钢纤维混凝土在238桥上的配制

赵学敏 李维明

(北京交通管理干部学院)

摘要 工程中钢纤维混凝土的配比与施工都比普通混凝土复杂,而且每项具体实践均有各自特点,本文介绍了钢纤维混凝土在238桥上的实施情况,有关数据仅供参考。

关键词 钢纤维混凝土 试配 浇捣

238桥位于北京东四环工程1#合同Z 2匝道与原有旧路相交处,桩号K0+238.54。全桥设计为三孔(12m+14.5m+12m),桥中线与桥下旧路交角为37°6′33.7″,中孔为独柱支承,承重结构为预应力混凝土连续板。基于Z2匝道设计标高与238桥下净空的限制,238桥上部构造所采用的预应力混凝土连续板厚度仅能保持在70cm以内,加之该桥桥墩顶部承受双向预应力(见图1,纵向设置20束钢绞线,横向设置12束钢绞线),混凝土受冲切影响较大,〖HJ2.05mm〗所以为保证结构承载力设计决定在墩顶横梁处用强度较高的C50钢纤维混凝土浇筑。结合《钢纤维混凝土结构设计与施工规程》(CECS38∶92),对钢纤维混凝土在板内配置范围“应超过冲切破坏锥体斜面线的一倍板厚”这一要求,设计特将C50钢纤维混凝土布置在墩位横梁中线两侧板体各2.00m范围内(见图2),从而形成了同一板体由钢纤维混凝土与普通混凝土共同构筑的结构特点。

  钢纤维混凝土是一种由短的不连续的钢纤维均匀乱向地分散于混凝土中所构成的复合材料。总结每一次制配、施工经验应是控制、保证钢纤维混凝土构件质量所必须的,本文就以此目的概括介绍钢纤维混凝土在238桥上实施的全过程,以与同行交流。

  图1 双向预应力钢束分布图

  一、 C50钢纤维混凝土所用原材料(表1)

  试验表明,本结构所用水泥、骨料、水、外加剂、减水剂和掺合料均符合国家标准《混凝土结构工程施工及验收规范》的相关规定。

  粗骨料(石)最大粒径小于20mm。

  二、C50钢纤维混凝土试配

1.配合比设计要求

  强度等级:C50

  试配强度:59.9n/mm2

  坍落度:50~70mm

  抗折强度:6MPa

2.根据铁研院提供的配合比,由城建中心实验室进行初次试配。三种配合比材料用量见表2,试配抗压和抗折强度见表3。

  由表3可见3组不同配比材料28天试配强度分别为54.5n/mm2、57.6n/mm2、58.6n/mm2,分别达到设计标号的109%、115%、117%。但考虑到施工诸多因素,结合一般C50混凝土配制强度应高出设计强度20%这一规律(见《建筑施工手册》(5-3-2-1))及全工程仅有此处采用钢纤维混凝土的特定情况,为保证结构质量,决定将本结构钢纤维混凝土标养强度保证率控制在1.30以上,为此在上述三种配比的基础上再次对施工用钢纤维混凝土配比进行调整。

3.用重量法计算各种材料用量(取一种调

  表1

  表2

  表3

整配比为例)

  假设本结构钢纤维混凝土取值如下:

  容重:γm=2450kg/m3

  水灰比:0.34

  砂率:35% 

  用水量:175kg/m3

  初步计算得出:

  水泥用量:175/0.34=515kg

  沙用量:(2450-515-175)×35%=616kg

  石用量:(2450-515-175)-616=1144kg

4.相对应三种配比试件每m3钢纤维混凝土材料用量见表4。

5.所取用钢纤维混凝土抗压强度值

  本结构采用编号为0023-2的钢纤维混凝

  表4

  表5

  土进行施工,其配合比见表4,其7天龄期(标养)抗压强度试验报告为表5所示。

  确认7天所具有立方强度为61.6n/mm2,大于50n/mm2,已达到设计强度的1.23倍,可以进行预应力张拉。

  其28天龄期(标养)抗压强度试验报告见表6。

  表6

  表7

  确认28天所具有立方强度为77.0n/mm2,大于50n/mm2已达到设计强度的1.54倍,且28天抗折强度为9.95n/mm2,也已达到设计强度的1.66倍(见表7),其可以保证结构安全。

  三、现场制配钢纤维混凝土

  本结构所需钢纤维混凝土共37m3,采用3台容量为0.3m3叶片式搅拌机搅拌。

  各种材料称量的允许偏差按《钢纤维混凝土结构设计与施工规程》规定,控制在表8所示的范围。

  搅拌投料顺序:

  表8

  砂→石→水泥,搅拌(干拌时间2.0min)均匀后再加水和外加剂,边搅拌边用手均匀撒放钢纤维,搅拌时间为5min(较普通混凝土规定的搅拌时间延长1~2min)。

  四、钢纤维混凝土的浇捣

238桥面面积为8.96m×38.5m=345m2。桥面混凝土浇筑采用一台20t吊车,利用两个容量各为0.9m3的吊斗进行运输。

  浇筑步骤为:先钢纤维混凝土,后普通混凝土,分层依序进行。每层混凝土虚铺厚度不大于30cm,一般保持在20~30cm之间,同时用振捣棒进行跟进振捣。在钢纤维较密部位会产生部分钢纤维悬浮在混凝土表面,但随振捣自已下沉,不用采取特别措施。浇筑顺序见图2。

图 2

  混凝土浇捣完毕后统一抹面。先用木抹进行,之后用钢抹起平,为防止产生裂缝最后用木抹第三次抹平。随后铺上塑料薄膜进行养生。

  五、结果

  桥面混凝土养生28天后,表面平整、光滑、颜色正常、无裂缝。经设计、监理、施工三方联检,工程质量完全符合《公路工程质量评定标准》要求。

 
 

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