超缓凝混凝土在沅江大桥中的应用

郝峰

摘要：为了满足工程项目施工的需要，对混凝土的性能提出新的要求。本文从超缓混凝土的角度进行论述，通过阐述超缓混凝土的技术要求，分析混凝土配合比试配与检验，同时提出相应的政策建议，进而为在沅江大桥中应用该混凝土提供参考依据。

关键词：超缓凝 混凝土 沅江大桥 应用

1 工程概况

新建长沙至昆明铁路客运专线湖南段CKTJ-Ⅶ标段正线起讫里程为DK287+747～DK324+218.25，全长34.538km，位于湖南省怀化市。其中沅江大桥全长404.94m。特点是深水、高墩、大跨，地形为典型的V型深切沟谷，地势陡峭，环境艰险。其中1#桥墩水深22.5m，2#桥墩水深24m，施工采用双臂钢围堰，钢围堰外径36m，内径33m，1#墩封底混凝土高4.5m，2#墩封底混凝土高5.0m，封底混凝土面积855m2，1#墩封底混凝土4000m3，2#墩封底混凝土4500m3，为保证混凝土施工质量，施工采取多管两点同时灌注，共布置17根导管。水下封底混凝土设计标号C30，初凝时间不小于30个小时。施工要求高，安全风险较大。

2 混凝土技术要求

水下封底混凝土作为一临时施工设施，最主要的作用是提供钻孔桩和承台施工的作业平台，保证钻孔桩的正常施工，主要要求是有较长的缓凝时间，良好的和易性和后期强度要满足设计要求。

混凝土的和易性包括流动性、粘聚性和保水性。流动性：水下灌注混凝土靠混凝土自身重量产生流动在桩基底部摊平和自密实，若流动性较差，就会造成灌注困难、堵管，无法正常灌注，引发质量事故及较大的经济损失。粘聚性和保水性：水下灌注混凝土要有较好的粘聚性

和保水性，以防止因混凝土的离析、泌水，在灌注过程中出现碎石在导管中局部集结，造成“卡管”，引发质量事故。

混凝土要有较长的缓凝时间。混凝土在施工过程中分4层，第一层和第四层高度1m，混凝土方量每层在900m3，需要15个小时，第二、第三层1.5m，混凝土方量每层1350m3，施工时间24个小时。故考虑到其它因素初凝时间要不小于30个小时。主要技术指标如下：

①混凝土设计强度等级：C30。

②混凝土坍落度：180～220mm，1小时无损失，2小时损失小于20mm。

③扩展度：不小于450mm。

④强度要求：7天强度不小于30MPa，28天强度达试配强度。

3 混凝土配合比试配与检验

在水泥水化过程中，缓凝剂在水泥颗粒表面形成一层不溶性质的膜层，阻止水泥颗粒与水的进一步接触，延缓水泥的水化反应，延缓水泥水化放热速度，从而达到混凝土有较长的初凝时间；通过掺加一定量的粉煤灰和选择合适的砂率来保证混凝土有好的施工性能和后期强度。

3.1 选择混凝土用原材料

水泥：在选择水泥的过程中，要求水化热低、C3A含量低、标准稠度用水量低，选用湖南金大地水泥有限公司生产的P.O42.5水泥进行试配。其他各项指标都符合相应的规范要求。

粉煤灰：利用粉煤灰代替部分水泥，进而在一定程度上可以改善新拌混凝土的工作性，同时可以减少泌水，并且可以抑制离析现象；在保水性方面，表现良好，为泵送施工奠定基础；能够有效地降低水化热，同时可以降低混凝土的绝热升温。该工程选用湖南华天能环保科技开发有限公司（金竹山电厂）F类Ⅱ级粉煤灰，其各指标均满足规范要求。

细骨料：泸溪浦市砂场中砂，细度模数Mx=2.8，在选砂方面，需要对含泥量进行严格的控制。

粗骨料：碎石选用仇家碎石场5～31.5mm规格碎石，岩体轴心抗压强度为131MPa。碎石合成比例：5～10：10～20：16～31.5=3：5：2。在此条件下搭配的粗骨料空隙率最小（38%），振实密度较大，其级配比较理想。

3.2 超缓凝减水剂与胶材相容性试验和掺量的选择

试验目的：依据JC/T1083-2008《水泥与减水剂相容性试验方法》。通过试验找出减水剂和粉煤灰的最佳掺量。根据试验结果最终确定粉煤灰掺量为25%，超缓凝减水剂掺量为胶材总量的1.8%。试验结果如下表。

3.3 混凝土配合比的确定

3.3.1 试配强度按下式计算（fcu，0）：fcu，0≥fcu，k+1.645σ 式中fcu，0为混凝土试配强度，fcu，k为混凝土设计强度。

3.3.2 确定砂率。通过筛分试验确定5-10mm、10-20mm和16-31.5mm的碎石的组成比例是3：5：2；采用3个不同的砂率40%、42%、44%分别和碎石混合后做表观密度试验，经试验对比当砂率为42%时混合表观密度最大，为2710kg/m3。取基准砂率为42%试拌，根据混凝土状态进行调整。

3.3.3 根据原材料试验结果分析，依据配合比设计原则及工程施工的具体要求，结合类似工程的施工经验，混凝土理论配合比如下：水泥：粉煤灰：砂：碎石：减水剂：水=295：98：775：1070：7.07：157。

3.4 混凝土配合比的验证

混凝土的拌合物性能及力学性能：

对以上配合比进行混凝土拌合物性能试验，经试拌，该混凝土初凝时间达36小时45分，能满足施工要求，由于掺加了超缓凝减水剂，扩展度较大，混凝土有轻微的泌水现象，实测混凝土含气量1.8，后通过调整引气剂，混凝土和易性有较大改善，无离析、泌水现象。拌合物性能结果见下表：

4 在沅江大桥封底混凝土中的应用情况

沅江大桥2#墩于2011年11月8号到12号，共施工96个小时，浇筑混凝土3600m3。1#墩于2012年3月12号到3月17号，共施工110个小时，浇筑混凝土3600 m3。两次封底混凝土施工均比较顺利。在施工中混凝土出机坍落度控制在200-220mm，实测扩展度均大于450mm，现场制取混凝土试件7天平均强度30.2MPa，28天强度36.1MPa，56天强度39.3MPa。能满足设计要求。在后续施工中无渗水现象，封底成功。

5 施工中存在的问题及心得体会

①大方量的混凝土施工开始前一定要做好混凝土的备料工作。各种材料都要备齐，切忌边施工边进料，材料进场后要及时检验，确保材料合格。

②胶凝材料对减水剂相容性的影响。水泥对减水剂的相容性主要影响因素有水泥中C3A的含量，碱含量、石膏的形态和掺量、水泥的细度。在试验前和水泥生产商充分沟通，确保水泥质量的稳定并且要控制各项指标在合理的范围之内。粉煤灰要严格控制烧失量。烧失量小的粉煤灰能提高混凝土的流动性。烧失量大的粉煤灰要吸附部分減水剂，和减水剂的相容性变差。

③超缓凝混凝土既要有较长的初凝时间，大流动性，又要后期强度满足设计要求，这是试验的难点，所以在配制超缓凝减水剂和减水剂掺量试验时要反复试验，找出最佳的缓凝成份和最佳掺量。

④砂进场后及时筛分。特别是砂中0.315mm以下颗粒含量要注意保证。如果砂中0.315筛上的通过量不能满足规范要求，则泵送会比较困难。要及时调整砂率。

⑤对搅拌时间、用水量进行严格的控制。搅拌时间控制在120秒。通过充分搅拌，进一步确保混凝土处于最佳状态。在用水量方面，聚羧酸高性能减水剂非常敏感，如果用水量稍微增多，就容易发生离析，在搅拌过程中，有的拌和站司机不遵守搅拌要求，在现场难以控制混凝土的坍落度，进而影响施工的顺利进行。

参考文献：

[1]李用敏.超缓凝混凝土的探索[J].广东水利水电，2002（4）.

[2]水泥与减水剂相容性试验方法JC/T1083-2008 中华人民共和国建材行业标准，2008-12-01实施.

[3]中铁三局集团有限公司主编.铁路混凝土工程施工质量验收标准[M].中国铁道出版社，2011.