本发明属于混凝土领域，具体涉及一种钢管拱用混凝土及钢管混凝土拱桥。
背景技术：
：目前，混凝土在桥梁、高层建筑、机场建设等工程领域得到了广泛应用，在大型桥梁施工时，混凝土的流动性、抗离析性、高间隙通过性、填充性能等需满足更高要求。授权公告号为cn101274829b的中国发明专利公开了一种高早强、高保坍性、补偿收缩自密实c60混凝土，其由水泥、矿粉、粉煤灰、石粉、膨胀剂、砂子、石子、减水剂、增粘剂、水组成，各组分的用量为：水泥330-360kg/m3，矿粉80-120kg/m3，粉煤灰40-80kg/m3，石粉80-100kg/m3，uea膨胀剂30-60kg/m3，砂子780-850kg/m3，碎石790-830kg/m3，减水剂3.0-4.2kg/m3，增粘剂0.06-0.18kg/m3，其余为水。该混凝土的特点在于流动性高，坍落扩展度大，强度也处于较高水平。钢管混凝土拱桥是先用钢管形成拱桥的施工骨架，后在钢管内灌注混凝土形成拱肋，而后安装桥面系杆及桥面。钢管混凝土拱桥因受力合理、造型优美、结构轻盈等特点在国内特大桥施工中得到推广应用。在向钢管内灌注混凝土时，要求混凝土的密实度高，而且与钢管内壁的结合紧密性好，否则在荷载作用下容易引发钢管壁破裂、钢管拱轴线移位等问题。技术实现要素：本发明的目的在于提供一种钢管拱用混凝土，从而解决现有混凝土的密实度、膨胀性能不能满足钢管拱用混凝土的应用要求的问题。本发明的第二个目的在于提供一种钢管混凝土拱桥，以解决现有钢管拱肋与混凝土的适配性差的问题。为实现上述目的，本发明的钢管拱用混凝土的技术方案是：一种钢管拱用混凝土，由以下用量的原料制成：水泥353-438kg/m3，粉煤灰57-71kg/m3，矿粉29-36kg/m3，膨胀剂48-59kg/m3，砂子713-799kg/m3，碎石944-977kg/m3，减水剂6.3-7.9kg/m3，水151kg/m3。本发明提供的钢管拱用混凝土，由水泥、粉煤灰、矿粉、膨胀剂、砂子、碎石、减水剂和水拌合而成，在上述用量范围内，混凝土的密实度好；通过调配膨胀剂在混凝土胶凝材料(包括水泥、粉煤灰、矿粉、膨胀剂)中的用量，配合砂子与碎石的合适比例，并结合减水剂和水的合适量的添加，制成兼顾适宜膨胀性能和较高强度的钢管拱用混凝土，可以满足钢管拱用混凝土与钢管内壁的紧密结合要求，降低钢管拱的施工缺陷，提高钢管拱的使用寿命。为进一步获得含气量低、抗压强度和弹性模量高、收缩率小的混凝土，优选的，上述钢管拱用混凝土由以下用量的原料制成：水泥392kg/m3，粉煤灰63kg/m3，矿粉32kg/m3，膨胀剂53kg/m3，砂子758kg/m3，碎石965kg/m3，减水剂7kg/m3，水151kg/m3。为进一步提高混凝土的密实度要求，优选的，所述砂子的细度模数为3.0-2.3。为进一步优化碎石与砂子的配比，提高混凝土的强度和弹性模量，优选的，所述碎石的粒径为5-20mm。为进一步优化碎石与砂子的级配效果，降低混凝土在固化膨胀过程中对强度的不良影响，进一步优选的，所述碎石由粒径不大于10mm的小粒径碎石和粒径大于10mm的大粒径碎石组成，小粒径碎石和大粒径碎石的质量比为2:8。质量比较大时，小粒径碎石较多，会导致混凝土的强度达不到要求，质量比较小时，大粒径碎石较多，泥浆对碎石的包裹性不好。本发明的钢管混凝土拱桥的技术方案是：一种钢管混凝土拱桥，包括桥座和拱肋，所述拱肋为钢管混凝土结构，包括截面为哑铃型的钢管和填充在钢管内的上述钢管拱用混凝土。在混凝土的浇筑施工中，拱肋的截面形状对混凝土的浇筑性，混凝土内壁与混凝土的结合性能有较大影响。哑铃型截面的拱肋，对混凝土的坍落度等和易性指标、自密实性以及与钢管内壁的结合性能提出了更高的要求。本发明提供的钢管混凝土拱桥，主要是为哑铃型截面的拱肋钢管提供适配的浇筑混凝土，该浇筑混凝土在应用于该种类型拱肋钢管的浇筑时，在保证良好可浇筑性的基础上，保证了密实度和与钢管内壁的紧密结合，提高了钢管拱的使用寿命。附图说明图1为本发明中拱肋钢管的哑铃型截面的示意图；图2为本发明实施例中对跨徐沙河(100+200+100)m连续梁-拱桥中拱肋上弦管内混凝土的超声检测结果；图3为本发明实施例中对跨徐沙河(100+200+100)m连续梁-拱桥中拱肋下弦管内混凝土的超声检测结果；图4为本发明实施例中对跨徐沙河(100+200+100)m连续梁-拱桥中拱肋缀板内混凝土的超声检测结果。具体实施方式下面结合具体实施例对本发明的实施方式作进一步说明。以下实施例中，各原料的规格如下：水泥，低碱p·o42.5(强度等级为42.5mpa的普通硅酸盐水泥)，低碱指总碱含量≤0.6wt％，总碱含量以当量氧化钠计算。粉煤灰，f类(低钙灰)，满足c50(混凝土强度等级)及以上混凝土的技术要求(jtg/tf50-)。矿粉，s95级。砂子，河砂，细度模数为3.0-2.3。碎石，由小粒径碎石和大粒径碎石按质量比2:8组成，5mm≤小粒径碎石的粒径≤10mm，10mm＜大粒径碎石的粒径≤20mm。减水剂，聚羧酸高性能减水剂(标准型)，型号为klpca-s聚羧酸系高性能减水剂(标准型)，购自山西康力建材有限公司。膨胀剂，低碱混凝土膨胀剂，型号为uea-iv低碱，购自南京凯迪工程材料有限公司。在提高混凝土密实度方面，本发明主要通过调整混凝土的配合比、掺入化学外加剂提高密实度。具体的，第一是通过调整水灰比，降低孔隙率，减少渗水通道。通过适当提高水泥用量、砂率和灰砂比，可以在粗骨料周围形成质量良好的、足够厚度的砂浆包裹层，阻隔沿粗骨料表面的渗水孔隙。第二是改善骨料颗粒级配，降低混凝土孔隙率。第三是通过适当掺入减水剂，减少混凝土用水量，使水充分分散，加速水化，增加水化产物。第四是通过掺用膨胀剂提高混凝土密实度，提高抗渗性。本发明的钢管拱用混凝土具有自密实性，这种自密实混凝土具有高流动性、均匀性和稳定性，浇筑时无需外力振捣，能够在自重作用下流动并充满模板空间。其中适量减水剂的使用实现增大混凝土坍落度的目的，有效改善新拌制混凝土的和易性，改善混凝土拌合物的流变性能，使其更加容易被泵送至指定地点，有利于混凝土与钢管壁的结合，提高粘结性。本发明提供的钢管拱用混凝土，在保证混凝土密实度的同时，还保证了混凝土与钢管内壁的紧密结合，通过适量膨胀剂的使用在提高混凝土密实度、提高抗渗性的同时，提高混凝土与钢管壁的挤压力，提高混凝土与钢管的摩擦力，进而提高粘结性。一、本发明的钢管拱用混凝土的具体实施例，用量单位“kg/m3”表示每立方米混凝土中相应原料的质量。实施例1本实施例的钢管拱用混凝土，由以下用量的原料制成：水泥392kg/m3，粉煤灰63kg/m3，矿粉32kg/m3，膨胀剂53kg/m3，砂子758kg/m3，碎石965kg/m3，减水剂7kg/m3，水151kg/m3。将水泥、粉煤灰、矿粉、膨胀剂、砂子、碎石在搅拌机中进行干混，得到混合粉；将减水剂和水混合，得到混合液；将混合液和混合粉在搅拌机中混匀，即得。实施例2本实施例的钢管拱用混凝土，由以下用量的原料制成：水泥438kg/m3，粉煤灰71kg/m3，矿粉36kg/m3，膨胀剂59kg/m3，砂子713kg/m3，碎石944kg/m3，减水剂7.9kg/m3，水151kg/m3。实施例3本实施例的钢管拱用混凝土，由以下用量的原料制成：水泥353kg/m3，粉煤灰57kg/m3，矿粉29kg/m3，膨胀剂48kg/m3，砂子799kg/m3，碎石977kg/m3，减水剂6.3kg/m3，水151kg/m3。钢管拱用混凝土实施例2和实施例3中的混凝土的制备方法与实施例1一致。二、本发明的钢管混凝土拱桥的具体实施例实施例4本实施例的钢管混凝土拱桥，包括桥座和连接在桥座上的拱肋，拱肋为钢管混凝土结构，包括截面为哑铃型的钢管和填充在钢管内的混凝土，钢管包括上弦管1、下弦管3和连接在上弦管1、下弦管3之间的平行间隔设置的缀板2(如图1所示)，混凝土为实施例1的钢管拱用混凝土水化硬化而成。在拱肋浇筑时，向上弦管1、下弦管3、相对缀板2内浇筑混凝土，再经水化硬化，即可形成钢管混凝土拱肋结构。实施例5-6实施例5-6的钢管混凝土拱桥，与实施例4的区别在于，分别使用实施例2、实施例3的混凝土进行拱肋的浇筑。三、实验例实验例1本实验例检测混凝土的扩展度和含气量，相关检测项目依据gb/t50080-2002《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》的规定进行，结果如表1所示。表1混凝土的扩展度和含气量测试结果表1中，水胶比中的“胶”为水泥、粉煤灰、矿粉、膨胀剂的质量之和。校正系数的含义见《普通混凝土配合比设计规程》。由表1可知，实施例的混凝土的初始扩展度为660-730mm，1h扩展度为630-700mm，表现出良好的和易性。含气量不大于2.9％，为制备高密实度混凝土提供了良好条件。实验例2本实验例检测混凝土的抗压强度和弹性模量，抗压强度和弹性模量的检测所依据的标准为gb/t50081-2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》，结果如表2所示。表2混凝土的抗压性能和弹性模量测试结果由表2的结果可知，实施例的混凝土的7d抗压强度达到48.7-57.1mpa，28d抗压强度达到59.7-67.2mpa，7d弹性模量达到35.7-37.5gpa，28d弹性模量达到41.1-43.8gpa，抗压强度及弹性模量指标均处于较高水平。实验例3本实验例检测混凝土的电通量和56d收缩率，电通量和56d收缩率的检测所依据的标准为tb10005-《铁路混凝土结构耐久性设计规范》，结果如表3所示。表3混凝土的电通量和收缩率测试结果实例编号56d电通量(c)56d收缩率(10-6)实施例1673288实施例2659257实施例3542383由表3的结果可知，实施例的混凝土的56d电通量达到542-673c，表现出良好的抗水和离子渗透能力。56d收缩率达到257-288×10-6，表现出良好的抗收缩性。综合以上实验，本发明的钢管拱用混凝土满足以下要求：c50强度等级；扩展度660-755mm；56d电通量＜1000c；含气量＜2.5％；56d收缩率≤400×10-6；弹性模量≥35.5gpa；总碱含量≤3.0kg/m3；氯离子总含量不大于胶凝材料总量的0.06％(预应力)；so3含量不大于胶凝材料总量的4.0％。实验例4本实验例对钢管拱用混凝土实施例1中的混凝土的实际工程应用进行说明。新建铁路徐宿淮盐线徐洪河特大桥采用预应力混凝土连续梁与钢管混凝土加筋拱肋组合结构体系，主梁采用预应力混凝土连续梁，横截面为单箱双室截面；拱轴线采用二次抛物线，跨径l＝200m，矢高f＝40m，矢跨比为1/5。主桥设置两道拱肋，拱肋采用外直径φ＝1200mm，壁厚δ＝24mm的钢管混凝土哑铃型截面，上下两钢管中心距为2.0m，拱肋截面全高为3.2m，钢管内灌注c50自密实混凝土(混凝土实施例1中的混凝土)。通过对钢管拱进行超声无损检测，全桥共抽检12处，每处代表长度为上弦管内、下弦管内、相对缀板内混凝土各3m，结果如图2-图4所示。通过声速幅度实测数据分析，判断混凝土匀质性、密实性较好，与钢管内壁的结合性好，无可疑点，未发现明显缺陷。工程应用表明，针对哑铃型截面形式的钢管，采用实施例的混凝土可有效提高混凝土与钢管内壁的结合性能。灌注过程中，混凝土的和易性好、可泵性好、无沁水现象，硬化后的混凝土的密实度好，与拱肋内壁面的结合紧密，满足了该特大桥在t2环境(室外)下设计使用年限100年的应用要求。当前第1页1 2 3
技术特征：
1.一种钢管拱用混凝土，其特征在于，由以下用量的原料制成：水泥353-438kg/m3，粉煤灰57-71kg/m3，矿粉29-36kg/m3，膨胀剂48-59kg/m3，砂子713-799kg/m3，碎石944-977kg/m3，减水剂6.3-7.9kg/m3，水151kg/m3。
2.如权利要求1所述的钢管拱用混凝土，其特征在于，由以下用量的原料制成：水泥392kg/m3，粉煤灰63kg/m3，矿粉32kg/m3，膨胀剂53kg/m3，砂子758kg/m3，碎石965kg/m3，减水剂7kg/m3，水151kg/m3。
3.如权利要求1或2所述的钢管拱用混凝土，其特征在于，所述砂子的细度模数为3.0-2.3。
4.如权利要求1或2所述的钢管拱用混凝土，其特征在于，所述碎石的粒径为5-20mm。
5.如权利要求4所述的钢管拱用混凝土，其特征在于，所述碎石由粒径不大于10mm的小粒径碎石和粒径大于10mm的大粒径碎石组成，小粒径碎石和大粒径碎石的质量比为2:8。
6.一种钢管混凝土拱桥，其特征在于，包括桥座和拱肋，所述拱肋为钢管混凝土结构，包括截面为哑铃型的钢管和填充在钢管内的如权利要求1-5中任一项所述的钢管拱用混凝土。
技术总结
本发明涉及一种钢管拱用混凝土及钢管混凝土拱桥。该钢管拱用混凝土由以下用量的原料制成：水泥353‑438kg/m3，粉煤灰57‑71kg/m3，矿粉29‑36kg/m3，膨胀剂48‑59kg/m3，砂子713‑799kg/m3，碎石944‑977kg/m3，减水剂6.3‑7.9kg/m3，水151kg/m3。本发明提供的钢管拱用混凝土，通过调配膨胀剂在混凝土胶凝材料中的用量，配合砂子与碎石的合适比例，并结合减水剂和水的合适量的添加，制成兼顾适宜膨胀性能和较高强度的钢管拱用混凝土，可以满足钢管拱用混凝土与钢管内壁的紧密结合要求，降低钢管拱的施工缺陷，提高钢管拱的使用寿命。
技术研发人员：贾宏宇;张政伟;王海舰;雷啸;刘敬南;张留;刘小敏;梁斌
受保护的技术使用者：中铁十五局集团第一工程有限公司
技术研发日：.11.13
技术公布日：.01.17
