深圳沿江高速公路大体积承台海工混凝土设计与应用.pdf
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1、2 0 1 3年第 2期 广 东 公 路 交 通 G u a n g D o n g G o n g L u J i a o T o n g 总第 1 2 5期 文章编号: 1 6 7 1 7 6 1 9 ( 2 0 1 3 ) 0 2 0 0 2 4 0 3 深圳沿江高速公路大体积承台 海工混凝土设计与应用 罗峰, 高超 ( 广东省长大公路工程有限公司, 广州 5 1 0 6 2 0 ) 摘要:以深圳沿江高速公路第 1 I I 合同段施工项目为背景, 对承台C A O海工混凝土配合比设计的思路、 方法、 质 量控制、 施工应用等方面进行阐述。通过正交设计法, 确定 了符合抗裂性和抗氯离子渗透
2、性能要求的海工混凝 土配合比, 该配合比应用后, 工作性好, 也未出现结构危害裂缝, 承台工程质量得到控制和保证。 关键词 : 桥 梁;大体积承 台施工 ;海工混凝 土;设计与应 用 中图分类号 : U 4 4 5 5 7 文献标识码 : B 0 引言 我国海洋 面积广 阔, 很长时 间里受建桥技术 和经济实力 的影 响, 未能 大面积展开海洋桥 梁的 施工建设 , 随着 国家经济实力的壮大, 桥梁结构耐 久性研究关键技术得到突破 , 大吨位 吊装技 术得 以广泛应用 , 近些年来 , 我 国各地相继建成 了东海 大桥、 杭州湾大桥、 青岛海湾大桥等一批具有影响 力的跨海大桥 , 为海 工混凝
3、 土的耐久性设计 提供 了大量试验数据和应用经验。 混凝土电通量是 混凝 土抵抗 氯离子 渗透 能 力 的评价方法之一 , 适用于高 中等强度 混凝 土的 渗透性评价 , 在我 国现港工工程 中普遍采用 。但 混凝土电通量试验 , 不能定量地反映混凝 土在海 洋环境中氯离子非稳状态下 的分布状况 , 只能作 出定性判断 J 。经过多年发展 , R C M法被 国际上 公认为在稳 态下 测量氯离 子扩散 系数较为精 确 的试验方法之一 , 它应 用化学反 应原理 , 定量 测 定氯离子扩散深度 , 不仅能对混凝土抵 抗氯离子 扩散 的能力作 出定性判 断, 还能通过化学试验进 行定量评价 。海工
4、混凝 土引入 R C M 法作为耐久 性控制指标 , 对海工混凝土质量控制是一次质 的 飞跃 。 广东海洋 面积广 阔, 已先后建成 了汕头海 湾 大桥 、 湛江海 湾大桥 、 淇澳 大桥等跨海大桥 , 在这 些施工项 目中, 控制混凝 土耐久性 的氯离 子扩散 能力的指标均按电通量方法来设计 。深圳沿江高 速公路桥梁工程属于跨海大桥 , 设计工程师参 照 杭州湾大桥等著名跨海大桥的设计和施工成功经 验, 以氯离子扩散系数法代替传统的电通量法 , 表 征海工混凝 土抵抗氯离子渗透能力 , 这在广东海 桥建设史上尚属首例。 本文从承台海工混凝土配合 比设计 的思路 、 材料的选择 、 质量控制
5、、 施工应用等方面阐述海工 混凝土的配合 比设计和施工情况, 在施工过程中, 解决了大体积承台海工混凝土 的抗裂 问题 , 保证 了工程顺利施工和混凝土施工质量。 l 工程概况 广深沿江高速公路深州段第 1 I I 合 同段 , 全长 约 7 1 3 4 m。主要包括机场互通主线桥 、 大铲湾特大 桥、 西乡互通立交桥三座特大桥。承台外形为矩 形和哑铃型, 主墩承台厚为 3 8 m, 其 他承台厚为 2 02 5 m; 混凝土为高性能海工混凝土 , 强度等 级为 C 4 0, 总方 量 约 4万 m , 体 积 约 为 2 0 0 6 0 0 m , 均为大体积 。 深圳地处高温、 多雨的亚热
6、带地区, 加之广深 沿江高速公路深圳段又处于珠江出海口, 大部分 位于沿海滩涂地带 , 甚至机场段就直接在海上修 筑 , 桥梁所处环境条件恶劣。承 台大部分处于浪 溅 区 , 对混凝土抵抗氯 离子渗透和抗裂性能要 求高。 作者简介:罗峰( 1 9 8 5 0 7一) , 男, 江西新余人, 毕业于长沙理工大学 土建工程专业, 路桥助理工程师, 主要从事特大型桥梁 工程施工技术研究与管理工作。 2 4 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 0 1 3 年第 2 期 罗峰, 高超深圳沿江高速公路大体积承台海工混凝土设计与应用 总第 1 2 5 期 2 承 台海工混凝土
7、配合比设计 2 1 设计要求 根据本项目专用技术规程及以往的工程经验 和耐久性要求, 对混凝土配合比设计提出如下指 标 , 见表 1 。 表 1 承台海工混凝土配合比设计指标 2 2 海工混凝土配合比设计思路 海工高性能混凝土的设计与普通混凝土设计 存在很大的差异 , 海工混凝土属于高性能混凝土 , 受高效减水剂对混凝土性能的改变影响, 常规的 普通混凝土经验公式法已不能适应高性能混凝土 配合比设计。海工混凝土配合比设计应以满足其 耐久性和高工作性为前提,需通过很多次试验验 证, 寻找和确定一个适当胶材比例的配合比, 工作 量较大。常规混凝土配合 比设计难以对各检测指 标做科学的分析判断, 需
8、要采用正交法 , 因而在 本项目承台海工混凝土配合比设计中, 采用正交 设计法。 在配合比设计时, 通过降低水胶比, 减少胶凝 材料总用量 , 提高掺合材料的用量 , 以控制大体积 混凝土的水化热, 降低混凝土绝热温升, 杜绝温 度裂缝 的形成 。 2 3 材料的选择 海工高性能混凝土 的原材料选 择原则及其技 术指标仍然是突出耐久性, 以降低混凝土水化热、 控制氯离子含量与总碱量 为前提 ,提高混凝土 的 体积稳定性。其指标均满足本项 目专用技术规程 和国标的技术要求 。 2 3 1 水 泥 水泥强度等级不低于 4 2 5级且符合 通用硅 酸盐水泥( G B 1 7 52 0 0 7 ) 标
9、准 的 型硅酸盐 水 泥 , 水泥 中氯离 子含 量小 于 0 0 3 , 碱含 量小 于 0 6 , 水泥选用华润 ( 东莞 ) 牌 , 经试验与与辅掺 料 、 外加剂间匹配性优 良。 2 3 2 矿物掺合料 粉煤灰应符合 G B T 1 5 9 62 0 0 5中 I级灰 的 技术要求, 矿渣粉应符合 G B T 1 8 0 4 6 2 0 0 8中$ 9 5 级 以上要求 。通过试验 , 选取福建 漳州 电厂 的 I 级粉煤灰 和柳州 台泥新 型建 材有 限公 司生产 的 $ 9 5级矿渣粉。 2 3 3 细 集料 选用天然中砂 , 同时考虑细度模数和级 配情 况 , 砂中氯离子含 量
10、0 0 2 , 含泥量 2 O , 泥块含量 0 5 , 不得使用海砂及多孔砂, 禁止 使用活性骨料, 通过试验选取了西江( 肇庆段) 河 砂 。 2 3 4 粗集料 选用粒径 5 2 5 m m且级配 良好 的碎石 , 氯离 子含 量 0 0 2 , 含 泥量 0 5 , 泥块 含 量 0 3 , 针片状8 , 不得使用活性骨料。我们选 取的为 四会迳 口石场的 5 2 5 m m碎石。 2 3 5水 使用的水不含有影响水泥正常凝结或使钢筋 锈蚀有害杂质, 且 s O : 一 含量5 0 0 m g L , C L 一 含量 2 0 0 m g L , 我们选用的水为饮用水 。 2 3 6
11、外加 剂 本项 目使用聚羧酸类减水剂, 减水率大于 2 5 , l h 坍损小于初始值的 1 0 , 选用的为江苏博 特 P CA聚羧酸减水剂。 2 3 7阻锈 剂 采用复合 氨基醇类多功能活性阻锈剂 ( 不含 亚硝酸盐) , 掺量为水泥重量的2 , 选用中国建筑 材料研究院研制的 MS型钢筋阻锈剂 。 2 4 配合比设计及技术性能 根据以往海工混凝土配合比设计经验, 海工 混凝土的强度指标不是关键控制指标 , 最关键 的 控制指标是 混凝土 的耐久性 指标氯 离子扩散 系 数 , 试验表明 , 混凝土氯离子扩散系数满足设计耐 久性要求 , 强度指标也就没 问题 , 而控制氯离子扩 散系数指标
12、, 关键是要确定各胶凝材料之间的合 理 比例 J 。 大体积承台海工混凝土配合比设计, 除了解 决混凝土的耐久性问题, 还要解决混凝土的抗裂 问题 , 需要通过抗裂试验, 在满足耐久性要求的配 2 5 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 0 1 3年第 2期 广东公路交通 总第 1 2 5期 合比中, 选定几个抗裂性较好的配合比, 再进行验 证 比较试 验, 最终确定抗裂性能好的配合 比。通 过大量试验 , 确定了承台海工混凝土配合 比, 具体 设计参数及性能见表 2 。 表 2 C 4 0承台配合 比主要参数与技术性能 3 海工混凝土 的施工控制 3 1 混凝
13、土浇筑 混凝土的搅拌采用强制式搅拌机陆上拌合, 主要机械为陆上搅拌站、 混凝土运输车、 泵车等。 混凝土 比普通混凝土搅拌时间稍长 , 控制在 1 2 0 s , 通过运输车运送到栈桥, 用泵车或滑槽方式进行 浇筑 , 根据混凝土方量和机械设备能力 , 浇筑持续 时间为 71 8 h 。承 台的浇筑采用薄层连续浇筑 , 插入式振捣棒振实 , 上下层混凝土覆盖时, 插入下 层混凝土 5l O e m, 振捣棒快插慢拔 , 直至泛浆平 坦, 混凝土停止下沉 , 无气泡产生为止 J 。 3 2混凝土养护 混凝土凝固后加盖土工布 , 并蓄水养护 , 养护 水采用淡水。承台拆模后应用土工布覆盖洒水等 措
14、施进行保湿养护, 湿养应不间断 , 不得形成干湿 循环, 混凝土覆盖保湿在夏季不得少于 7 d l 4 J 。 3 3大体积混凝土施工控制 ( 1 ) 降低混凝土材料温度。砼 出仓温度受原 材料的温度影响较大。在砼拌和前 , 对砂石材料 采取遮 阳处理 , 防止 阳光直射 。水泥罐仓包 裹防 射布。深圳常年气温偏高 , 在气温超过 3 O 时 , 采 用冰水拌和。 ( 2 ) 分层浇筑 , 严控混凝土质量。现场施工采 取两次 分层浇筑 ,最大单 次浇筑方 量为 4 0 0 m 。 混凝土和易性 良好 ,基本无 泌水 , 施工 中每 0 5 h 测定一次混凝土新拌合物坍落度、 扩展度 , 满足要
15、 求方可入模板浇筑 。 ( 3 ) 温度控制。尽量缩短运输时间 , 浇筑选择 在一天中气温较低的时间段 或夜 间进行 , 适 当延 长分层浇注的时间间隔, 加快混凝土散热。 ( 4 ) 混凝 土温度监控。养护期间对承台进行 温度监控 , 定时测定混凝土芯部温度、 表层温度 以 及环境气温等参数。温控数据显示入模平均温度 2 5 C, 3 0 m i n内最大温升 0 3 C , 第 3 d混凝土 内部 达到温度顶峰5 1 , 远低于设计温控要求。 26 ( 5 ) 根据混凝土温度和环境参数 的变化情况 , 及时调整养护方法 , 必要时进行蓄水养护 , 同时控 制保湿养护的时间。 3 4附加防腐
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