鋼纖維混凝土在238橋上的配制

   摘要　工程中鋼纖維混凝土的配比與施工都比普通混凝土復雜，而且每項具體實踐均有各自特點，本文介紹了鋼纖維混凝土在238橋上的實施情況，有關(guān)數(shù)據(jù)僅供參考。

　　關(guān)鍵詞　混凝土　試配　澆搗

　　238橋位于北京東四環(huán)工程1^#合同Z 2匝道與原有舊路相交處，樁號K0+238.54。全橋設計為三孔（12m+14.5m+12m）,橋中線與橋下舊路交角為37°6′33.7″,中孔為獨柱支承,承重結(jié)構(gòu)為預應力混凝土連續(xù)板?；赯2匝道設計標高與238橋下凈空的限制，238橋上部構(gòu)造所采用的預應力混凝土連續(xù)板厚度僅能保持在70cm以內(nèi)，加之該橋橋墩頂部承受雙向預應力（見圖1，縱向設置20束鋼絞線，橫向設置12束鋼絞線），混凝土受沖切影響較大，〖HJ2.05mm〗所以為保證結(jié)構(gòu)承載力設計決定在墩頂橫梁處用強度較高的C50鋼纖維混凝土澆筑。結(jié)合《鋼纖維混凝土結(jié)構(gòu)設計與施工規(guī)程》（CECS38∶92），對鋼纖維混凝土在板內(nèi)配置范圍“應超過沖切破壞錐體斜面線的一倍板厚”這一要求，設計特將C50鋼纖維混凝土布置在墩位橫梁中線兩側(cè)板體各2.00m范圍內(nèi)(見圖2),從而形成了同一板體由鋼纖維混凝土與普通混凝土共同構(gòu)筑的結(jié)構(gòu)特點。

　　鋼纖維混凝土是一種由短的不連續(xù)的鋼纖維均勻亂向地分散于混凝土中所構(gòu)成的復合材料?？偨Y(jié)每一次制配、施工經(jīng)驗應是控制、保證鋼纖維混凝土構(gòu)件質(zhì)量所必須的，本文就以此目的概括介紹鋼纖維混凝土在238橋上實施的全過程，以與同行交流。

　　圖1　雙向預應力鋼束分布圖

　　一、 C50鋼纖維混凝土所用原材料（表1）

　　試驗表明，本結(jié)構(gòu)所用水泥、骨料、水、外加劑、減水劑和摻合料均符合國家標準《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工及驗收規(guī)范》的相關(guān)規(guī)定。

　　粗骨料（石）最大粒徑小于20mm。

　　二、C50鋼纖維混凝土試配

　　1.配合比設計要求

　　強度等級：C50

　　試配強度：59.9n/mm²

　　坍落度：50～70mm

　　抗折強度：6MPa

　　2.根據(jù)鐵研院提供的配合比，由城建中心實驗室進行初次試配。三種配合比材料用量見表2，試配抗壓和抗折強度見表3。

　　由表3可見3組不同配比材料28天試配強度分別為54.5n/mm²、57.6n/mm²、58.6n/mm²，分別達到設計標號的109%、115%、117%。但考慮到施工諸多因素，結(jié)合一般C50混凝土配制強度應高出設計強度20%這一規(guī)律（見《建筑施工手冊》（5-3-2-1））及全工程僅有此處采用鋼纖維混凝土的特定情況，為保證結(jié)構(gòu)質(zhì)量，決定將本結(jié)構(gòu)鋼纖維混凝土標養(yǎng)強度保證率控制在1.30以上，為此在上述三種配比的基礎上再次對施工用鋼纖維混凝土配比進行調(diào)整。

　　3.用重量法計算各種材料用量（取一種調(diào)整配比為例）

　　表1

    表2

　　表3



　　假設本結(jié)構(gòu)鋼纖維混凝土取值如下：

　　容重：γm=2450kg/m³

　　水灰比：0.34

　　砂率：35% 

　　用水量：175kg/m³

　　初步計算得出：

　　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.相對應三種配比試件每m³鋼纖維混凝土材料用量見表4。

　　5.所取用鋼纖維混凝土抗壓強度值

　　本結(jié)構(gòu)采用編號為0023-2的鋼纖維混凝

　　表4

　　表5

　　土進行施工,其配合比見表4，其7天齡期(標養(yǎng))抗壓強度試驗報告為表5所示。

　　確認7天所具有立方強度為61.6n/mm²，大于50n/mm²,已達到設計強度的1.23倍,可以進行預應力張拉。

　　其28天齡期（標養(yǎng)）抗壓強度試驗報告見表6。

　　表6

　　表7

　　確認28天所具有立方強度為77.0n/mm²，大于50n/mm²已達到設計強度的1.54倍,且28天抗折強度為9.95n/mm2，也已達到設計強度的1.66倍（見表7），其可以保證結(jié)構(gòu)安全。

　　三、現(xiàn)場制配鋼纖維混凝土

　　本結(jié)構(gòu)所需鋼纖維混凝土共37m³，采用3臺容量為0.3m³葉片式攪拌機攪拌。

　　各種材料稱量的允許偏差按《鋼纖維混凝土結(jié)構(gòu)設計與施工規(guī)程》規(guī)定，控制在表8所示的范圍。

　　攪拌投料順序：

　　表8

　　砂→石→水泥，攪拌（干拌時間2.0min）均勻后再加水和外加劑，邊攪拌邊用手均勻撒放鋼纖維，攪拌時間為5min（較普通混凝土規(guī)定的攪拌時間延長1～2min）。

　　四、鋼纖維混凝土的澆搗

　　238橋面面積為8.96m×38.5m=345m²。橋面混凝土澆筑采用一臺20t吊車，利用兩個容量各為0.9m³的吊斗進行運輸。

　　澆筑步驟為：先鋼纖維混凝土，后普通混凝土，分層依序進行。每層混凝土虛鋪厚度不大于30cm，一般保持在20～30cm之間，同時用振搗棒進行跟進振搗。在鋼纖維較密部位會產(chǎn)生部分鋼纖維懸浮在混凝土表面，但隨振搗自已下沉，不用采取特別措施。澆筑順序見圖2。

    圖　2

　　混凝土澆搗完畢后統(tǒng)一抹面。先用木抹進行，之后用鋼抹起平，為防止產(chǎn)生裂縫最后用木抹第三次抹平。隨后鋪上塑料薄膜進行養(yǎng)生。

　　五、結(jié)果

　　橋面混凝土養(yǎng)生28天后，表面平整、光滑、顏色正常、無裂縫。經(jīng)設計、監(jiān)理、施工三方聯(lián)檢，工程質(zhì)量完全符合《公路工程質(zhì)量評定標準》要求。