聚丙烯纤维在杭州湾大桥海工混凝土中的应用.pdf
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1、全国中文核心期刊 斩 建巍 中 国 科 技 核 心 期 刊 聚丙烯纤维在杭州湾大桥 海工混凝土【 l 】 响应用 陈翠苹, 高超 ( 广东省长大公路工程有 限公司 , 广东 广州5 1 1 4 3 1 ) 摘要: 海工混凝土内部结构密实, 具有强度高、 抗氯离子渗透能力强和耐久性好等特点。但早期抗拉强度不高, 甚至比同龄期 普通混凝土强度低。 在斜拉桥主塔结构应力易集中的变异截面或结构突变处容易产生裂缝, 影响工程结构的耐久性。 结合杭州湾大 桥施工实践 , 对施工配合 比设计进行大胆尝试 , 在海工混凝土 配比中掺加 了聚丙烯 纤维 , 既实现 了海 工混凝 土裂缝控制 的 目标, 又 达到
2、 了海工混凝土耐久性要求 。 关键词: 杭州湾大桥; 聚丙烯纤维; 海工混凝土; 主塔施工; 应用 中图分类号: T U 5 2 8 5 7 2 ; U 4 1 4 1 8 文献标识码: B 文章编号: 1 0 0 1 7 0 2 X( 2 0 1 2 ) 1 2 0 0 5 2 0 3 Ap p l i c a t i o n o f p o l y p r o p y l e n e fi b e r s i n t h e Ha n g z h o u b a y b r i d g e m a r i n e c o n c r e t e C HEN C u i p i n g, G
3、 A 0 C h a o ( Ch a n g Da Hi g h w a y En g i n e e ri ng Co L t d , Gu a n g z ho u 5 1 1 4 3 1 , Gu a n g d o n g , C h i n a ) Ab s t r a c t : Ma ri n e c o n c r e t e i n t e r n a l s t r u c t u r e i s d e n s e , S O i t h a d h i g h s t r e n g t h a n d r e s i s t a n c e t o c h l o
4、ri d e i o n p e n e t r a t i o n a b i l i t y, a n d g o o d d u r a b i l i t y B u t t h e e a r l y t e ns i l e s t r e n gth i s n o t h i g h, e v e n l o we r t h an n o r ma l c o n c r e t e s t r e n g t h S t r u c t u r a l s t r e s s i s e a s y t o f o c u s o n t h e v a ria t i o
5、 n o f C R O S S s e c t i o n o r s t r u c t u r a l mu t a t i o n s i n t h e C a b l e - s t a y e d b ri d g e T he s t ruc t u r e i s p r o n e t o c r a c k, t h u s a f f e c t i n g t h e d u r a b i l i t y o f t h e p r o j e e t T h i s p a p e r i n c o mb i n a t i o n wi t h t h e c
6、 o n s t r u c t i o n p r a c t i c e o f t h e H ang z h o u B a y B ri d g e , t h e c o n c r e t e c o n s t r u c t i o n mi x w i t h t h e d e s i g n o f a b o l d a t t e mp t , t h e ma r i n e c o n c r e t e mix e d wit h t he p o l y p r o p y l e n e fib e r wa s fi r s t t i me i n t
7、 h e d o me s t i c , n o t o n l y t o a c h i e v e t h e g o a l o f ma rin e c o n c r e t e c r a c k c o n t r o l , b u t als o t o a c h i e v e t h e d ur ab i l i t y o f ma r i n e c o n c r e t e r e q u i r e me n t s Ke y wor ds : Ha ng z h o u Ba y Brid g e ; p o l y p r o p y l e n e
8、 fib e r ; ma ri n e c o n c r e t e: ma i n t o we r c o ns t ruc t i o n ; a p p l i c a t i o n 海工混凝土抗氯离子渗透能力强、 内部结构密实, 具有极 高的强度和耐久性。但早期抗拉强度低, 由于应力集中, 桥梁 结构变截面部位容易出现裂缝, 在施工过程中, 海工混凝土比 普通混凝土更容易出现裂缝。 为解决这个问题, 首先要提高海 工混凝土的早期抗拉强度。 在普通混凝土中掺加聚丙乙烯纤维已有成熟的设计理论 和施工应用, 可以提高普通混凝土早期和2 8 d 抗拉强度。为 此, 提出了在海工混凝土中
9、尝试掺加聚丙烯纤维的构思。 海工 混凝土掺加聚丙烯纤维后,配比设计及工作性能将会发生什 么变化,及能否满足本工程海工混凝土中最关键的抗氯离子 抗渗性指标要求。 本文以 杭州湾大桥工程主 塔施工为出 发点, 通过试验数据和施工应用,来说明聚丙烯纤维在海工混凝土 应用上的一些问题。 收稿 日期: 2 0 1 2 0 4 2 0 作者简介 : 陈翠苹, 女 , 1 9 8 2年生 , 广东五华人 , 助理工程 师, 主要从 事特大型桥梁工程施工技术研究与管理工作 。通讯 作者:高超 , E ma i l : g a o c h a o 2 0 0 04 1 2 6 C O B 。 5 2 新型建筑材
10、料 2 0 1 2 1 2 1 聚丙烯纤维混凝土特性 聚丙烯纤维具有耐化学腐蚀性强、抗拉强度高、加工性 好、 质 轻、 蠕变收 缩小、 价 格较低的 特点, 在低掺 量下 对混凝土 的抗裂、 增韧效果显著等优良的技术经济性能, 在桥梁工程防 裂和抗裂施工实践中得到越来越广泛的应用。 大量室内 试验 和工 程实践证明, 聚丙烯纤维普 通混 凝土 能够抑制塑性收缩裂缝、显著提高普通混凝土的抗拉及抗折 弯强度, 具有较好的耐老化、 抗冻融性和抗渗性口 I 。 2 工程概况 杭州湾大桥全长3 6 k m ,北航道桥为主跨4 4 8 m的钻石 型 双塔空间 双索面五跨 连续钢箱梁斜拉 桥, 主 塔总 高
11、为1 7 8 8 m , 两主塔施工设计图为B 1 0 和B 1 1 主墩, 主塔是斜拉桥最主 要的受力结构, 对质量要求很高。塔座、 上中下塔柱和横梁组 成, 塔柱采用空心薄壁断面, 下塔柱高4 0 2 m , 壁厚 1 0 m ; 中 塔柱高9 5 5 m , 壁厚0 8 I11 ; 上塔柱高3 8 1 m , 顺桥向壁厚1 2 m ,横桥向壁厚O 8 m 。塔柱下设置圆端台形塔座, 上部尺寸为 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 陈翠苹, 等: 聚丙烯纤维在杭州湾大桥海工混凝土中的应用 3 3 5 m x l 5 m, 下部尺寸为3 8 5 m x 2 0 m
12、, 厚2 _ 5 m 。 主塔混凝土设计等级为C 5 0 海工混凝土, 塔柱共分4 3 个 节段进行混凝土浇注施工, 采用液压自爬模节段施工工艺, 下 塔柱第1 节段与塔座相连, 塔座与下塔柱施工间歇较长, 受海 工混凝土龄期、 早期强度及其本身薄壁结构的影响, 结构在拆 模后, 易出现裂缝, 另外, 中塔柱壁厚最薄, 也易出现裂缝。上 述易裂部位, 可在海工混凝土中掺入聚丙烯纤维。 3 气候特点 杭州湾地区属南亚热带季风气候, 温湿多雨, 是重大灾害 天气多发地带。该区年平均气温 1 6 左右, 1 9 4 9 2 0 0 0年共 有 1 3 3 个影响台风;全年平均风速3 m s ,年平均
13、大风日数 1 6 3 d , 年均降雪日数9 7 d 。杭州湾大桥海域风速大、 周期长 的 气候特点, 既不利于混凝 土正 常施工, 也不利于混凝土的 水 化和早期强度的增长, 当混凝土硬化拆模后, 如果遇上不良的 气候, 由于暴露面积广, 混凝土更容易收缩, 出现混凝土裂缝。 4 聚丙烯纤维海工混凝土应用 国家对海工混凝土没有明确定义, 一般认为, 海工混凝土 是海洋工 程所用, 也称海洋混凝 土。 海工混凝土是高 工作性、 高耐久 性的 高 性能混 凝土。 经常 受到海 水浪花 溅击的结 构所 用 混凝土都属海工混凝土,海工混凝土由于掺入较多磨细掺合 料, 早期强度低, 对于工期紧张需要快
14、速拆模的结构部位施工 来说, 需要引入一种材料, 来提高海工混凝土的早期抗拉强度。 杭州湾大桥所有部位混凝土均为海工混凝土,在南航道 主塔第 1 节施工中出现了不同程度的裂缝,经分析为温度和 收缩应力所致; 在北航道施工中, 我们按照主 塔塔 座和 塔柱 模 型制模, 用不掺纤维的主塔配比进行试打, 拆除模板后, 混凝 土也出现了裂纹, 南北方向共计4 条。 由于聚丙烯纤维对混凝土具有增强作用刚 , 拟在海工混凝 土中掺入聚丙烯纤维, 研究掺加聚丙烯纤维后海工混凝土的抗 拉强度是否有所提高, 混凝土工作性是否满足施工要求, 以解 决杭州湾大桥北航道主塔变截面处海工混凝土的抗裂性问 题。 5 配
15、比设计 5 1 原材料 杭州湾大桥 合同段混凝土所采用的各种原 材料均为 业 主招标采购, 各标号混凝土所用原 材料均相同, 其品 种、 规格 和来源如下圆 : 砂: 来自 福建闽 江砂场, 中 砂, 细度模 数2 6 3 、 含泥 量0 8 、 表观密度2 6 4 g c m ; 碎石: 产地宁波北仑, 5 2 5 m m连续级配, 压碎值 5 3 、 含泥量0 4 、 针片状颗粒含量4 8 、 表观密度2 6 3 g e ra 。 ; 水泥: 安徽海螺牌P I I 4 2 5 水泥, 3 d 、 2 8 d 抗压强度分别 为3 2 0 、 5 2 8 M P a ; 矿粉: 上海宝田矿粉,
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