鄂东长江公路大桥钢混结合段自密实混凝土的配制及施工技术研究.docx

鄂东长江公路大桥钢混结合段自密实混凝土的配制及施工技术研究李北星１，马立军２，田晓彬２，胡明义２，余俊林２，周明凯１（１．武汉理工大学硅酸盐材料工程教育部重点实验室４３００７０；武汉市４３５０００）２．湖北省鄂东长江公路大桥工程建设指挥部黄石市摘要：钢混结合段为鄂东长江公路大桥主梁的关键部位，对大桥的安全性、可靠性和耐久性非常重要。在系统研究普通自密实混凝土、微膨胀聚丙烯纤维自密实混凝土和钢纤维增强自密实混凝土三种Ｃ５５高性能混凝土使用性能的基础上，优选出自密实钢纤维混凝土用于钢混结合段的配制方案，从钢混结合段施工实践中总结了保证浇筑质量的工艺措施及夏季施工的温控防裂措施。关键词：鄂东长江公路大桥；钢混结合段；自密实混凝土；钢纤维；使用性能；工程应用在一起形成的），要求混凝土与其紧密包裹。为防止结合段混凝土在施工和使用阶段脱粘与开裂，该混凝土的设计重点是：（１）大流态，保证密实浇筑和良好的穿越开孔的性能；（２）收缩小，利于钢箱梁与混凝土箱梁的结合；（３）刚度大、韧性好、疲劳强度高，保证钢箱梁与混凝土箱梁间的力学匹配。鄂东大桥钢混结合段在充分比较３种自密实混凝土的综合性能与钢格室混凝土浇筑足尺模型工艺试验成果的基础上，采用了Ｃ５５钢纤维增强自密实混凝土进行浇筑，本文重点介绍了混凝土的使用性能试验结果和施工效果，总结了施工经验。钢混结合段是混合梁斜拉桥设计和施工的关键技术之一。该部位的主要功能是保证钢梁与混凝土梁之间刚度过渡的均匀性和力传递的顺畅性，避免产生应力集中和折角，确保桥梁的经久耐用［１－３］。国内外实桥应用时，均出现了钢混结合段部分混凝土开裂的情况。为确保钢混结合段构造中的刚度过渡和安全耐久性，除了在结构设计上选择合适的连接方案外，在材料上选择何种混凝土进行浇筑也十分重要。鄂东长江公路大桥主桥桥跨布置为３×６７．５ｍ＋７２．５ｍ＋９２６ｍ＋７２．５ｍ＋３×６７．５ｍ九跨连续半漂浮体系双塔双索面的超大跨径混合梁斜拉桥。边跨为ＰＫ断面预应力混凝土箱梁，中跨为ＰＫ断面钢箱梁，钢混结合段设置在中跨距索塔中心线１２．５ｍ处，长８．５ｍ，划分为Ｍ、Ｌ段，为本桥主梁的关键部位。钢混结合段首次在国内采用有格室后承压板的构造方式。钢箱梁Ｍ梁段长５．５ｍ，梁端部设置多格室结构，钢格室在结合面钢箱梁侧２ｍ，高度为８０ｃｍ，在格室内填充强度等级Ｃ５５混凝土。由于钢格室浇筑空间狭窄，混凝土只能通过顶板上预留的浇筑孔进入，混凝土振实和养护困难，再加上钢格室腹板上设置大量ＰＢＬ剪力键（ＰＢＬ剪力键通过在钢格室和边纵腹板上开６０ｍｍ圆孔，并穿过２０ｍｍＨＲＢ３３５钢筋与进入该圆孔的混凝土包裹１钢混结合段Ｃ５５自密实混凝土配合比设计与性能混凝土设计指标（１）工作性：按Ⅱ级自密实性能设计，要求坍落度２３０～２５０ｍｍ，坍落扩展度６００～６５０ｍｍ，坍落度损失１ｈ不超过２０ｍｍ，抗离析性好。（２）力学性能：２８ｄ配制强度不低于７０ＭＰａ，弹性模量≥４．０×１０４ＭＰａ。（３）变形性能：１８０ｄ干燥收缩小于４００微应变，采用钢纤维混凝土配制方案时Ｉ３０弯曲韧性指数提高１５０％以上。（４）耐久性：抗裂性优于同强度等级普通大流态１．１混凝土；２８ｄ氯离子扩散系数（ＲＣＭ法）小于基金项目：交通部科技项目，项目编号２００７３５３３４２１８０收稿日期：２０１０－０４－２７——公路２０１１年第３期６４．０×１０－１２ｍ２／ｓ，５６ｄ电通量（ＡＳＴＭＣ１２０２法）指标小于１０００库仑，抗冻等级达到Ｄ２００。表１自密实混凝土配合比混凝土原材料与配合比经优选，水泥采用Ｐ·Ｏ４２．５低碱普通硅酸盐水泥，粉煤灰选用Ｉ级粉煤灰，粗集料采用４．７５～９．５ｍｍ与９．５～１９ｍｍ粒级的二级配石灰岩碎石，河砂含泥量小于１．５％、细度模数２．９；减水剂选用ＭＡＰＥＩＳＲ－２２缓凝型聚羧酸减水剂（固含量２４％）。混凝土改性材料包括：ＵＥＡ－Ｗ１膨胀剂；ＤＵＲＡ聚丙烯纤维，长度１９ｍｍ，束状单丝；哑铃压痕型钢纤维，ｌｆ＝２０ｍｍ，ｄｆ＝０．４０ｍｍ，抗拉强度１０６７ＭＰａ。经大量配合比试验，优化出如表１所示３个Ｃ５５自密实混凝土配合比，包括普通自密实混凝土Ａ、微膨胀聚丙烯纤维混凝土Ｂ和钢纤维混凝土Ｃ。１．２５注：混凝土原材料单方用量中的用水量包括减水剂带入的水量。均在２３０ｍｍ以上，扩展度均在６００ｍｍ以上，满足Ⅱ级自密实混凝土的设计要求。６０ｍｉｎ坍落度损失值仅为１０ｍｍ，表明３种混凝土拌和物的流动性好，间隙通过能力强，易密实浇筑。从表２力学性能来看，试样Ｂ的抗压强度最大、Ｃ的次之，并且三者的２８ｄ抗压强度均超过了７０ＭＰａ配制强度的要求；另外，Ｃ的劈拉强度与弹性模量最高。因此，钢混结合段采用钢纤维混凝土有利于提高其抗开裂能力与刚度。混凝土性能试验结果１．３工作性与强度１．３．１表２工作性