金塘大桥高性能海工混凝土配合比设计及应用.pdf

文章编 号 ：1 0 0 7 0 4 6 X( 2 0 1 0 ) 0 3 0 0 2 9 0 3 应用研 究 金塘大桥高性能海工混凝土配合比设计及应用 De s i g n o f Hi g h - P e r f o r ma n c e Ma r i n e C o n c r e t e Mi x Ra t i o a n d I t s a p p l i c a t i o n s i n J i n t a n g B r i d g e 黄演忠 ，郑伍海 ，李书惠 ( 广东省长大公路工程有限公 司，广州 5 1 1 4 4 ) 摘要 ： 高性能 海工 混凝土 在海 洋环境 桥 梁工程 中的技 术 应用 尚在探 索阶段 ，通过 舟 山 大陆连 岛工程金 塘跨 海大桥 I合 同段 施 工实例 ，对 高性能 海工 混凝 土的桩 基及 承 台配合 比设计 和施 工应 用进行 阐述 和探 讨 。 关键 词 ： 金塘 大桥 ；海 工混凝 土 ；设 计 ；应用 ；高性 能 混凝 土；耐 久性 中图 分 类号 ：TU5 2 8 3 文 献 标 识码 ：A Abs t r ac t ：Ap pl i c a t i o n o f h i g h pe r f or m a n c e m a r i n e c onc r e t e i n m a r i ne e nv i r o nme nt b r i d ge e ng i n e e r i n g i s s t i l l i n t he e x pl o r a t o r y s t a g e Th r o u g h t h e c a s e o f t h e f i r s t c o n t r a c t s e c t i o n o f J i n t a n g Cr o s sS e a Br i d g e i n Z h o u s h a n ma i n l a n d c o n n e c t i n g p r o j e c t ， t h e d e s i g n of m i x r a t i o o f h i g h pe r f o r m a n c e m a r i n e c o nc r e t e f o r pi l e a nd t h e pi l e c a p a n d i t s c o ns t r u c t i o n a r e d e s c r i b e d a nd d i s c u s s e d Ke ywo r ds ：J i n t a n g Br i d ge ； m a r i n e c on c r e t e ； de s i g n； a p pc a t i on 0工程概况 金塘大桥是宁波通往舟山的跨海大桥 。全长 2 6 5 4 k m， 其中跨海部分长 1 8 2 7 k m 。工程全线采用四车道高速公路 标准建设 ，设计行车速度 1 0 0 k m h ，结构设计使用年限为 1 0 0年。 I 合同段起讫桩号为 K 2 8 + 9 4 8 K 3 0 + 7 1 5 ，全长 1 7 6 7 m，包括 ：东通航孔桥 、金塘侧引桥 、东通航孑 L 、 西侧非通航孔 6 m 5 0 m连续梁桥。 该工程施工气候条件恶劣，水文、地形 、地质情况复 杂。环境腐蚀类型为类，海水氯化物弓 l 起钢筋锈蚀的近 海或海洋环境 ，作用等级从中等程度 ( c级 )至极端严重 程度 ( F级)。影响本工程混凝土结构耐久性最主要的问 题之一就是 c l 一 渗入混凝土引起钢筋腐蚀，从而导致结构 受损。因此，本工程中所用的混凝土必须是抗离子渗透、 体积稳定 、抗裂性能好的耐久性海T混凝土。 1海工混凝土配合比主要技术性能指标及设计路线 1 1主要技术性能指标及要求 混凝土的强度等级及氯离子扩散系数指标见表 1 。 钻孔桩、承台浇筑人模坍落度为 1 8 0 2 2 0 m m，混 凝土出机后 2 h坍落度不小于 1 6 0 m m，混凝土初凝时间 1 6 h ；支座垫石浇筑入模坍落度为 1 6 0 2 0 0 m m，混 凝土出机后 2 h 坍落度 1 2 0 m m，混凝土初凝时间 7 h 。 表 1 混凝土强度等级及氯离子扩散系数 混凝土水胶比和胶凝材料用量范嗣见表 2 。 表 2 混凝土水胶比和胶凝材料用量范围 1 2 高性能海工混凝土设计路线 在本 l ： 程海工混凝土中最关注的是怎样提高混凝土的 高耐久和耐腐蚀性能问题。参照国内外跨海大桥，提高混 凝土的耐久性和耐腐蚀性能有以下几方面： ( 1 ) 在胶凝材料中，适当降低水泥用量，增加活性矿 物掺和料用量。其目的是 ：改善混凝土中细微颗粒的级配， 提高浆体和界面的密实性 ；改善混凝土拌和物施工性能 ； 3 2 0 1 0 粉煤灰 2 9 降低混凝土内部由于水泥水化放热而产生的温升，防止混 凝土开裂；改善混凝土胶凝材料的组分，提高抵抗环境中 化学介质腐蚀的能力；调整混凝土强度的发展。 ( 2 ) 采用不同以往普通混凝土配比的水胶比，尽可 能降低混凝土单方用水量，以减少混凝土的毛细孑 L 通道， 提高混凝土的密实性、高尺寸稳定性和良好工作性。 ( 3 ) 使用高效减水剂，在减少单方用水量的同时提高 新拌混凝土的黏聚性、_T 作性和施T可行性。 1 2 1原材料 ( 1 ) 水泥：安徽海螺集团宁国水泥厂生产的海螺牌 P I I 4 2 5 R硅酸盐水泥，比表面积 3 6 1 m k g ， 二氧化硫 ( S 0 ， ) 含量2 2 2 ， C 3 A含量 7 8 0 。 ( 2 ) 粉煤灰江苏镇江谏壁电厂生产的苏源牌 I 级 粉煤灰，细度 8 8 0 ， 烧失量 2 1 0 ，需水量比9 4 ，三 氧化硫 ( S O ， ) 含量 0 4 6 。 ( 3 ) 矿粉：浙江余姚明峰建材有限公司生产的 $ 9 5 级矿粉，比表面积 4 3 2 m k g ， 密度 2 9 g c m ，流动度比 1 0 0 ， 含水量0 2 0 ，三氧化硫 ( s 0 ) 含量 0 0 3 ， 氯离 子含量 0 0 1 2 ， 烧失量 1 3 ， 活性指数 7 d 7 6 ， 2 8 d 1 0 0 。 ( 4 )粗集料 ：舟山凯旋门石厂 ，5 1 0 m m和 1 0 ( 2 2 5 m m 两种粒径进行掺配，配制成 5 2 5 m m的连续级配， 表观密度 1 5 3 g e ra ， 空隙率 4 2 ， 压碎值指标 6 0 0 ，针 片壮含量 7 0 0 ，含泥量 0 4 0 ( 5 ) 河砂；福建闽江砂，细度模数 2 6 8 ，表观密度 2 6 0 g c m ， 堆积密度 1 5 9 g c m ， 含泥量 0 4 0 。 ( 6 ) 外加剂：江苏博特新材料有限公司生产的J M P C A(I) 混凝土超塑化剂，减水率 2 5 。 ( 7 ) 阻锈剂：广州西卡建筑材料有限公司S i k a 9 0 1 。 ( 8 ) 水：饮用水 ， 各项指标均符合海工混凝土拌合用 水要求。 1 2 2海工混凝土配合比设计 本工程参考湛江海湾大桥、杭州湾跨海大桥等特大桥 梁的配合比设计和实际施工经验总结，并结合 金塘大桥 海工混凝土耐久性专项技术规程 海港工程施工规范 和相关的配合比设计规范要求进行反复试配试验，配制出 符合本工程特点的高性能海工混凝土配合比。基本设计路 线如下：根据经验确定基准配合比一根据正交设计配制混 凝土试件一结合海工混凝土设计指标要求选择最佳配合比 一施工应用和信息反馈一高性能海工混凝土配合比优化。 ( 1 ) 混凝土配合比设计见表3 。 表 3 混凝土配合比设计 霉 部 位 强 度 等 级 坍 落 度 ，珈 m 扩 展 度 ，m m 凝 结 时 问 h 84 d 氯 离 子 扩 散 系 数 2 8 d 抗 压 强 度 M Pa 初 凝 时 间 终 凝 时 间x 10 r d s 2海工混凝土在工程施工中的应用及施工过程控制 2 1海工混凝土配合比在工程施工上的应用 2 1 1桩基 配合比 l 在金塘大桥 I 合同段侧引桥桩基施二 【 使用， 共灌注桩基 1 3 6条。从水下桩基灌注的施工过程来看，在 Q coAL ASH 3 2 0 1 0 7 昆 凝土施工过程中，混凝土泵送的泵压与常规泵送混凝土 相当，混凝土工作性能、硬化混凝土力学性能以及耐久性 指标的测定，包括混凝土抗氯离子渗透性、开裂性能等的 对比试验均符合海工混凝土的各项质量指标和技术要求。 混凝土的和易性好，施工快捷，而且混凝土的凝聚性和流 动性特别好。 2 1 2承台 配合比4在东通和非通两施工段海上大体积承台施工， 共浇筑了 1 0 个承台，混凝土浇注顺利，在随后进行 的温 控措施保障下 ，承台没有 出现裂纹。 由于承台海工混凝 土配合比掺人了优质掺合料，降低了入模温度，削弱了混 凝土温度峰值，推迟了混凝土达到温度峰值的时间， 缩小 了结构内外部混凝土温差，将混凝土温差控制在一个合适 的范围内。另外施工严格按照施工技术规范要求进行 ，做 好了冬夏季施工温控措施，混凝土养护及时到位，降低了 承台混凝土开裂的几率，使承台外观美观平整，色泽均匀。 在海工混凝土各工程实体浇筑过程中，按规定现场取 样、成型和养护，并按规范要求，完成了海工混凝土抗压 强度和氯离子渗透性试验，以质量评定标准的要求，进行 海工混凝土质量评定， 本合同段海工混凝土的强度和氯离 子渗透指标均高标准地满足了规范要求，质量达到优良， 其技术指标统计见表 5 。 表 5 全桥海工混凝土技术指标统计一览表 从表 5 统计的数据看出，本合同段海工混凝土的施工 质量均符合设计和规范要求，标准差及氯离子渗透系数都 在控制范围内， 较大幅度地满足了规范要求 ， 说 明了在海 工混凝土的技术管理和施工应用上，本工程是成功的。 2 2 海 工混凝土施 工过程控 制 高性能海工混凝土的质量控制是一个严格的系统工程 ， 它与混凝土原材料质量、混凝土的搅拌、施工控制和养护 都有密切的关系，在金塘大桥的施工中，对海工混凝土的 质量进行了严格控制。 2 2 1原材料控制 海工混凝土对原材料的质量要求高，在使用过程中加 强了对原材料的检测，提高了原材料的抽检频率，特别是 对粗细集料的含泥量控制，一定要严格 。 2 2 2搅拌控制 海工混凝土搅拌时间比普通混凝土的时间长， 搅拌时 间对混凝土的和易性有影响，特别是对含气量影响很大， 海工混凝土对单位用水量特别敏感，用水量稍微增多，就 容易发生混凝土离析 ，所以对混凝土单位用水量必须严格 控制。否则海工混凝土的强度 、耐久性和外观质量是很难 保证的： 2 2 3施工现场控制和养护 海工混凝土在设计中掺入了大量的掺合料，水化速度 比较慢 ，且后期水化需要一些水来完成发应。在混凝土浇 筑后 ，应对海工混凝土实施长期有效的保湿养护措施。另 外海工混凝土普遍是水泥用量较低 ，早期强度低，后期强 度高，对养护时间控制要求高。 3结 语 通过对金塘大桥高性能海工混凝土配合比的设计研究 和施工实践 ，积累了我们对海工混凝土的技术经验和应用 水平，使我们在高性能海工混凝土配合比设计和使用技术 上有了更深地认识和提高。这些年来 ，在海工混凝土上成 功的技术实践经验 ，为工程技术人员研究高性能海工混凝 土提供一种新思路和借鉴。 ( 1 ) 高性能海工混凝土配合比设计是区别于以往普 通混凝土配合比设计的一个新课题。但我们可以尝试用普 通混凝土的理念去对待高性能海工混凝土的新问题。 ( 2) 高性能海工混凝土的施工应用和质量控制是一 个严格的系统工程，各环节必须紧紧相扣 ，管理措施到位。 参考文献 1 1陈肇元 混凝土结构耐久性设计与施工指南【 M 中国建筑工业出版社 2 0 0 4 ( 5 ) f 2 陈儒发， 李书惠， 林海 大掺量粉煤灰混凝土存海工桩基中的应用 J 】 公 路， 2 0 0 5 ( 4 ) 3 】李书惠， 肖文 粉煤灰高性能混凝土的应用 J 施工技术， 2 0 0 5 ( 2 ) 4 】蒋军辉， 李书惠，林海， 高超 大体积海工混凝土配合比的研究与应用 J 公路。 2 0 0 6 ( 6 ) 【 5 李 节惠， 林江辉 高性能外加剂在海工混凝土中的应用与研究【 J 】 新型 建筑材料， 2 0 0 6 ( 1 ) 6 】周光俊 高性能混凝土在金鼓江特大桥工程中的应用【 J 沿海企业与科 技， 2 0 0 7 ( 4 ) ， 7 黄鹏 1 s ， 郑建岚 自密实高性能混凝土配合比设计方法【 c 】 第九届全国 结构工程学术会议论文集第 1 卷， 2 0 0 0 8 】王国杰， 郑建岚 c 5 o C 6 0 粉煤灰 自密实高性能混凝土配合比试验研究 中国力学学会 收稿 日期： 2 0 1 0年 1 月 5日 3 2 0 1 0 粉煤灰 3 1