高速公路机制砂T形预制梁混凝土气泡分析与研究.pdf
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1、117交通科技与管理工程技术0引言根据国家西部大发展战略方针,“十四五”规划的要求,四川省作为西部发展的重中之重,加快形成成渝经济圈交通基础设施,四川省九寨沟(甘川界)至绵阳公路路基 LJ32 合同段位于四川省绵阳市、江油市,该项目建成后起点可与甘肃连接,形成一条新的出川通道,终点往南可达重庆,强化甘肃、四川、重庆之间联系,对经济发展起到积极带动作用,该线路沿线途径九寨沟、平武县、绵阳市、德阳市、遂宁市,也是一条旅游经济带,对沿线旅游产业发展具有巨大推动作用,更是条增强抗灾救灾能力的生命通道1。因此该条高速公路的混凝土质量不仅要考虑适应性、经济性、耐久性、安全性,还要考虑外观美观性与沿线风土人
2、情、地方文化相得益彰,结构物上跨多、外露结构尺寸、外观质量尤为重要。四川省九寨沟(甘川界)至绵阳公路路基 LJ32 合同段预制 T 形梁主要是上跨国道 S205、高速以及绵阳至江油主干线,沿线旅游景点众多,T 梁预制质量外观要求非常高,混凝土表面气泡较多,不仅会影响T梁外观质量,也会对梁体结构强度和耐久性、安全性产生影响,在预表 119#预制 T 形混凝土梁马蹄、腹板、翼缘板气泡统计表T 梁编号测区部位测量面积/m2气泡数量/个最大直径/mm最大深度/mm直径 1 mm 直径15 mm 直径 5 mm 1#梁2#梁3#梁马蹄1.0 m0.5 m3213898115腹板1.0 m1.0 m126
3、63543翼缘板1.0 m0.5 m263512524#梁5#梁6#梁马蹄1.0 m0.5 m4412610896腹板1.0 m1.0 m20455633翼缘板1.0 m0.5 m192211637#梁8#梁9#梁马蹄1.0 m0.5 m3814289126腹板1.0 m1.0 m14322254翼缘板1.0 m0.5 m3219983收稿日期:2023-10-25作者简介:虞荣彬(1989),男,本科,工程师,从事土建工程项目管理工作。高速公路机制砂 T 形预制梁混凝土气泡分析与研究虞荣彬(中交第三航务工程局有限公司,上海 200032)摘要高速公路 T 形预制梁是高速公路桥梁结构中重要构件
4、的一部分,由于 T 梁混凝土配合比、原材料质量、施工工艺等多种因素影响导致预制 T 梁马蹄、腹板、翼缘板倒角等位置产生表面气泡影响预制构件的外观质量,以九绵高速公路 T 形预制梁混凝土马蹄、腹板、翼缘板倒角位置的气泡为研究对象,根据工程施工工艺分析气泡产生原因,通过 T 梁混凝土配合比、原材料质量、施工工艺分析研究改进措施,减少高速公路 T 形预制梁混凝土表面气泡,进而提高桥梁预制外观质量和混凝土施工质量,为建设高品质高速公路奠定基础。关键词高速公路;机制砂;T 形预制梁;气泡;分析与研究中图分类号TU528.042文献标识码A文章编号2096-8949(2023)24-0117-04制梁生产
5、过程中,由于预制梁马蹄、腹板、翼缘板倒角位置的混凝土气泡与混凝土原材料质量、配合比、施工工艺方法有着密切的关系,因此为保证梁体施工质量与外观质量,对混凝土气泡产生原因进行分析研究2。1预制 T 形梁马蹄、腹板、翼缘板倒角混凝土气泡调查分析T 形预制梁设计强度等级为 C50 混凝土,长度为 50 m,预制采用钢模板在预制场集中预制,在项目前期预制 T 梁生产过程中,模板拆除后,梁体马蹄、腹板、翼缘板倒角位置出现不同程度、形状大小不一的气泡,严重影响预制 T 梁早期强度及外观质量,现场浇筑完成 9 片 T 梁后,针对浇筑完成的 T 梁气泡产生位置进行统计分析,按照梁底至马蹄倒角位置长度1 m高度0
6、.5 m、腹板长度1 m高度0.5 m、翼缘板倒角长度 1 m 翼缘板宽度 0.5 m 为测区面积区域范围进行统计,测区位置如图 1 所示。图 1T 形混凝土梁马蹄、腹板、翼缘板测区位置图按照直径小于 1 mm、15 mm、大于 5 mm 的气泡分类统计,在整个统计区中气泡分部较多、较大的部位是梁体底部至倒角位置,腹板和翼缘板气泡分部相对马蹄位置较少,且直径和深度较浅,最大气泡深度达到 6 mm,直径达到 12 mm。9 片预制 T 梁气泡统计如表 1 所示。2023 年第 4 卷第 24 期118交通科技与管理工程技术预制 T 梁表面气泡呈现出密集位置主要是马蹄、翼缘板倒角部位,马蹄位置气泡
7、密集、大小不一且容易形成较大型气泡,这类倒角位置气泡主要是由于混凝土在施工浇筑过程中振捣时,靠近模板侧面气泡上浮迁移至倒角位置聚集,由于浆体和骨料结构级配不合理致使混凝土振捣过程中无法让气泡顺利上浮至梁体表面,在模板拆除后形成密集、大小不一的圆形、椭圆形状。因此,T 梁气泡的形成主要是因混凝土配合比、原材料质量、施工工艺引起的,下面主要从这几方面分析和研究气泡产生的原因。1.1砂石材料选用及分析砂石料是 T 梁混凝土的重要组成部分,集料包括粗集料和细集料,粗集料主要起到混凝土的支撑作用,细集料主要作用是填充粗集料的空隙。经过对周边料场的考察,综合经济性和质量,预制 T 梁细集料采用机制砂、粗集
8、料采用 510 mm 和 1020 mm 两种碎石级配合成的碎石3。通过对实际生产的机制砂和碎石进行检测,所用机制砂细度模数为 3.2,属于粗砂。实际生产的机制砂级配曲线如图 2 所示,根据施工配合比的掺配比例合成的碎石级配曲线如图 3 所示。图 2实际生产的机制砂级配曲线图 3合成的碎石级配曲线根据机制砂细度模数检测结果及图 2 和图 3 可知,机制砂偏粗且级配不良,1.18 mm 及 2.36 mm 筛孔尺寸的累计筛余率超出上限。碎石级配不良,掺配比例不合理,9.5 mm 和 19 mm 筛孔尺寸的累计筛余量超出上限。机制砂颗粒级配不良,不能有效地填充粗集料之间的空隙,导致混凝土的流动性下
9、降,导致气泡堆积不能有效排出,碎石级配不良同样会影响混凝土的和易性,导致混凝土不密实,形成自由空隙,为气泡的产生提供条件。1.2外加剂选用及分析预制 T 梁混凝土采用的外加剂为四川恒泽建材有限公司生产的聚羧酸高性能减水剂,减水剂的主要组分包括母液、引气剂、保坍、消泡剂等,其中引气剂和消泡剂对混凝土气泡的产生有很大的影响。聚羧酸减水剂本身含气量较高,大部分是有害气体,而且混凝土在搅拌和施工过程中会伴随大量气泡的产生。消泡剂的引入能快速降低聚羧酸减水剂的含气量,也能快速破除混凝土搅拌过程中产生的气泡。因此,选用合适的消泡和引气的外加剂品种,能有效减少大气泡,使气泡稳定,改善混凝土的外观质量。在实际
10、生产过程中,要根据施工条件、使用环境、施工工艺等选用合适的外加剂。选用合适的外加剂后,在使用过程中,随着环境温度的变化,减水剂中的消泡和引气等成分也应适当调整。随着环境温度的升高,外加剂保坍效果下降,保坍成分也要相应调整。1.3配合比选用及分析混凝土配合比设计也是混凝土产生气泡的原因之一,如果混凝土配合比设计不合理,会导致混凝土中产生大量气泡,配合比设计就是确定水泥、水、砂石及外加剂的比例关系,水胶比、单位用水量和砂率是混凝土配合比设计的三个基本参数4。混凝土配合比设计应满足混凝土强度、工作性、耐久性和经济性。在选定好原材料后,根据设计文件及规范要求,进行混凝土的试配,T 梁混凝土理论配合比如
11、表 2 所示,设计坍落度为 16020 mm,聚羧酸高性能减水剂掺量为 1.2%。表 2预制 T 梁混凝土理论配合比混凝土原材料用量/(kg/m)水胶比砂率/%水泥粉煤灰 细集料 粗集料水减水剂441497411 0671525.880.31411.4施工工艺选用及分析混凝土 T 形预制梁,采用集中预制厂预制,底模采用台座+不锈钢安装配置,侧模采用定型钢模板,混凝土浇筑前涂刷脱模剂,侧模上固定附着式振捣器,布置高度从梁底往上 50 cm 处,腹板及翼缘板采用直径 50 mm 的插入式振捣棒进行振捣。梁体混凝土浇筑时,采用龙门吊+料斗配合进行浇筑,浇筑时分三层次进行,梁体底板至马蹄倒角往上 10
12、 cm、腹板至翼缘板倒角处、翼缘板到梁顶面,浇筑时附着式振捣器与震动棒交替进行,插入式振捣棒振捣时,混凝土浇筑厚度控制在 50 cm 以内。由于施工工艺导致 T 形梁产生气泡,主要原因:一是脱模剂采用了油性脱模剂,钢模涂刷脱模剂后,不能形成一层黏稠的薄膜紧贴在模板表面,油性脱模剂对混凝土振捣时产生的气泡具有一定吸附作用,导致气泡无法在振捣过程中移浮至梁顶面排出;二是混凝土浇筑时振捣高度和时间未掌握好,分层浇筑厚度过大,附着式119交通科技与管理工程技术振捣器安装在同一水平线,振捣范围有限、震动功率偏小,插入式振捣棒振捣时,分层高度过大、工人振捣时间过长或者过短,混凝土内部的气泡就越不容易排出。
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