大跨度钢管混凝土拱桥成套技术(14)

目前膨胀混凝土主要是采用掺加膨胀剂的方法使之具有一定的膨胀率，膨胀率的大小主要取决于膨胀剂的掺量。已有研究表明，随着膨胀剂掺量的增大，混凝土的限制膨胀率增大，但混凝土的自由强度却随之下降，这就要求我们选择适当的膨胀剂和掺量，既达到设计要求的膨胀值，又不显著影响混凝土的抗压强度，并且在限制条件下，提高混凝土的强度。

2、技术特性和配合比

混凝土的特性和配合比的详细情况见表6-1和表6-2.

钢管拱压注混凝土的特性表 表6-1

特性 单位 数值 钢管拱压注混凝土的设计配合比 表6-2

材料名称 规格 三天强度 % 90 缓凝时间 小时 ≥8 坍落度 mm 180-220 膨胀率 % 0.03 28天选配强度 MPa 55 水 水泥 砂 碎石 外加剂 掺合水灰 0.31 含砂 46% 饮用水 42.5R 中粗 460 1 764 5～SHJ-2高效减水剂 UEA Ⅱ级 25mm SHD早强剂 膨胀剂 粉煤灰 900 5.9 20 0.013 0.044 40 0.087 90 0.18 用量(kg/m3) 184 质量配合比 0.31 1.53 1.80 (二)管内混凝土一次顶升泵注压力计算

计算钢管混凝土泵注压力目的是选择适当的混凝土输送泵及输送管，最佳的管线布置

形式，以保证钢管混凝土一次顶升到顶。混凝土泵注压力的计算主要分两部分：

1、输送管至进料口泵管内损失泵压的计算

混凝土拌和物在管道中流动状况属层流，为稠度较大的非均匀体，管内流速分布为一平矢抛物线，其水平管单位损失按经验公式计算得：△p=0.0071Mpa/m。按混凝土坍落度为180～220mm进行换算，125B垂直向上管每米水平换算长度为4.5m，1m长直径90°弯管每件水平换算长度为6m。每个135°弯管折算成4.5m水平管。

从输送泵至进料口所采用的泵管为125B管：其中有17m水平直管、2个1m直径90°弯管，一个135°弯管,最高点竖向管长9m。折算成水平管为74m，损失压力为：Ps1=L3△p31.15=7430.007131.15=0.604Mpa（其中1.15为考虑的安全系数）

2、在大直径钢管中混凝土的运动规律及在顶升过程中的压力损失计算

混凝土从进料口进入钢管内部以后，在重力的作用下填充进料口与弦管内原有混凝土面之间的空间直至淹没进料口，此时粗骨料最先下降，所以泵送前要先泵送砂浆，以免粗骨料反弹导致接头处混凝土质量差。以后混凝土在泵送压力作用下向上流动，在流动过程中粗骨料逐渐向管壁运动，多余的浆液渗至管中间，形成“栓流”。混凝土的运动规律，类似泥砂的运动规律，但混凝土由于存在粘性，粗骨料分层没有泥砂明显，即在“栓流”中也存在粗骨料。

混凝土在流动过程中主要是“栓流”在泵送压力作用下向前宏观上整体移动。在混凝

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土向上流动过程中，栓流与周围部分混凝土成分的相互交换（包括浆液、水分、空隙、骨料、水泥微团、水泥石等），但钢管壁周围部分混凝土由于粘性和钢管壁的表面张力作用，且受扰动小，凝结时间比“栓流”要早，基本不向前运动。但“栓流”从混凝土面流出后由于重力作用和压力损失又落向周围部分。从图5-1中可以看出，由于混凝土泵注时“栓流”的存在，管壁周围部分混凝土流动速度很小，可以认为不流动，“栓流”的直径与混凝土的坍落度、混凝土输送泵管及进料支管的直径、钢管倾角、混凝土的凝结时间、粗骨料的粒径有关。图5-2为“栓流”微柱受力示意图。栓流微柱主要承受重力G，泵送压力P泵，混凝土顶面气压P0和摩阻力T，以及周围混凝土对它的径向压力P径，只有当