0=mw0/（w/c）=175/0.47=375kg，粉煤灰掺量按胶凝材料用量的15%计算，则水泥用量为320kg，粉煤灰用量为55kg。

6）外加剂掺量：根据试配确定为胶凝材料的1.2%。

7）计算每立方混凝土各种材料用量：采用质量法

已知 mw0=175kg，mc0=375kg。

由公式1和公式2计算得出：ms0=1106kg，mg0=1884kg。

按质量法计算得初步配合比：

水泥：粉煤灰：晶石砂：晶石：水：外加剂：

320 ： 55 ： 1106 ：1884：175：4.50

8）调整工作性，确定基准配合比

根据初步配合比称料试拌，测得拌合物坍落度205mm，密度为3510kg/m3且和易性好，无离析。以此配合比为基准配合比。

在基准配比基础上，水胶比上下各调整0.05，砂率和粉煤灰掺量适当调整，分别制取混凝土试件，观察工作性能良好，满足坍落度要求，其中水胶比为0.52和0.42的混凝土密度均为3480kg/m3。

三组配合比试验数据如表6。

表6

根据试验结果结合项目的配制要求和现场施工需要，我试验室选定水胶比为0.47的配合比为理论配合比。经过现场生产拌制，检验后，其密度在3490～3520kg/m3上下浮动，均符合设计要求。

施工中应注意的要点：

1）因为重晶石混凝土自身密度大，所以在拌合混凝土时应考虑拌合设备的荷载能力，每盘材料用量按照普通混凝土的60%左右计量，运输车辆也同样运输平时运输方量的60%左右；

2）重晶石混凝土由混凝土运输车运至施工现场，卸料前搅拌运输车高速旋转1min以上，卸下少许重晶石混凝土检查是否有离析现象，如果有离析现象，则运输车高速旋转时间延长，无离析可进行卸料浇筑，输送泵宜连续缓慢均匀输送重晶石混凝土；

3）模板支护宜比正常支护的间距短，模板支架立杆间距宜控制在30～40cm之间，以免发生跑模、垮模现象；

4）每层浇筑厚度不大于40cm，不得过度振捣，避免粗骨料下沉，以免在浇筑过程中产生离析现象。

5）浇筑完成后，要及时保湿养生，且养护期不少于7天，确保重晶石混凝土的后期强度，避免产生表面的收缩裂缝。