CN108609955A - T型梁混凝土及其施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种T型梁混凝土及其施工方法，从原材料选用、配合比设计、生产控制、运输控制、施工控制及养护控制制定了整套的控制措施，突破了现有高寒地区大温差条件下公路桥梁工程T型梁混凝土的生产施工及养护方法，克服了低温、干燥、大温差对混凝土的损害，避免了混凝土的开裂、提高了混凝土的防冻能力及抗冻性能，确保了T型梁的在严酷条件下的工程质量与工程进度。
Description
技术领域
本发明涉及混凝土生产及施工技术领域，具体涉及T型梁混凝土及其施工方法。
背景技术
云南省总面积约39万平方千米，但相对平缓的山区只占总面积10％，大部分地区高低差参，纵横起伏桥梁所占的比例较高，而绝大多数桥梁都采用预制T梁的形式，因此，如何确保T梁的质量，是提高公路桥梁工程整体质量的关键环节。迪庆藏族自治州地处低纬高原海拔1486m～6740m，每年11月至次年3月，白天温度在4℃～7℃，夜间最低气温可达到-13℃～15℃，极端低气温可达-27.4℃，昼夜温差达20℃以上，空气湿度可达到30％以下。与我国北方地区冬季相比，相比具有风速大、空气湿度低、昼夜温差大等特点，混凝土很容易因表面很容易失水过快而产生收缩裂缝，温差大而产生温度裂缝，冻融循环而产生结构的破坏。进入冬季后，为避免这种情况发生，施工单位在这种高寒地区大温差条件下往往会选择停止施工，对工程建设周期产生较大影响。因此为确保在合理的工期内完成相应的建设任务，针对高寒地区大温差条件下T型梁混凝土的生产施工及养护方法开展研究，确保T型梁混凝土具有良好的工作性能、较高的强度和较好的耐久性能具有十分重要的意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种T型梁混凝土及其施工方法，解决现有混凝土在风速大、空气湿度低、昼夜温差大的条件下，容易因表面失水过快而产生收缩裂缝、温差大而产生温度裂缝以及冻融循环而产生结构破坏的问题。
为解决上述的技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种T型梁混凝土，包括水泥450～465重量份，掺合料20～50重量份、碎石1100～1200 重量份、河砂680～690重量份、水155～160重量份和外加剂9～12重量份，其中，外加剂包括引气组分、消泡组分、缓凝组分、防冻组分和早强组分的一种或几种以及减水剂。
其中碎石和河砂作为骨料，骨料中不得含有冰、雪、冻块等。为保持混凝土的温度，可采用40℃～70℃的热水混料。
作为优选的，所述水泥强度等级为P·O 52.5水泥，比表面积300～370m2/kg；碎石粒径 5～20mm、河砂含水率≤5％；掺合料为粉煤灰，其细度≤23％、需水量≤103％。
作为优选的，所述减水剂为聚羧酸高性能减水剂，其按重量计包括聚羧酸13～18重量份、硫酸钠1～3重量份、亚硝酸钠0.1～0.5重量份、硫酸醇醚类或十二烷基硫酸钠0.1～0.4重量份、葡萄糖酸钠0.5～1.5重量份、蔗糖0.5～1.5重量份。
该减水剂可使混凝土凝结时间在8h～12h、2h坍落度损失≤20mm、减水率≥28％。
一种T型梁混凝土的施工方法，包括：
生产控制：按比例配制原料置于搅拌机中，其中水泥的入机温度≤60℃，混凝土的出机温度≥15℃；砂石料仓采取采光瓦大棚进行封闭保温，严格按照分仓堆放，消除冰雪杂物，含水稳定后在进行使用。对生产用水管道及减水剂输送管道采用岩棉进行保温。生产用水温度控制在40℃～70℃，原材料按固定的顺序进行添加，严禁水泥直接与热水接触。混凝土出厂坍落度控制在180～220mm，扩展度控制在500～600mm，确保混凝土出机温度不低于15℃，含气量为3％～4％。
运输控制：对运输设备采取保温措施，采用材质轻薄、防寒性好的材料对混凝土运输车进行包裹，减少混凝土在运输过程中的热量损失。控制单车混凝土的装载量为6～10m3，控制运输车运送时间与在工地现场的停留时间不超过1.5h。
施工控制：施工时间选择温度在0℃以上的时间段进行施工，混凝土在浇注前，采用热风、喷灯烘烤或电热方法清除模板上的冰雪和污垢。混凝土放料前，保证均匀性，控制混凝土工作性能与入模温度。然后采用两端分进浇筑及分层浇筑相结合的方式进行成型。
养护控制：浇筑完成后依次对其进行保温覆盖、拉毛或凿毛处理和蒸汽养护；进入冬期施工，在混凝土浇筑完成之后，立即覆盖一层土工布，再用干燥的棉被或草帘等进行保温覆盖。在混凝土进行拉毛或者凿毛处理后，采用支架及篷布对T梁进行蒸汽养护。
作为优选的，所述生产控制中，加料顺序依次为碎石、河砂、水、掺合料、水泥和外加剂，其中，加水后搅拌15～60s再加入掺合料，加入外加剂后再搅拌110～150s。
作为优选的，所述运输控制步骤中，根据车载能力确定单车混凝土的装载量6～10m3，行车途中所述混凝土搅拌运输车的罐体转动速度为4～6r/min；施工过程浇筑前，调整运输车罐体搅拌速度为10～16r/min，搅拌时间为20～30s。从混凝土出厂到施工现场时间不超过90min，进入施工现场后60分钟内卸料完毕。
作为优选的，所述浇筑步骤中，入模前混凝土坍落度为160～200mm，扩展度为400～ 500mm，混凝土入模温度≥5℃。混凝土灌注入模时下料要均匀，注意与振捣相配合，混凝土的振捣与下料交错进行。两端分进浇筑采用一端主浇，一端辅浇，两端混凝土浇筑交汇点在辅浇一侧4m～6m。
作为优选的，分层浇筑采用纵向分段、水平分层、连续灌注的工艺。
作为优选的，马蹄部分采用附着式高频振捣器振捣，附着式振捣器的间隔距离为2～3m；腹板部分采用插入式振捣棒进行振捣；在腹板混凝土浇筑完后15-25min，再浇筑翼缘板；梁体混凝土灌注采用斜向分段、水平分层的浇筑方法：每层混凝土厚25-35cm，相临两层混凝土浇筑时间≤30min，单层混凝土振捣密实后浇筑下一层。
作为优选的，所述蒸汽养护温度为20℃～35℃、养护湿度≥80％，养护时间为浇筑完成后72h～120h；养护过程中各部位温差≤8℃，棚内温度与梁体表层温度≤15℃。
混凝土从设计、生产到成为最终产品需要经过很多环节，每一个环节都会对混凝土的最终性能产生影响，单一的采用添加外加剂或配合比优化的方式很难完全保证产品最终质量。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：从混凝土原材料选用、配合比设计、生产运输，以及施工养护等各个方面进行了优化控制，突破了现有高寒地区大温差条件下公路桥梁工程T 型梁混凝土的设计、生产施工及养护方法，克服了低温、干燥、大温差对混凝土的损害，避免了混凝土的开裂、提高了混凝土的防冻性能及抗冻性能，确保了T型梁的在严酷条件下的工程质量与工程进度。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1：
本实施例提供了一种T型梁混凝土及其施工方法，其步骤包括：
1.原材料控制
优质的原材料是保证能配制出高性能混凝土的基本条件，针对不同条件下、不同性能要求的混凝土，需要对原材料进行不同的选择。
水泥：选用强度等级为P·O 52.5水泥，300m2/kg≤水泥比表面积≤370m2/kg,入机温度≤60℃。
骨料：粗骨料选用5～20mm连续级配碎石；细骨料选用Ⅱ区中砂，含水率≤5％。骨料不得含有冰、雪、冻块。
矿物掺合料：粉煤灰细度不超过23％，需水量不超过103％。
外加剂：采用复合型减水剂，包含引气组分、消泡组分、缓凝组分、防冻组分、早强组分的一种或几种；其质量配比为聚羧酸母液13％～18％；硫酸钠1％～3％；亚硝酸钠0.1％～0.5％；硫酸醇醚类或十二烷基硫酸钠0.1％～0.4％；葡萄糖酸钠0.5％～1.5％；蔗糖0.5％～1.5％外加余量的水。
水：混凝土生产用水采用40℃～70℃的热水。
2.配合比
每立方米该混凝土配合比中各组分的掺入量为P·O 52.5水泥450kg～465kg，掺合料 20kg～50kg，碎石1100kg～1200kg，河砂680kg～690kg，水155kg～160kg，外加剂9kg～12kg。混凝土含气量为3％～4％。
3.生产控制
砂石料仓采取采光瓦大棚进行封闭保温，河砂进场之后，严格按照分仓堆放，消除冰雪杂物，含水稳定后在进行使用。
对生产用水相关的管道进行保温及减水剂输送管道进行保温，防止结冰。
混凝土生产前应对搅拌机进行热水清洗。生产用水温度控制在40℃～70℃；加料顺序为粗集料、细集料、水，搅拌20s后，再加入矿物掺合料、水泥、外加剂，搅拌130s。混凝土出厂坍落度控制在200～220mm，扩展度控制在500～600mm，混凝土出厂温度不低于15℃。生产结束后，及时放空管道内积水。
4.运输控制
选用材质轻薄、防寒性好的材料对混凝土运输车进行包裹。设备的运输能力与混凝土的凝结速度和浇筑速度相适应。单车混凝土的装载量6～10m3，行车途中运输车以4～6r/min慢速搅动。
5.施工控制
入模前混凝土坍落度宜控制在160～200mm，扩展度控制在400～500mm。混凝土入模温度不低于5℃。
混凝土放料前，运输车应高速搅拌20～30s，再将混凝土进行浇筑。
施工时间选择温度在0℃以上的时间段进行施工。混凝土在浇注前，采用热风、喷灯烘烤或电热方法清除模板上的冰雪和污垢。
从混凝土出厂到施工现场时间不超过90min，进入施工现场后60分钟内卸料完毕。
混凝土浇筑采用两端分进浇筑及分层浇筑相结合的方式。两端分进浇筑采用一端主浇，一端辅浇，两端混凝土浇筑交汇点在辅浇一侧4m～6m，并在侧模安装附着式振捣器加强振捣。分层浇筑采用纵向分段、水平分层、连续灌注的工艺。
马蹄及腹板部分，马蹄部分采用附着式高频振捣器振捣，附着式振捣器的间隔距离为2～3m；腹板部分采用插入式振捣棒进行振捣。不得漏振过振，不得在振捣中触及钢筋、模板、波纹管、制孔器等固定件。在腹板混凝土浇筑完后20min，再浇筑翼缘板。
混凝土灌注入模时下料要均匀，注意与振捣相配合，混凝土的振捣与下料交错进行。梁体混凝土灌注采用斜向分段、水平分层的浇筑方法，每层混凝土厚30cm。相临两层砼浇筑时间，不得超过30分钟。单层混凝土必须振捣密实后方能浇筑后一层。
6.养护控制
在混凝土浇筑完成之后，依次对其进行保温覆盖、拉毛或凿毛处理和蒸汽养护。蒸汽养护温度为20℃～35℃，养护湿度为80％以上，养护时间为浇筑完成后72h～120h。养护过程中各部位温差不超过8℃，棚内温度与梁体表层温度不超过15℃。
实施例2：
本实施例提供了一种T型梁混凝土及其施工方法，其步骤包括：
1.原材料的选用
(1)水泥选用强度等级为P·O52.5，其性能指标如表1所示。水泥入机温度为48～57℃。
表1水泥的性能指标
(2)细骨料采用Ⅱ区中砂，细度模数为2.8，含泥量为1.3％，含水率为3.2％；粗骨料选用连续级配粒径为5～20mm的碎石，含泥量为0.7％。骨料未含有冰、雪、冻块。
(3)掺入优质粉煤灰，确保其细度不超过20％，需水量不超过103％，与外加剂的初始适应性不小于180mm。
(4)采用复合型减水剂，其质量配比为聚羧酸母液13％～18％；硫酸钠1％～3％；亚硝酸钠0.1％～0.5％；硫酸醇醚类或十二烷基硫酸钠0.1％～0.4％；葡萄糖酸钠0.5％～1.5％；蔗糖 0.5％～1.5％等。聚羧酸复合型高性能减水剂减水率≥28％，混凝土凝结时间为8h～12h、2h坍落度损失≤20mm。
(5)混凝土生产采用40℃～70℃的热水。
2.配合比
混凝土的配合比，可按照现行行业标准《普通混凝土配合比设计规程》(JGJ 55)和《公路桥涵施工技术规范》(JTG/T F50)的规定进行计算。抗冻等级为F100，最大水胶比应＜0.50，最小胶凝材料用量应＞320kg/m3，含气量宜控制在3.0-4.0％之间，混凝土容重为2480kg/m3。
每立方米该混凝土配合比中各组分的掺入量为：P·O52.5水泥450kg～465kg，掺合料20kg～50kg，碎石1100kg～1200kg，河砂680kg～690kg，水155kg～160kg，外加剂9kg～12kg。混凝土含气量为3％～4％。
3.生产控制
项目所在地冬季白天温度在4～7℃，夜间最低气温可达到-13～-15℃，昼夜温差最大在 20℃以上。
主机房电暖器对主机、中间仓、计量称进行保温，确保主机房温度保证零度以上，以保证拌料系统正常运转。启动前对搅拌机减速器加热，防止启动负荷过大烧毁减速器。若发热管无法满足保温，则在主机当中加水蒸汽升温。
砂石料仓采取采光瓦大棚进行封闭保温，提前备料以降低集料中的含水量与冰雪杂物，含水稳定后在进行使用，不使用有冰块、雪团和有机物的集料。
采用岩棉对生产用水相关的管道进行保温及减水剂输送管道进行保温，防止结冰。采用篷布对运输车辆进行保温，减少运输过程中的热量损失。
生产采用8t燃煤锅炉，与其连接的保温桶可容纳10t水，保温桶热水需进行调温后再生产，温度控制在40℃～70℃，过程中不断补充热水。混凝土搅拌前应对搅拌机进行热水清洗。加料顺序为粗集料、细集料、水，搅拌20s后，再加入矿物掺合料、水泥、外加剂，搅拌130s，保证混凝土搅拌均匀。生产结束后，及时放空管道内积水。
表2混凝土拌合物温度测试数据
4.运输
对出厂的混凝土质量进行控制，确保混凝土实体构件满足质量要求。依据《混凝土拌合物出厂验证规则》和《公路桥涵施工技术规范》JTG/T F50-2011规定的目的、范围和相关的内容实施出厂检验。
运输选择最佳行车路线，从混凝土出厂到施工现场时间不超过90min。混凝土运输设备的运输能力应与混凝土的凝结速度和浇筑速度相适应，使浇注期间不间断。由于T梁采用非泵的方式进行浇筑、速率较慢，单车转载量太大会导致最后浇筑的混凝土坍落度损失过大，浇筑后通过振捣气泡不宜排出，且与后面浇筑的混凝土坍落度差别过大，容易产生明显的接缝痕迹，对T梁外观质量影响较大，通过大量的工程实践试验确定单车混凝土的装载量6～ 10m3为宜。行车途中为保证T梁混凝土得均匀性，运输车的搅拌筒以4～6r/min慢速搅动为宜。
5.施工
施工时间选择温度在0℃以上的时间段进行施工，减少混凝土在生产运输过程中的热量损失。
每车混凝土到达现场后，进行现场混凝土坍落度试验。坍落度过大，通过振捣混凝土浆体容易在靠近模板的位置富集，容易产生裂缝及水波纹，由于T梁形状的不规则性，尤其是马蹄部分，坍落度过小，通过振捣混凝土气泡不宜排出，对外观质量影响较大；入模前混凝土坍落度宜控制在160～200mm，扩展度宜控制为400～500mm。
混凝土在浇注前，应清除模板和钢筋上的冰雪和污垢，不得用蒸汽直接融化冰雪或用热水冲洗，避免再度结冰。可用热风，喷灯烘烤，或电热方法清除。
同时要做好浇筑前及浇筑过程的准备工作，保证混凝土进入施工现场后60分钟内卸料完毕。
混凝土放料前，运输车应高速搅拌20～30s，再将混凝土进行浇筑，确保出料的稳定和均匀。入模温度不低于5℃。
混凝土浇筑采用两端分进浇筑及分层浇筑相结合的方式。两端分进浇筑采用一端主浇，一端辅浇，两端混凝土浇筑交汇点在辅浇一侧4m～6m，并在侧模安装附着式振捣器加强振捣。分层浇筑采用纵向分段、水平分层、连续灌注的工艺。
马蹄部分采用附着式高频振捣器振捣，附着式振捣器的间隔距离为2～3m；腹板部分采用插入式振捣棒进行振捣。不得漏振过振，不得在振捣中触及钢筋、模板、波纹管、制孔器等固定件。在腹板混凝土浇筑完后20min，再浇筑翼缘板。
混凝土灌注入模时下料要均匀，注意与振捣相配合，混凝土的振捣与下料交错进行。梁体混凝土灌注采用斜向分段、水平分层的浇筑方法，每层混凝土厚30cm。相临两层砼浇筑时间，不超过30分钟。单层混凝土必须振捣密实后方能浇筑后一层。
通过此施工方法可使T梁混凝土得到充分的振捣，较好的排出混凝土中的大气泡，避免 T梁混凝土产生施工接缝，对混凝土的而均匀性和外观质量具有较好的控制作用。
6.养护
在混凝土浇筑完成之后，依次对其进行保温覆盖、拉毛或凿毛处理和蒸汽养护。蒸汽养护温度为20℃～35℃，养护湿度为80％以上，养护时间为浇筑完成后72h～120h。养护过程中各部位温差不超过8℃，棚内温度与梁体表层温度不超过15℃。
在混凝土收光拉毛时，注意保温保湿。在模板拆除之后，对T梁进行蒸汽养护。棚内，在梁体两侧分别悬挂温湿度计，两个温湿度计之前间隔不超过10米，以检测棚内温度湿度，养护过程中各部位温差不超过5℃，棚内温度与梁体表层温度不超过15℃。
对T梁进行埋设测温导线进行测温，具体数据如下：
表3 T梁温度测量数据
7.混凝土性能测试
1)混凝土防冻性能
采用同一C50F100混凝土配合比，分别采用普通聚羧酸高性能减水剂与本方法复合外加剂在自然养护、标准养护、同条件养护下进行混凝土强度试验，其中两种外加剂在母液、减水率、固含量、掺量等方面均相同，试验周期内当地气温为7℃～-14℃。采用普通聚羧酸高性能减水剂配制的混凝土作为基准组，其在各环境条件下的强度数据如表4所示；采用本方法复合外加剂配制的混凝土作为对比组，其在各环境条件下的强度数据如表5所示。由表4 与表5可知，基准组与对比组在标准养护条件下的各龄期强度基本相当，而在自然养护条件与同条件养护下对比组各龄期混凝土强度优于基准组，说明采用本方法配制的混凝土具有较好的防冻性能，本养护方法可以促进混凝土强度的发展。
表4 C50F100基准组在各环境条件下的强度数据
表5 C50F100对比组在各环境条件下的强度数据
2)抗冻性能
采用同一C50F100混凝土配合比，通过外加剂改变混凝土的含气量，其他条件保持不变，根据《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》GB/T50082中的快冻法，采用CABR-HDK9 型混凝土快速冻融试验机进行混凝土抗冻性能试验。试验结果如表6所示，C50F100的最佳含气量为3％～4％。
表6 C50F100抗冻性能试验数据
3)抗裂性能
根据《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》GB/T50082对C50F100进行混凝土早期抗裂试验，试验结果如表7所示，按照《混凝土耐久性评定标准》JGJ/T193混凝土抗裂等级为L-Ⅳ级，抗裂性能良好。
表7 C50F100抗裂性能试验结果
采用同一C50F100混凝土配合比，分别在普通养护与蒸汽养护进行T梁抗裂性能试验，试验结果如表8所示，采用本专利方法的T梁外观整体效果较好，无裂纹，气泡较少。
表8 T梁抗裂性能
尽管这里参照本发明的多个解释性实施例对本发明进行了描述，但是，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。更具体地说，在本申请公开和权利要求的范围内，可以对主题组合布局的组成部件和/或布局进行多种变型和改进。除了对组成部件和/或布局进行的变形和改进外，对于本领域技术人员来说，其他的用途也将是明显的。
Claims (10)
1.一种T型梁混凝土，其特征在于：包括水泥450～465重量份，掺合料20～50重量份、碎石1100～1200重量份、河砂680～690重量份、水155～160重量份和外加剂9～12重量份，其中，外加剂包括引气组分、消泡组分、缓凝组分、防冻组分和早强组分的一种或几种以及减水剂。
2.根据权利要求1所述的T型梁混凝土，其特征在于，所述水泥强度等级为P·O 52.5水泥，比表面积300～370m2/kg；碎石粒径5～20mm、河砂含水率≤5％；掺合料为粉煤灰，其细度≤23％、需水量≤103％。
3.根据权利要求1所述的T型梁混凝土，其特征在于，所述减水剂为聚羧酸高性能减水剂，其按重量计包括聚羧酸13～18重量份、硫酸钠1～3重量份、亚硝酸钠0.1～0.5重量份、硫酸醇醚类或十二烷基硫酸钠0.1～0.4重量份、葡萄糖酸钠0.5～1.5重量份、蔗糖0.5～1.5重量份。
4.一种T型梁混凝土的施工方法，其特征在于，包括：
生产控制：按权利要求1或2配制原料置于搅拌机中，其中水泥的入机温度≤60℃，混凝土的出机温度≥15℃，混凝土出厂坍落度为180～220mm；
运输控制：对运输设备采取保温措施；
施工控制：选择环境温度≥0℃时进行浇筑，并采用两端分进浇筑及分层浇筑相结合的方式进行成型；
养护控制：浇筑完成后依次对其进行保温覆盖、拉毛或凿毛处理和蒸汽养护。
5.根据权利要求4所述的T型梁混凝土的施工方法，其特征在于，所述生产控制中，加料顺序依次为碎石、河砂、水、掺合料、水泥和外加剂，其中，加水后搅拌15～60s再加入掺合料，加入外加剂后再搅拌110～150s。
6.根据权利要求4所述的T型梁混凝土的施工方法，其特征在于，所述混凝土搅拌运输车的罐体转动速度为4～6r/min；施工过程浇筑前，调整运输车罐体搅拌速度为10～16r/min，搅拌时间为20～30s。
7.根据权利要求4所述的T型梁混凝土的施工方法，其特征在于，所述浇筑步骤中，入模前混凝土坍落度为160～200mm，扩展度为400～500mm，混凝土入模温度≥5℃。
8.根据权利要求4所述的T型梁混凝土的施工方法，其特征在于，分层浇筑采用纵向分段、水平分层、连续灌注的工艺。
9.根据权利要求8所述的T型梁混凝土的施工方法，其特征在于，马蹄部分采用附着式高频振捣器振捣，附着式振捣器的间隔距离为2～3m；腹板部分采用插入式振捣棒进行振捣；在腹板混凝土浇筑完后15-25min，再浇筑翼缘板；梁体混凝土灌注采用斜向分段、水平分层的浇筑方法：每层混凝土厚25-35cm，相临两层混凝土浇筑时间≤30min，单层混凝土振捣密实后浇筑下一层。
10.根据权利要求4所述的T型梁混凝土的施工方法，其特征在于，所述蒸汽养护温度为20℃～35℃、养护湿度≥80％，养护时间为浇筑完成后72h～120h；养护过程中各部位温差≤8℃，棚内温度与梁体表层温度≤15℃。
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