青藏高原地区C50箱梁混凝土质量控制技术研究

祝延年

摘 要：青藏高原地区恶劣的自然环境为该地区桥梁施工，尤其是箱梁混凝土质量控制带来严峻挑战。文章依托青海省某大桥工程，针对青藏高原地区海拔高、气候干燥、年平均气温低、昼夜温差大等典型环境特点，总结青藏高原地区箱梁混凝土收缩徐变影响内在因素，并通过原材料选择、配合比设计、施工工艺及养生等方面对混凝土质量进行控制。

关键词：箱梁混凝土 收缩徐变 配合比设计

1.前言

青海某桥采用四跨变截面预应力混凝土连续梁，跨径布置为75+90+90+75m，桥梁全长330m，横断面全宽40m，主梁截面采用双幅单箱三室截面形式。箱梁墩顶设置横梁，跨中设置横隔板，每幅桥设置两个合拢段，箱梁采用满堂支架施工工法。

青藏高原独特的低温大温差环境气候特点为该地区桥梁工程施工带来极大挑战，尤其对于混凝土而言，在混凝土拌制、运输、浇筑、养护等各环节都会产生不利影响。文章从箱梁混凝土易于产生收缩徐变问题为出发点，通过原材料选择、配合比设计以及施工工艺等方面进行箱梁混凝土质量控制技术研究，旨在提高青藏高原地区箱梁混凝土质量，对于该地区今后类似工程具有极高的借鉴意义。

2.收缩徐变影响因素

影响混凝土收缩徐变的内部因素主要有如下几个方面。

（1）水泥

水泥品种对混凝土强度起着至关重要的作用，从而影响混凝土徐变。混凝土硬化初期，徐变大小为：快硬水泥<普通水泥<低热水泥；混凝土徐变随着强度增长而减小，此时快硬水泥配制的混凝土徐变最大，普通水泥次之，低热水泥最小。混凝土早期徐变随着水泥细度减小而增大，混凝土后期徐变随着水泥细度减小而减小，原因是较小细度水泥的后期强度增长迅速，从而导致徐变减小。

C3A含量大、细度较细的水泥收缩较大，硅灰水泥最大，普通水泥次之，粉煤灰水泥最小。在同等条件下，水泥用量越大，混凝土收缩越大。

（2）集料

集料的硬度和含量对限制徐变起着重要作用，混凝土徐变随骨料含量的增加而减小，按限制混凝土徐变效果所用集料的次序为：砂岩>玄武岩>花岗岩>大理石>砾石>石英岩>石灰岩。

（3）矿物掺合料

影响水泥干缩性的主要因素是矿物掺合料比表面积的大小。粉煤灰掺量的越大，混凝土的干燥收缩越小。硅粉作为混合材掺入混凝土中，虽然能改善混凝土工作性能和耐久性能，但硅灰掺量增加会导致混凝土干缩增加。

（4）水灰比

水灰比对混凝土徐变影响最为明显。相同条件下，混凝土的干缩和徐变随水灰比的增大而增加。

（5）外加剂

外加剂的种类很多，其中减水剂应用最为广泛。减水剂通过降低水灰比和灰浆率达到提高混凝土强度目的，使得徐变减小。掺减水剂用于改善混凝土和易性，但掺用外加剂都使混凝土收缩和徐变有不同程度的增大。

3.混凝土质量控制技术

高原环境下箱梁混凝土在施工以及维护过程中，应借鉴混凝土收缩徐变的影响因素，从原材料选择、配合比设计以及施工工艺等方面综合考虑，减小因收缩徐变影响给桥梁带来的损失，确保桥梁工程质量，减少后期维护成本。

3.1原材料和配合比

（1）水泥

水泥品种和水泥细度直接影响混凝土的力学性能和抗裂性能。因此，箱梁混凝土应优先选用普通硅酸盐水泥或者硅酸盐水泥，以保证混凝土具有足够强度，水泥比表面积和水泥熟料中C3A含量应符合相关规范要求，以减少因水泥导致的混凝土收缩裂缝问题。

（2）集料、水灰比

集料主要起限制徐变的作用，集料对徐变的约束程度取决于集料的硬度和含量。箱梁混凝土宜选用质地均匀坚硬、粒形良好、级配合理的洁净碎石，优先选择花岗岩、玄武岩，其压碎指标、坚固性试验、含泥量、针片状含量等指标应符合要求。粗集料用量应在满足工作性以及力学性能的前提下，根据试验确定。通过对粗集料指标的严格控制，起到限制混凝土徐变的作用。

水灰比是影响混凝土徐变的主要因素，应在满足工作性前提下尽量降低混凝土水灰比。通过添加高性能减水剂、控制砂率等方式，减小水胶比和灰浆率，用以提高混凝土强度、增加混凝土的和易性、减少碳化收缩、增加混凝土的和易性。

（3）外加剂

外加剂应优先选用高性能减水剂，为保证混凝土具有良好工作性能和力学性能，减水率不宜过小，外加剂掺量应通过试验确定，并符合现场要求。

减缩剂是一种能够减小混凝土收缩的外加剂，箱梁混凝土应选择无氯、低碱（总碱量≤3%）的减缩剂，掺量控制在2.5%～3.5%。

（4）矿物掺合料

混凝土的干燥收缩随粉煤灰和硅灰掺量的增加而减小，但同时为保证混凝土具有足够的强度，梁体混凝土中粉煤灰或硅灰掺量应控制在合理范围，青藏高原地区一般在10%～30%之间，两者复合掺入混凝土中时，掺量要≤30%。

（5）聚丙烯纤维

掺入聚丙烯纤维有效提高了混凝土抗裂能力。聚丙烯纤维在混凝土内平均分布，扣紧胶凝材料，有效减少混凝土干燥收缩时引起的微小裂缝；聚丙烯纤维在混凝土内部构成一种乱向支撑体系，减少粗骨料沉降引发的裂缝。但是掺入量不宜过多，否则会影响混凝土工作性能，尤其对于箱梁混凝土来说，梁体内钢筋密布，且多数梁体混凝土需要泵送才能完成浇筑。因此对于混凝土中聚丙烯掺量一般控制在0.3%（相对于水泥用量）以内。

3.2施工工艺

（1）配合比

混凝土配合比设计应综合考虑设计要求，从水泥强度等级、水胶比、外加剂及矿物掺合料等参数进行设计，同时混凝土必须具有较好的工作性能。

（2）混凝土搅拌

混凝土搅拌前应对原材料质量严格控制，混凝土的配料和计量严格按照规范要求，混凝土拌合物塌落度45min损失应≤10%，混凝土自搅拌加水至入模时间要≤45min。

（3）混凝土运输

《混凝土泵送施工技术规程》JGJ/T 10-2011的规定。混凝土运输采用混凝土搅拌車运输。搅拌速度应符合要求，一般为2～4r/min。混凝土泵送前，应先泵送一部分水泥砂浆用以润滑管道。在高温季节，管道应覆盖，避免阳光暴晒，并洒水降温；低温环境下，泵送管道采用保温材料覆盖，以保证混凝土入模温度。

（4）混凝土浇筑

混凝土浇筑采用混凝土输送泵连续浇筑。振捣采用插入式振动棒振捣。应控制好混凝土下落距离和最佳振动时间，为防止混凝土离析。

（5）混凝土养生

介质的温度、湿度及养生延续时间是影响混凝土养护质量最为重要的三个因素。现阶段工程中常用的养生方法主要有养生剂养生、覆盖养生、自然水喷淋养生、混合养生、蒸汽养生等方式，青藏高原地区箱梁混凝土优先选用蒸汽养生。

混凝土的蒸汽养生可分静停、升温、恒温、降温四个阶段。静停期间应保持环境温度≥5℃，灌筑结束4～6h后方可升温，升温速度要≤l0℃/h，恒温期间混凝土内部温度应≤60℃，最大不得≥65℃，降温速度要≤l0℃/h。

4.结论

综上所述，文章针对青藏高原地区独特的气候环境特征，并依托青海某大桥工程，通过总结箱梁混凝土收缩徐变的内在影响因素，从原材料、配合比、施工工艺等方面对箱梁混凝土质量进行控制，提出具体控制指标，对青藏高原地区箱梁混凝土施工具有极其重要的指导意义和借鉴意义。

参考文献：

[1]郭金英.收缩徐变对预应力砼连续刚构桥受力及施工控制的影响[D].成都：西南交通大学，2010.

[2]高延奎.大跨度预应力混凝土连续梁桥施工控制[D].西安：长安大学，2009.endprint