自密实混凝土在平罗黄河特大桥加固工程的应用

自密实混凝土在平罗黄河特大桥加固工程的应用

王维强

宁夏交通建设股份有限公司宁夏自治区银川市750004

摘要：自密实混凝土因其优良的工作性能、原材料的环保性，而逐渐被认为是绿色混凝土的主要发展方向。本文重点简述了自密实混凝土及其特点、适用范围、工艺原理、拌合物拌合及养护等。自密实混凝土在使用过程中无需振捣，依靠自身重力作用，具有高度流动性和填充性受到建筑行业的重视，将是混凝土发展的趋势之一。

关键词：自密实混凝土；平罗黄河特大桥；加固工程

一、工程概况

S301线平罗黄河特大桥（陶乐黄河公路特大桥）总跨径组成为（（35×30）+（60+5×90+60）+（5×30））m，桥为7跨变截面预应力混凝土连续单箱单室箱梁。主桥底板、顶板、横隔板出现多条裂缝，引桥裂缝、大面积渗水、砼破损漏筋等多种病害，为保证大桥安全对平罗黄河特大桥采用体外预应力及粘贴钢板等加固，体外预应力主要承载结构物为转向块及锚固块。混凝土采用密闭式浇筑C55自密实混凝土，很好解决了密闭狭小空间砼浇筑无法振捣问题。

二、自密实混凝土特点

自密实混凝土又称高液态混凝土，该混凝土流动性能好，主要靠自重、不需振捣即可充满模型包裹钢筋，具有良好的施工性能和填充性能且骨料不离析，混凝土硬化后具有良好的力学性能和耐久性。应用在配筋密集且密闭式结构物浇筑，与普通混凝土相比解决了由于无法振捣引起的施工空洞，保证了结构物的施工质量及承载能力。

自密实混凝土与普通混凝土相比主要有以下特点：1）穿越能力强，在自重下流过程中能很好的穿过钢筋间隙；2）流动性高，在浇筑混凝土时，混凝土在结构物模板内能够克服钢筋阻力具有很高的流动能力，能够将模板内每个角落填充密实；3）具有很好的抗离析性，在运输和浇筑施工中水泥浆可以很好的包裹碎石保证骨料分布均匀。4）稳定性好，能够保证在流动过程中骨料不离析，减少泌水。

三、适用范围

自密实混凝土特别适用于：1）配筋密集、结构复杂、薄壁、钢管混凝土等受施工操作空间限制的工程结构；2）浇筑深度、浇筑高度、方量大的构造物；3）严格环境噪声限制、工程进度紧、或普通混凝土无法实现的工程结构。

四、工艺原理

自密实混凝土施工工艺的关键技术是混凝土的调配，使其在自重下达到密实、其成型及密实的原理是：混凝土混合料可以看成是（粗、细）集料悬浮于水泥浆中的混合体系，按流变学理论，属宾汉姆流体，其流变方程为：

t=t0+η（dv/dt）

式中t—为剪切应力

t0—为屈服剪切应力

η—为粘度系数

t0是阻止塑性变形的最大应力，它支配了拌和物的变形性能，是由于材料之间的附着力和摩擦力引起的，当在外力作用下混凝土拌合物内部产生的剪切应力τ≥τ0时，混凝土产生流动。

η是流体各平流层之间产生的与流动方向相反的粘滞阻力，反映了混凝土拌合物内部阻止其流动的一种性能。η越小，在相同外力作用下流动速度越快。

而对于自密实混凝土，其原理为：成型和密实两个过程同时发生，依靠其自身的高流动性填充内外部空隙，达到密实与成型的目的。

五、施工工艺流程及操作要点

（1）自密实混凝土试配

C55自密实混凝土对于抗压强度与工作性能要求较高，平罗黄河特大桥加固工程自密实混凝土配合比设计为：水泥：粉煤灰：矿渣粉：水：砂：碎石（10-20）：碎石（5-10）：减水剂=420：60：60：162：722：689：295：16.8。

（2）转向块、锚固块放线定位

用红外线水平仪和钢尺进行准确的放样，以报检合格的轴线为基础，预先用墨线在箱室内顶板、底板、腹板按设计图纸的结构尺寸弹出转向块和锚固块的轮廓线，再分别根据钢筋间距弹出植筋孔位置，控制植筋和模板调整。

（3）植筋

①植筋用胶粘剂分为管装式和机械注入式。管装式主要应用顶板、腹板植筋；机械注入式主要用在底板植筋。在植筋施工前，将项目所用胶粘剂送至相关有资质的检测单位进行检测，检测合格的胶粘剂才能应用施工。

②植筋定位、钻孔：钻孔前项目技术人员用钢筋探测仪探测锚固块、转向块植筋部位与原结构是否有冲突，与原结构有冲突的部分植筋孔应该适当的调整位置。

③清洁孔壁、植筋：用硬毛刷和洁净无油的压缩空气反复清理几次，至孔壁干净后注入胶粘剂，胶粘剂的注入量大于等于植筋孔的2/3，将钢筋单向旋转插入钢筋，直至达到设计深度，并保证植入钢筋与孔壁间的间隙基本均匀。

④静置固化：胶粘剂完全固化前，不得触动或振动已植钢筋，以免影响其黏结性能。

⑤拉拔实验：胶粘剂完全固化后，在业主、监理的见证下共同用锚杆拉拔仪对所植钢筋进行拉拔实验。实验合格后方可进行下道工序。

（4）预埋分丝管式转向器、安装钢支撑

严格按照图纸尺寸在每个转向块和锚固块上预埋分丝管式转向器，分丝管式转向器主要起到改变预应力管道线形的作用，锚固块和转向块是钢材混凝土结构，钢支撑是连接转向块上下板，应严格按照图纸所标示位置放置钢支撑。

（5）模板安装

①施工现场实际尺寸定制钢模板，模板厚度不小6mm，模板应具有足够的强度、刚度、稳定性，以保证混凝土的外观质量。

②模板安装前拼装成整体，拼装时接缝错台要求不超过2mm，接缝间夹双面海绵条，防止漏浆。拼装好后严格检查接缝错台，确保拆模后外露面色泽美观，线条流畅。

③在立模前涂脱模剂，脱模剂选用方便脱模，且能保证混凝土色泽一致，不污染混凝土本色的材料。

④浇注前，模板与砼的接触面必须清理干净，脱模剂有脱落或不匀的情况时要补刷均匀并不得污染钢筋。

（6）浇筑孔开孔

采用混凝土取芯钻机在桥面锚固块位置钻孔，直径10厘米，转向块高度及浇筑体积较小一个孔可以满足施工要求。锚固块高度、体积大，需设置2个浇筑孔形成一个进料口，一个排气孔。

（7）C55自密实混凝土施工

锚固块、转向块钢筋密集，普通混凝土浇筑无法振捣，容易导致空洞使混凝土不密实，所以设计采用C55自密实混凝土。C55自密实混凝土对扩展度要求很高，施工过程中控制在650mm-750mm。在浇筑过程中无需振捣自行密实。砼在拌制过程重每盘1.5方，搅拌时间不小于120秒，确保骨料搅拌均匀。首盘砼及时检测塌落度、扩展度等指标，及时调整。根据现场施工的实际距离控制砼各种性能。

砼施工遇到下雨天气时候，原材料含水量要及时检测，随时查看、随时掌握和调配。采用必要挡雨篷布等措施对拌合站上料抖进行必要的遮挡。运输过程中搅拌车出料口要进行雨布遮挡防止雨水进入稀释砼造成离析。

砼到达现场后使用前先进行高速反转，进行砼二次检测，充分掌握运输距离、时间对砼塌落度的影响并做好相关记录，掌握砼性能变化规律。

（8）自密实混凝土养生

砼浇筑完成后为了提高自密实混凝土的强度和耐久性，防止产生收缩裂缝，立即喷撒养护剂或用塑料薄膜。土工布、麻袋片等覆盖。若采用塑料薄膜覆盖时，应使薄膜紧贴混凝土表面，初凝后掀开塑料薄膜，用木抹子搓平表面，至少搓2遍。搓完后继续覆盖，待终凝后立即浇水养护。养护日期不少于7天（重要构件养护14天）。尽量减少用喷洒养护剂来代替水养护，养护剂有效时间短，施工中很容易损坏。

六、质量控制：

自密实混凝土原材料主要由水泥细骨料粗骨料外加剂矿物掺合料水等组成，做好以上原材料的质量控制是保证自密实混凝土质量的基础。

1、原材料进场检验

进场原材料质量控制要点为细骨料、粗骨料、减水剂和粉煤灰，细骨料细度模数宜小于2.6~2.9含水率宜小于5%；原材料进场检测合格后，要进行留样并用小型搅拌机进行试拌，试拌后用大型搅拌机进行试拌，检测自密实混凝土扩展度损失情况，然后才可以进行正式生产，下一批某种原材料进场后，要与上一批进行对照，并进行小型搅拌机试拌。

2、自密实混凝土搅拌

自密实混凝土搅拌时间必须满足2分钟要求。搅拌前必须确保搅拌机搅拌筒和混凝土运输车搅拌筒内无积水。每次自密实混凝土正式生产前，要对第一盘混凝土进行拌合物性能检测，结果正常后再进行正式生产。在生产过程中宜观察、记录在搅拌中60s时、90s时、120s时的电压和电流的关系，初步掌握自密实混凝土的扩展度。关键控制混凝土用水量和减水剂参量。

3、自密实混凝土出场

自密实混凝土出场前，必须由试验人员对每车混凝土扩展度进行检测，并按照频次做好含气量、泌水率和出机温度，每班不少于两人，检测合格后方可放行，并做好记录。相关试验人员跟车到现场，掌握现场砼情况随时进行必要的调控。

4、混凝土运输

1）混凝土运输车在装运混凝土前，首先要进行反转确保搅拌筒内积水排放干净。

2）混凝土在运输过程中，严禁加水。如遇下雨天气，运输途中罐车出料口要用雨布遮挡防止雨水进入稀释混凝土。

3）混凝土运输车司机要认真填写《混凝土运输记录》，特别是混凝土出场时间和到达现场时间。现场管理人员对每车砼签字确认，掌握每车砼的方量、出场时间合理安排施工。

七、结语

平罗黄河特大桥加固工程，体外预应力施工的成败在于锚固块及转向块的浇筑上。该结构物配筋密集混凝土只能从一直径10厘米孔灌入，通过采用C55自密实混凝土解决了浇筑问题，模板拆除后砼外观质量、强度均十分理想，混凝土不仅密实性高，还能节约振捣设备和能源、节省浇筑时间，降低工作噪音、改善工作环境，保障施工的进度和效率，有效解决施工难题、提高建筑结构的整体质量水平。

参考文献：

［1］安雪晖、黄锦松、大内雅博等。自密实混凝土技术手册［M］.北京：中国水利水电出版社2008

［2］中国工程建设标注化协会标准.自密实混凝土应用技术规程（JGJ/T283-2012）［M］.北京：中国建筑工业出版社2012