C55 转体特大箱梁高性能混凝土生产与施工技术

黄振兴

（天津市汉沽渤建商品混凝土有限公司；天津 300480）

0 工程概况

津秦客运专线滨海北站四维路工程跨铁路立交桥，有一段跨铁路 C55 特大箱梁，混凝土总方量为 5000 m3，由于无法在正在运行的铁路上施工，只能在铁路一侧浇筑成型以后，再转体 64°，与大桥主体对接。此次混凝土的生产、浇筑与施工，有以下几个难点：

（1）首先混凝土强度高，达到 C55，而且为了便于浇筑与施工，要求混凝土有大流动度（＞550mm）、大坍落度（200±20）mm、优良的和易性和工作性，也就是要生产和浇筑的是高性能混凝土。

（2）其次一次性浇筑量大可分两次浇筑。第一次，一次性浇筑成型底板和腹板 3000 m3，第二次，一次性浇筑成型顶板 2000m3。

（3）为了避免出现冷缝，影响混凝土质量，要求浇筑速度快，四台象泵同时浇筑，第一次浇筑时，要求在 30h 内浇筑成型 3000m3底板和腹板；第二次浇筑时，要求在 20h 内浇筑成型 2000 m3顶板。

（4）由于一次性浇筑量非常大，混凝土总重量达到约12260t，所以保持平衡、防止失衡导致倾覆事故也非常重要，这就要求四台象泵必须保持同步的浇筑速度。

（5）为了保证混凝土处于最佳的和易性和工作状态，在现场既不能压车（压车时间过长会导致混凝土坍落度损失、流动性损失、和易性变差，而导致施工困难），也不能断车（由于 C55 混凝土粘度较大，断车会导致混凝土象泵泵管中的混凝土流动性变差、太黏，泵车泵送不动而堵管）。

（6）由于是预应力箱梁，所以要求早期强度比较高，3d必须达到 90% 以上，7d 必须达到 100% 以上，以满足张拉要求。

由上述要求可见，此次生产、浇筑的 C55 高性能混凝土和普通混凝土性能完全不同，所以不能完全照搬普通混凝土的施工方法，否则就会造成施工困难，甚至产生质量事故。并且由于本次浇筑的是极其重要的部位，一次性浇筑量大，要求的浇筑速度快、浇筑难度高。因此，甲方、监理、施工单位、混凝土供应商必须密切配合，在原材料储备、混凝土生产以及混凝土浇筑和施工几方面都要做好充足的准备工作。

1 混凝土技术要求

混凝土技术要求详见表1。

2 配合比设计、试配、调整与确定

2.1 配合比设计

由于此次 C55 混凝土用于浇筑预应力现浇箱梁，要进行预应力张拉，因此不仅要求 28d 满足混凝土强度的设计要求，而且对混凝土早期强度要求较高，7d 强度要求达到100%，以满足预应力张拉对混凝土强度的要求，以保证混凝土质量和工期；并要求满足许多项高性能指标，故混凝土配制强度不能按 JGJ55—2011《普通混凝土配合比设计规程》中4.0.1 计算，必然要比计算值大许多，只能按经验选定。根据设计要求以及我们以往的经验（高强、高性能混凝土强度发展曲线），经过大量试验、配合比设计和计算，我们确定本工程 C55 混凝土配合比如表2。

表1 混凝土技术要求

表2 本工程 C55 混凝土配合比 kg/m3

2.2 配合比的试配和调整

配合比设计、确定完毕后，我们进行了大量试配和重复性试验。主要从外加剂入手，首先解决混凝土的初始状态，使其初始坍落度控制在 220～240mm（路途损失 20～30mm，到现场正好满足(200±20)mm 的设计要求）、不离析、和易性好（有良好的包裹性、无泌浆、无泌水）、流动性好（扩展度控制在 550～600mm，混凝土流速较快），混凝土有较好的匀质性，不分层，骨料能均匀地分布在混凝土中，不沉淀。然后通过调节外加剂中缓凝成分，将初凝时间控制在7～9h（混凝土箱梁的底板浇筑完毕所需的最长时间），终凝时间控制在 12～15h，以便于混凝土箱梁施工；将坍落度损失控制在 2h 小于 40mm（2h 是每车混凝土浇注完毕所需的最长时间）。最后检验混凝土 3d、7d、14d、28d 强度，最大氯离子含量，工作性能和耐久性性能，完全符合设计要求后，该配合比才用于实际施工。具体性能检测结果见表3。

由表3 可见，用该配合比拌制的混凝土各项性能完全符合设计要求，经施工单位、监理和业主到我公司试验室现场验证审核后，批准使用。

3 原材料的选用与备料

3.1 原材料用量

原材料用量见表4。

我公司按 3000m3混凝土生产量备料，矿粉、砂、聚羧酸外加剂储量足够；制定生产线量化指标；石子提前 7d 开始洗，根据需要提前洗出 3500t，以满足水泥需求。

表3 混凝土设计要求与实际试配混凝土技术要求对比表

表4 本次预计浇筑 3000m3 混凝土的原材料用量

3.2 原材料品种及质量要求

石子：使用河北玉田 5～25mm 连续粒级石子，必须经洗石机用清水清洗干净，石子表面必须清洁，不得裹有石粉、泥等杂物，以免影响砂浆与石子的胶结，从而降低混凝土强度。石子还必须提前洗出、晾干，以防石子含水不稳定，影响混凝土坍落度。

砂：使用辽宁绥中河砂，细度必须大于 2.8（砂过细会导致混凝土太黏，影响混凝土工作性），砂率宜选用38%～40%，含石不宜大于 8%。

水泥：选用冀东盾石牌 P·O42.5。

矿粉：选用唐山岗岩 S95 级，7d 活性指数必须大于80%。

外加剂：选用天津飞龙 JFL-2C 聚羧酸外加剂，除必须满足减水、坍损、含气等常规指标之外，还必须使混凝土有好的和易性、流动性、包裹性，也就是必须使混凝土有好的工作性。

4 混凝土生产与运输

（1）提前一周检修所有生产线，使生产线都处于最佳工作状态，避免因为生产设备出现故障而影响混凝土的生产和供应，更要避免因为生产设备出现故障导致混凝土长时间无法正常供应，而产生混凝土冷缝等重大质量事故。

（2）提前一周校验所有生产线的计量系统，保证生产设备准确计量，准确按照配合比生产。

（3）混凝土搅拌前，必须用清水将搅拌机清洗干净，然后再用含少量聚羧酸外加剂的水涮搅拌机，洗、涮完毕后放尽搅拌机中的水。

（4）搅拌时间延长至 1 m i n；底板坍落度控制在(200±20)mm，腹板坍落度控制在 (180±20)mm；1、2 号机设定每盘搅拌 1.2m3混凝土，3 号机设定盘搅拌 3m3混凝土。

（5）混凝土罐车接混凝土之前，必须反转，排净罐车内的水。接完混凝土后，禁止冲洗后料斗，到施工现场放完混凝土后，再冲洗后料斗。冲洗完毕后，必须反转将罐体内的水放尽。

（6）润泵砂浆必须单独运抵现场，不得用装完混凝土的车背砂浆；也不宜在工地用泵车搅砂浆，以防砂浆搅拌不匀，影响泵送。

（7）为了保证混凝土处于最佳的和易性和工作状态，在现场既不压车（压车时间过长会导致混凝土坍落度损失、流动性损失、和易性变差，进而导致施工困难），也不能断车（由于 C55 混凝土粘度较大，断车会导致混凝土象泵泵管中的混凝土流动性变差、太黏，泵车泵送不动，而堵管；更会因为断车时间太长，而产生冷缝等质量事故）。这就要求混凝土的生产速度、运输时间必须与混凝土浇筑速度同步，混凝土初、终凝时间，混凝土箱梁工作面的大小的了解，以及对我公司生产能力的计算。经过多方协调，决定现场浇筑速度为每台泵车每小时泵送 3 车（每车可装载 12m3混凝土），即每小时每台泵车浇筑 36m3混凝土，合计四台泵车每小时浇筑 144 m3混凝土。在现场正在泵送的混凝土车为 4 辆；这样每次泵送完毕返程车辆为 4 辆；由于运距为 5km，运输时间约 15min，在路途中满载运输的车辆有 3 台；站内生产时有三辆车，合计需要 14 辆车。由于车辆在运输期间会因为加油、司机吃饭、交接班等耽误一些时间，我公司又增加了 2辆车，共配备了 16 辆车。混凝土的生产速度也必须比浇筑的速度（四台泵车每小时浇筑 144 m3混凝土）略大，于是我们决定混凝土生产速度为每小时 13 辆车，即每小时生产 156m3混凝土。由于计算精确，混凝土的生产速度、运输时间与混凝土浇筑速度基本同步，使得混凝土的施工非常顺畅，在 20h内就完成了 3000m3混凝土的生产与浇筑，比施工单位原来计划的 30h 缩短了 10h。

（8）施工现场配备能力、责任心较强的调度，做好协调工作，保证施工顺畅。由于四台泵车同时浇筑，一次性浇筑量非常大，混凝土总重量达到约 12260t，所以保持平衡、防止失衡导致倾覆事故也非常重要，这就要求四台象泵必须保持同步的浇筑速度。这样，现场调度的指挥、协调就至关重要，必须根据现场各台泵车的浇筑速度，调配好车辆，保证四台象泵保持同步的浇筑速度。

（9）同时要配备技术能力较强的质检人员，及时将混凝土现场情况反馈给公司，以便及时调整。同时在施工前，提前将五桶聚羧酸外加剂运输到施工现场，以便在施工现场出现特殊情况，如混凝土坍损过大，影响施工时，及时在施工现场微调，以使混凝土重新达到施工要求。

（10）此次 3000m3混凝土是用四台泵同时浇筑，现场调度必须和公司内调度紧密配合，积极沟通，及时将施工现场混凝土浇筑速度、以及其他情况反馈给公司，保证浇筑速度与生产速度同步。

中心城区以内市管河道的 “河长”由市水务局有关负责同志担任，市有关部门和相关区人民政府为成员单位，按照各自职责分工做好工作。“河长”对河道水生态环境管理负总责，充分发挥指导和协调作用，督促各成员单位切实履行职责；市内六区和环城四区人民政府分别负责各自管辖范围内的截污治污和河道两岸环境卫生、园林绿化；市建设交通委负责管辖范围内的截污治污工程建设；市水务局负责河道设施运行维护、水资源调度管理和水面保洁；市环保局负责组织工业企业污染源治理和水环境保护的监督检查。

5 质量控制要求

（1）石子必须提前用洗石机洗出、沥干。

（2） 施工前一定要测准砂含水、含石、细度，准确出具施工配合比。当细度较大时可适当增加 1%～2% 砂率，当细度偏小时可适当减 1%～2% 砂率。

（3）混凝土和易性较差时可适当增加 1%～2% 砂率，混凝土较粘时可适当减 1%～2% 砂率。

（4）混凝土坍落度较大时，可适当提高 1%～2% 含水（减水加砂），混凝土坍落度较小时，可适当降低 1%～2%含水（加水减砂）。要严禁单纯加水或减水。

（5）在以上措施均不能起明显效果时，再调整外加剂掺量。混凝土坍落度较大时，混凝土和易性较差时，可适当减少 0.1%～0.2% 外加剂，但要以不影响混凝土流动性为底线；混凝土坍落度较小时，混凝土较粘时可适当增加 0.1%～0.2%外加剂。要严禁单纯加水或减水。

（6）一定要做好开盘鉴定，根据前 1～2 盘混凝土状态调整好混凝土坍落度和工作性，确保到达施工现场的混凝土完全满足施工要求。

（8）到达现场的底板混凝土坍落度要求控制在(200±20)mm，由于路途较近，坍损较小(10～20 mm)，故底板混凝土出机坍落度控制在 220mm；到达现场的腹板混凝土坍落度要求控制在 (180±20)mm，故腹板混凝土出机坍落度控制在 200mm。

6 施工单位浇筑混凝土时注意事项

（1）由于 C55 高性能混凝土所用的外加剂为聚羧酸外加剂，与普通混凝土所用的萘系外加剂性能截然不同，两者严禁混用！否则会使混凝土失去流动性，无法施工，造成重大质量事故。所以若发现混凝土到现场坍落度偏小，只允许用聚羧酸外加剂调整，严禁用萘系外加剂调整！

（2） 由于此次 C55 高性能混凝土用于预应力现浇梁，有早期强度的要求（3d 必须达到 90% 以上、7d 强度必须达到 100% 以上），强度一般都发展很快，所以混凝土到现场后，浇筑必须在 1h 以内完成（坍落度、流动性、工作性保持期内）。这就要求施工单位的施工人员加强与我公司生产调度的联系，按施工速度控制好发车速度，避免现场压车，否则会造成坍落度损失过大，影响施工和混凝土质量。

（3）施工单位必须根据施工速度及施工方案，在人员、设备（如振捣棒）、电力供应等各方面做好充分准备，不得因为上述准备工作不到位，延误混凝土的浇筑导致产生质量事故。

（4）由于施工速度较快，投入的施工车辆较多，因此施工单位必须保证施工现场有充足的车辆回转空间，提前设计和优化好现场车辆进出、等待空间、路线等，以提高施工效率。

（5）施工单位还必须与交通、路政等相关政府部门做好协调，并在沿途有可能出现拥堵的地点派出协管人员，保证运输路线的畅通。

（6） 施工单位必须与混凝土公司相关部门和人员积极配合，保证四台泵车的浇筑速度同步。

（7）由于混凝土初凝时间 7～9h，终凝时间 12～15h，所以施工单位必须密切关注现场天气以及浇筑完毕的混凝土凝结情况，及时浇筑下一层混凝土，避免出现冷缝。

（8）混凝土浇筑时必须连续浇筑，不得将浇筑面铺得太大，以防出现冷缝。

（9）由于此次 C55 高性能混凝土用于预应力现浇梁，3d必须达到 90% 以上、7d 早期强度必须达到 100% 以上，才能满足张拉要求，早期强度一般都发展很快；因此这段时间混凝土的养护格外重要，必须严格按规范要求湿养 14d。

（10）由于春末夏初，天气极度干燥，且大风天气较多。新浇注的混凝土表面，若不及时覆盖塑料薄膜保湿养护，极易因天气干燥，及大风造成新浇注混凝土表面 0.5cm左、右厚度的混凝土失水，造成水灰比变小，强度发展与0.5cm 以下混凝土不同步，从而产生微裂纹，影响混凝土质量。因此，我公司建议施工单位，混凝土浇筑完毕、刮平后，立即在混凝土表面覆盖塑料薄膜。抹面时，随揭随抹，抹完后立即在混凝土表面覆盖塑料薄膜。抹面至少两次，以消除混凝土硬化时产生的微细裂缝。混凝土硬化后，还应及时补水养护。

（11）现在正处于雨季，因此施工单位在施工现场还必须准备好塑料布，以防突然降雨影响混凝土质量。

7 结语

由于此次一次性浇筑的混凝土量很大、施工难度大；另外，由于预应力箱梁施工既要求混凝土早期强度要高、坍落度损失要小，又要求缓凝时间要短，以便于箱梁底板与腹板的施工，因此施工单位、监理、业主和混凝土公司必须密切配合，协同一致。在实际施工中，首先要根据设计要求、原材情况设计出符合设计要求的混凝土配合比；其次施工时要加强过程控制，确保施工质量，确保混凝土生产与浇筑速度同步，这样，才能创造出优质的产品和优质的工程。