浅谈钢管混凝土密实度的控制

摘　要：钢管混凝土是钢管混凝土拱桥的主要承重结构，钢管混凝土质量的优劣直接影响到桥梁的整体质量，而混凝土的密实度是钢管混凝土的质量的重点环节，笔者以自身在济南市小清河菜园桥的施工经验，从钢管混凝土的配合比设计、现场混凝土搅拌和泵送等各个环节的控制探讨如何提高钢管混凝土的密实度这一问题。

关键词：钢管混凝土配合比；混凝土泵送；混凝土密实度
      济南市小清河菜园桥跨径92.04米，主跨结构为自平衡提篮式钢管混凝土下承式拱桥，拱肋钢管填充C50微膨胀混凝土，采用泵送法施工。为了确保钢管混凝土的密实度，我们从混凝土的配比、原材料、现场泵送等各个环节加强对钢管混凝土的质量控制，取得了较好的效果。
一、引起钢管混凝土不密实的几个主要原因
1、混凝土微膨胀量不足。
      菜园桥钢管混凝土是C50的高强度混凝土，水泥用量较大，砂率偏低。另外钢管混凝土采用泵送施工且不宜振捣，要求混凝土必须具备坍落度大和易性好的特点，而要混凝土具备这些特点就要加大水的用量，由于水泥用量大，水灰比较大，增大了混凝土的收缩量，若混凝土配比设计不合理就容易造成钢管混凝土收缩量大于掺入微膨胀剂形成的膨胀量，混凝土膨胀量不足。混凝土和钢管之间存在空隙。
2、钢管内排气不良，钢管内存有空气，造成钢管混凝土存在空隙。
2.1、钢管排气管堵塞，钢管内空气不能完全排出。混凝土由于拌合时计量控制不准，进入拌合楼内的原材料不是严格按照设计配合比,混凝土容易形成离析现象,堵塞钢管的排气管，造成钢管内排气不良，产生混凝土空隙。
2.2、在混凝土泵送过程中，现场混凝土供应不及时，混凝土输送泵设备故障，泵送过程中出现混凝土间断的现象，混凝土泵送不能连续不断进行，造成钢管内空气排气不畅。
2.3、混凝土与钢管壁粘结不良，钢管壁与混凝土之间形成空隙。混凝土灌注前没有对钢管清洗，管内存在焊渣及铁锈等杂质，钢管壁灌注前未除锈，管壁锈蚀，这些都是造成混凝土与钢管壁粘结不良的原因。
二、钢管混凝土密实度控制存在的几个难点
1、混凝土在钢管内流动，施工过程中无法从外部观测，混凝土的密实度不易控制。
2、钢管混凝土技术指标要求较高，配合比设计需多次完成，混凝土的膨胀率难以达到设计要求。
3、要保证钢管混凝土质量，必须从配合比设计、砼原材料选择、砼搅拌、混凝土泵压及灌注等各个环节严格控制，任何一环节出现问题都可能引起钢管混凝土的质量缺陷。
三、为提高钢管混凝土密实度我们采取了一下措施
1、组织技术力量，多次试验，设计出合理的钢管混凝土配合比
      在攻关研究中我们感觉到，钢管混凝土灌注质量的优劣与混凝土配合比设计是否合理有着直接的关系。混凝土配合比对砼的质量影响主要有以下几个方面：1、水灰比，坍落度对砼的影响。水灰比小，坍落度小则混凝土自身流动性差，混凝土不密实，水泥用量多混凝土自身收缩大，造成管内不密实。水灰比和坍落度过大，混凝土强度不易保证。2、微膨胀剂掺量的控制，掺量过大，膨胀率增加会对钢管拱肋产生不利的内应力影响；掺量过小，膨胀率小，混凝土收缩大，钢管拱管内混凝土密实度达不到要求。3、混凝土初凝时间的控制，若一根钢管混凝土灌注完成时间超出第一盘管混凝土初凝时间，则会对混凝土自身有结构性破坏。
通过对以上问题的研究，我们在设计混凝土时按以下指标控制：
      （1）水灰比控制在0.30，坍落度16mm；
      （2）为增加混凝土的流动性，加入高效减水剂NF-2；
      （3）加入微膨胀剂，掺加量为水泥用量的15%，混凝土限制膨胀率控制在3×10-
      （4）根据施工时的要求，混凝土的初凝时间为15小时；
      （5）配料强度为设计强度的1.15倍；
2、严格控制钢管混凝土拌合质量
      拌合时计量不准主要原因是拌合站设备故障和人员操作有误和未根据现场砂石料的实际含水量调整拌合时混凝土的用水量。
      为此我们首先在拌合前拌合机械进行全面的检查和维护，加强拌合操作人员的培训。其次，搅拌混凝土的当天检测砂石料的实际含水率，调整搅拌时混凝土的用水量，确保混凝土的水灰比和坍落度符合要求。
3、加强对混凝土泵送现场的施工
      现场混凝土灌注过程中可能存在的问题主要有以下几点
      （1）混凝土泵送管过长，弯头过多。
      （2）混凝土来料不及时，输送泵进料斗内无法经常保持2/3的混凝土，并有可能造成灌注间断现象。
      （3）泵送管道接头有密封不严的现象，造成法兰漏气导致泵送压力损失。
      （4）混凝土顶升完毕后，未关闭进料闸阀，混凝土倒流形成空洞。
      （5）拱顶排气增压管排出混凝土不充分。
      （6）灌注时未遵循匀速对称，慢送低压的原则。
      解决措施如下：
      （1）根据现场条件合理布置混凝土输送管道，尽量减少管道长度和弯头数量，不出现90°弯头。
      （2）灌注前维修好进场道路，加强施工现场车辆调度，保证施工时道路顺畅无堵塞现象。灌注前对拌合设备和混凝土输送车量及泵送设备进行全面检修，准备充足的原材料，保持施工过程的连贯。
      （3）压住前，连接进料阀闸和输送管道，并拧紧法兰螺栓，检查各个接头情况。
      （4）在混凝土进料口设置活塞，有专人负责，防止混凝土倒流。
      （5）待拱顶三个排气增压管排出混凝土后，间歇5分钟，从一端固定泵泵送混凝土，再间歇5分钟，从另一端固定泵泵送混凝土，以确保管内混凝土密实。
      （6）压注速度控制在10-15m3/h，于后续混凝土车到达后再压注完一车，尽量避免停顿时间，灌注时两端管内混凝土顶面高差控制在1m以内，压注时两边各有一人观测混凝土到达位置（用锤敲击法），当两侧混凝土快相接时，控制压注速度，两侧混凝土慢慢上升直至两侧混凝土对接。
4、提高施工人员质量意识，编制科学的工艺流程
      （1）为了提高施工队伍的技术水平和质量意识，本着以人为本的原则我们制定并实施了培训检查制度，即：开工前培训，检查实施情况，并通过生产会向施工队伍的负责人通报检查结果，对出现的问题集中分析原因，限期整改，提高施工人员的质量意识。
      （2）为了减少人为的质量缺陷，我们强化管理，编制科学的工艺流程：
混凝土泵送开始  泵机空转试运行泵送水冲洗管道泵送砂浆润滑管道泵送混凝土挤出管道内的砂浆和水连接泵管与钢管拱肋灌注口调整处理 检查泵送是否正常正常泵送混凝土恢复泵送，浇注下阶段混凝土遇结构加载及监控数据处理暂时停止泵送封拱排气排浆时转入慢

速，接信号每次泵1~2下封堵灌注口灌注结束、拆管、清洗泵机
5、提高泵送设备日常管理水平
      泵送设备在泵送时最易出现的问题是设备由于日常维修保养不到位，运转时发生故障和泵送管和进料闸阀连接不好，泵压不足。我们采取的措施是：制定设备维修保养的规章制度，加强泵送设备的日常检查，施工前有专人负责检查设备及管道安装是否正常。
四、正在采取了各项措施后，钢管混凝土的质量达到了设计要求。
      小清河菜园桥钢管拱肋混凝土灌注完成后，由业主指定的专业检测单位，用超声波检测钢管拱肋的混凝土的密实度，管内填充的混凝土密实度大于99%，符合施工规范的要求。同步同条件养护的混凝土试块强度达到设计要求。
参考文献:
[1] 陈宝春：《钢管混凝土拱桥》人民交通出版社，2005年.