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(fù)雜，而且每項(xiàng)具體實(shí)踐均有各自特點(diǎn)，本文介紹了鋼纖維混凝土在238橋上的實(shí)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(shè)計(jì)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(dú)柱支承,承重結(jié)構(gòu)為預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)板。基于Z2匝道設(shè)計(jì)標(biāo)高與238橋下凈空的限制，238橋上部構(gòu)造所采用的預(yù)應(yīng)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(yù)應(yīng)力（見圖1，縱向設(shè)置20束鋼絞線，橫向設(shè)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(shè)計(jì)決定在墩頂橫梁處用強(qiáng)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(shè)計(jì)與施工規(guī)程》（CECS38∶92），對鋼纖維混凝土在板內(nèi)配置范圍“應(yīng)超過沖切破壞錐體斜面線的一倍板厚”這一要求，設(shè)計(jì)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(diǎn)。

　　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(fù)合材料。總結(jié)每一次制配、施工經(jīng)驗(yàn)應(yīng)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(shí)施的全過程，以與同行交流。

　　圖1　雙向預(yù)應(yīng)力鋼束分布圖

　　一、 C50鋼纖維混凝土所用原材料（表1）

　　試驗(yàn)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(biāo)準(zhǔn)《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工及驗(yàn)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(shè)計(jì)要求

　　強(qiáng)度等級：C50

　　試配強(qiáng)度：59.9n/mm²

　　坍落度：50～70mm

　　抗折強(qiáng)度：6MPa

　　2.根據(jù)鐵研院提供的配合比，由城建中心實(shí)驗(yàn)室進(jìn)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(qiáng)度見表3。

　　由表3可見3組不同配比材料28天試配強(qiáng)度分別為54.5n/mm²、57.6n/mm²、58.6n/mm²，分別達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)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(qiáng)度應(yīng)高出設(shè)計(jì)強(qiáng)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(biāo)養(yǎng)強(qiáng)度保證率控制在1.30以上，為此在上述三種配比的基礎(chǔ)上再次對施工用鋼纖維混凝土配比進(jìn)行調(diào)整。

　　3.用重量法計(jì)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(shè)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(jì)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(yīng)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(qiáng)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(jìn)行施工,其配合比見表4，其7天齡期(標(biāo)養(yǎng))抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)報(bào)告為表5所示。

　　確認(rèn)7天所具有立方強(qiáng)度為61.6n/mm²，大于50n/mm²,已達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的1.23倍,可以進(jìn)行預(yù)應(yīng)力張拉。

　　其28天齡期（標(biāo)養(yǎng)）抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)報(bào)告見表6。

　　表6

　　表7

　　確認(rèn)28天所具有立方強(qiáng)度為77.0n/mm²，大于50n/mm²已達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的1.54倍,且28天抗折強(qiáng)度為9.95n/mm2，也已達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)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(jī)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(shè)計(jì)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(shí)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(shí)間為5min（較普通混凝土規(guī)定的攪拌時(shí)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(gè)容量各為0.9m³的吊斗進(jìn)行運(yùn)輸。

　　澆筑步驟為：先鋼纖維混凝土，后普通混凝土，分層依序進(jìn)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(shí)用振搗棒進(jìn)行跟進(jìn)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(jìn)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(jìn)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(shè)計(jì)、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(biāo)準(zhǔn)》要求。