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    水泥隔離墩鋼模具混凝土配合比施工案例

      阿爾及利亞東-西高速公路是阿國最大的工程項目。中國中鐵建與中信聯合體(簡稱CITIC-CRCC)承建的中標段和西標段,采取總承包方式,兩標段全長共300多公里,合同造價100多億美元。項目中高速路中間隔離墩和路邊防護墩均采用混凝土,采取滑模施工,施工機械為德國進口滑模施工車。其工作方式與瀝青混凝土攤鋪機相同,即罐車直接把混凝土倒入施工車前段,設計好的模具裝在車后端,施工車前進的同時,混凝土隔離墩隨后成型完備,施工速度每分鐘1-2m。該施工方式是-種先進施工方法,速度快且可以節省大量人力、物力,但施工質量的優劣主要取決于施工中混凝土配合比的合理性及施工控制技術。為此,通過大量試驗,結合該項目施工實踐,對混凝土隔離墩滑模施工混凝土配合比做出合理設計,同時對工程施工控制的關鍵技術提出合理化建議。

      1.原材料的選取

      水泥隔離墩鋼模具項目要求隔離墩混凝土等級為B30,相當于國內有耐久性要求的混凝土,強度約為35MPa。其中要求混凝土含氣量在3-6%范圍內,澆注時混凝土坦落度為03cm。與普通混凝土相比,該工程需要的混凝土對材料和施工都有特殊要求,例如混凝土表面必須光潔,混凝土不能有變形等,同時還必須滿足施I要求。為此,混凝土原材料選取原則與方法如下:

      (1)水泥

      項目采用CPJ42.5水泥,相當于國內普通硅酸鹽水泥42.5。實踐表明,水泥細度不宜過粗或過細,太細不利于長距離運輸,且用水量偏大,混凝土太粘;過粗則容易泌水。該工程所用水泥細度過粗,為此必須盡可能減少混凝土用水量,防止泌水。在水泥用量上,除滿足混凝土強度外,還必須保證混凝土具有- -定粘度,且使其能夠保持表面光潔,不能松散、塌陷。但是,水泥用量大會造成混凝土表面水泥漿過多,容易形成褶皺和裂縫,并且混凝土會粘度會增加,進而對滑模施工造成困難。通過試驗發現,采用碎石時,理想的水泥用量應該在350-420kg/m³之間; 采用卵石時,理想的水泥用量應在320-400kg/m³之間。

      (2)外加劑

      試驗和實例均證明,隔離墩混凝不能夠缺少外加劑。首先,應根據混凝土含氣量要求,摻加一定量的引氣劑,不但能夠增加混凝土含氣量,而且能有效改善混凝土的和易性,也可以使混凝土不會太過粘稠。另外,需要摻加混凝土高效減水劑,目的在于減少混凝土用水量的同時,使混凝土表面不泌水,改善混凝土表面光潔度,提高混凝土強度。同時,考慮到混凝土長距離運輸及澆注,應至少保證在兩小時內混凝士不至凝結,為此應考慮摻加具有緩凝性的高效減水劑。通過試驗,對于阿國東-西高速公路工程,選用了由德國SIKA公司生產的ARE5型混凝土引氣劑和BV40型緩凝高效減水劑。

      (3)砂子

      一般而言,混凝土用砂盡可能選用中砂。然而,工程當地砂子品質較差,細度屬于細砂。當地也有采用細度模數更小的黃砂來配置混凝土,但其表面較粗糙。通過試驗發現,當租骨料為碎石時,砂率選在40-45%之間較為合適;而在水泥用量較大的情況下,砂率還可以再高些,這樣混凝土更容易成型,且不會出現泌水現象,還可以適當改善混凝土的粘聚性,使混凝土不至于太粘或太散,當振動較大時混凝土不至于分層離析。

      (4) 石子

      實驗表明,石子選用碎石效果較好,混凝土之間的咬合力相對較高,混凝土可以更好保持原狀。在用量和粒徑上,石子不宜過大、過多,否則容易造成混凝土的離析,而且成型較難,容易崩塌;但是用量也不宜過少,石子太少會造成混凝土骨架難以形成,成型好的混凝土很容易塌陷和鼓肚現象。通過實驗,建議石子最大粒徑不要超過31.5mm;在實際工程中,根據隔離墩尺寸,選用了粒徑為3-8mm和8-15mm的碎石。

    水泥隔離墩鋼模具

      2.混凝土配合比設計2.1配合比設計方法

      (1)灰水比(C/W)的確定

    灰水比的計算公式采用歐洲規范,具體為:

    Fcu,o=Gx Fce(C/W-0.5)  (1)

    其中C/W-為灰水比; Fcu,o一為混凝土配置強度; Fce-為水泥強度。就本工程而言,Fcu,o 計算方法如下:

    Fcu, o=K*F             (2)

      其中K一為混凝土配置強度系數(這 里取1.15) ; F-為混凝土的設計強度(設計強度為30MPa)。根據公式2,計算得到項目所采用的混凝土配置強度為34.5MPa;由于當地水泥富裕強度很低,水泥強度F ce取42.5MPa,為此,項目所采用的灰水比C/W為2.12。

      (2)坍落度和用水量的確定

      混凝上澆注的坍落度設計范圍應在0- 3cm。在項目施工過程中,從拌和到混凝上運輸最遠距離所用時間最長為1小時,通過試驗,確定在拌和站時混凝土坍落度設計值應為7-9cm,脈量為180kg/m³,水泥用量為382 kg/m³。

      (3) 砂、石用量的確定

      砂、石用量的確定是依據滑模施工特點,結合歐洲普遍采用的FAURY計算混凝土配合比的方法,根據砂、石的表觀密度,計算各種骨料用量,然后參考國內計算結果與規范進行復核對比,使配合比中骨料用量滿足設計和施工要求。根據上述方法,項目采用的砂子規格為0-3cm,粗骨料為規格3-8cm和8-15cm的碎石。

      2.2配合比的確定

      通過拌和站試驗,并結合試驗階段的施工檢驗,在拌和站時混凝土的坍落度為8cm, 1小時后的坍落度為2cm,,現場含氣量為4%,標準養護28天后,強度36.2MPa。在上述試驗條件下,混凝上隔離墩密實,混凝土表面有個別微小氣孔,混凝土無空洞、塌陷,表面光潔,據此確定項目中混凝土隔離墩的配合比如表1所示,其中砂、石骨料以干燥狀態計。

      3.施工控制方法與原則

      在具體施工過程中,應遵循以下方法或原則:

      (1)控制標高的鋼纜要牢固、精確,鋼纜線要順直,特別是圓弧段要不能出現急劇變化,否則不但影響外觀質量,還會使得混凝士隔離墩拉裂。

      (2)混凝土拌和時間適當增加1- 2分鐘,使混凝土充分均勻。

      (3)混凝土澆注時坍落度應控制在3cm以下,并且最好在1.5cm以下,此時混凝土光潔度最好。

      (4)混凝土維勃稠度不應超過15秒,在這種情況下,混凝士外觀濕潤,用手可以捏成團,混凝土也不會明顯發亮,相當于黏土達到塑性的狀況;超過該閾值時,混凝土會松散,難以成型。

      (5)混凝土澆注時應連續。為此應始終保持滑模車和混凝上隔離墩平行,操作手需根據混凝土坍落度情況,調整振動棒激振頻率和滑模車行駛速度,盡可能使混凝土平順地從模具中滑出,不產生側向擠壓。

      (6)混凝土坍落度不能有較大變動,成型好的混凝土隔離墩,應每隔5m做一條伸縮縫;同時,根據天氣情況,在10-30分鐘內噴灑養護劑,并保證3小時內養護劑不被雨淋。

      (7)由于項目要求的混凝土坍落度很小,而國內混凝土罐車卸料較為困難,為此可以把罐車接料口和出料口擋板去掉,加快混凝土出料。

      4.結論

      通過對混凝土配合比的各項材料分析,采用CHARRY方法,結合國內的規范,合成滑模施工混凝土的骨料的最優曲線,以及混凝土的膠凝材料的最佳用量,確保了滑模車滑模混凝土施工,加之合理控制滑模車的工作參數,混凝土的隔離墩無論從質量還是外觀,都達到了很好的效果,對于國外的先進設備施工取得了很好的寶貴經驗。


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