高性能混凝土在温福铁路宁德特大桥中的应用.pdf
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1、5 4 桥梁检测与加固 2 0 0 9 年第 2 期 高性 能混凝土在 温福铁路宁德特大桥 中的应 用 文 成海 ( 中铁大桥局集团第二工程有限公司, 江苏 南京 2 1 0 0 1 5 ) 摘 要:结合温福铁路宁德特大桥工程, 通过分析机 理, 优选原材料, 改善混凝土的耐久性、 强度、 工作性和经济 性, 精心组织 , 精心施工, 取得较好的效果。 关键词: 混凝土桥; 高性能混凝土; 耐久性; 施工设计 1 概述 温福铁路( 福建段) 宁德特大桥设计速度 2 0 0 2 5 0 k m h , 使用寿命 1 0 0年; 地处海水 区严重腐蚀 环境 , 环境作用等级为氯盐环境 L 2 L
2、3 级 、 化学侵 蚀环境 H2 级 。结构耐久性要求高 , 因此采用高性 能耐久 ( 防腐蚀) 混凝土。 2 高性能耐久混凝土配合比设计原则 2 1 选用优质的原材料 2 1 1 水泥 水泥过细, 水泥熟料 中 C 。 A含量过高 , 将导致 水泥的水化速度过快 , 水化热过于集 中释放, 表现为 混凝土的收缩增大、 内外温差偏大 、 抗裂性下 降, 对 混凝土耐久 性不 利。因此 , 应对 水 泥 比表 面积及 C 。 A含 量 加 以 限制 。要 求 水 泥 比表 面 积 3 5 0 m。 k g ; C 。 A 8 0 。水泥中的碱含量过高不仅容 易引发混凝 土的碱一骨料反应, 而且增
3、加混凝土的 开裂倾 向。不宜采用碱含量过高的水泥 , 要求碱含 量4o 0 6 。宁德特大桥选用江苏双龙集团有限公 司的 P O 4 2 5级水泥, 技术指标符合要求。 2 1 2 掺和料 采用烧失量大的粉煤灰配制的混凝土工作性能 差 ( 烧失量大意味着含碳量大 , 从而需水量大导致坍 落度损失大 、 不易捣实) , 强度效应差 ( t a特兰效应降 低) , 耐久性差 t i f f 孔 固化和致密效应降低 ) 。因此 , 对粉煤灰的烧失量应予 以重点控制 , 而对于细度不 必过于苛求 。 在混凝土中掺入矿渣能增加耐久性 , 矿渣越细 , 活性越高 , 收缩也随矿渣细度的增加而增加 , 所以
4、太 细了也不好 。从减少 昆凝土收缩开裂的角度出发 , 磨细矿渣的比表面积以不超过 5 0 0 m k g为宜 , 最 好不超过 4 5 0 r n k g 。现在选用的矿渣 比表面积在 4 0 0 m k g左右 。所 以, 考虑采用双掺( 即矿渣和粉 煤灰) 的办法 , 利用二者的细度和活性差异使二者起 到互补作用。宁德特大桥选用的粉煤灰是漳州后石 电厂 F类 I级灰 ; 选用的矿渣是福州新丰建材有限 公司的 $ 9 5 级 。技术指标满足要求 。 2 1 3 骨料 细骨料选用级配合理 、 质地均匀坚 固、 吸水率 低、 空隙率小的洁净天然 中粗河砂 。各项指标均符 合耐久混凝土用细 骨料
5、 要求 。粗骨料选用级配合 理、 粒形 良好、 质地均匀坚 固、 线膨胀系数小的洁净 碎石 。在运输和装卸过程中, 其级配可能发生变化 。 为了确保骨料具有 良好的级配 , 采用多级配石, 如采 用二级配石或三级配石。 宁德特大桥采用 5 1 6 mm 和 1 6 3 1 5 mm 的二级配碎石配制 C 5 0以下级别的混凝土, 而 C 5 0 以上的混凝土用碎石是 5 1 6 mm 和 1 0 2 0 mm 的二级配碎石。使用过程 中对粗 骨料实行分级采 购、 分级存贮 、 分级计量 , 配合 比试配时再确定各级 配碎石 的具体用量 , 以使骨料具有尽可能小的空隙 率 , 从而降低混凝土的胶
6、凝材料用量 。骨料的坚 固 性及有害物含量对混凝 土的耐久性影响较大, 对骨 料中有机物、 云母、 轻物质 、 氯离子含量 等做 了严格 限制 。水、 混凝土中的碱 、 活性骨料是发生碱 一骨料 反应的 3个必要条件, 缺一不可 。为预防混凝土发 生碱一骨料反应 , 选用非碱活性骨料。宁德特大桥 选用的碎石是温福铁路霞浦盐 田隧道洞渣 ; 选用的 砂是福安赛岐河砂 。技术指标满足要求。 粗骨料的最大公称粒径不宜超过混凝土保护层 厚度的 2 3 , 且不得超过钢筋最小间距的 3 4 。配制 C5 0及 以上混凝土时 , 粗骨料最大公称粒径 ( 圆孔) 不应大于 2 5 mm。其松散堆 积密度 应
7、大于 1 5 0 0 收稿 日期 :2 0 0 9 一O 3 一O 9 作者简介 :文成海 ( 1 9 7 4 一) , 男 , 高级工程师, 1 9 9 7年毕业于武汉 工业大学无机非金属材料专业 , 工学学士 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 3 期 高性 能混凝土在温福铁路宁德特大桥 中的应用 5 5 k g m。 , 紧密空隙率宜小于 4 0 , 吸水率应小于 2 ( 1 1 于干湿交替或冻融破坏环境条件下的混凝土应 小于 1 ) 。当粗骨料为碎石时, 碎石 的强度用岩石 抗压强度表示 , 且岩石抗压强度与混凝 土强度等级 之 比不应小于 1 5
8、。施工过程 中碎石 的强度 可用压 碎指标值进行控制 。 2 1 4 b 3 I I 剂 b J 3 l 剂应采用减水率高 、 坍落度损失小、 适量引 气 、 能明显提 高混凝 土耐久性且质量 稳定 的产 品。 外加剂的性能品质 、 匀质性和与水泥 的相容性是成 功配制高性能混凝土的基本条件。混凝土中掺入少 量引气剂后 , 就能使每方混凝 土中引人数千亿个微 小气泡 , 使混凝土的抗冻融性能大大提高。引气剂 不仅能减少混凝土的用水量, 降低泌水率 , 更重要的 是混凝土引气后 , 水在拌合物 中的悬浮状态更加稳 定, 因而可以改善骨料底部浆体泌水 、 沉陷等不 良现 象。经过对多厂家和多 品种
9、的外加剂进行筛选 , 选 用福1 + 1 1 t 先工程材料 有限公司生产 的聚羧酸系列 C X一8型。该外加剂通过铁道部质量监督检测 中 心铁建所和福建省工程质量检测中心等权威部门的 技术鉴定 , 可确保t l - 3 O 3 剂的质量和使用安全性。 2 1 5 拌合水 拌合水 的碱含量是新增要求 , 主要是 为了控制 混凝土的可溶性总碱含量 。宁德特大桥拌合水符合 表 1 的技术要求_ 1 j 。 2 2 选用较低的水胶 比和较少的胶凝材料 胶凝材料主要是满足混凝土工作性和胶结强度 的需要 , 过高的胶凝材料用量, 不仅可使混凝土开裂 趋势增大 , 而且可能造成混凝土的泛浆分层 , 对混凝
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