常泰长江大桥沉井水下抗分散混凝土施工关键技术.pdf
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1、 施工技术(中英文)年 月下第 卷 第 期:常泰长江大桥沉井水下抗分散混凝土施工关键技术韩鹏鹏,仇正中,张 磊,吴启和(中交第二航务工程局有限公司,湖北 武汉;长大桥梁建设施工技术交通行业重点实验室,湖北 武汉;中交公路长大桥建设国家工程研究中心有限公司,湖北 武汉;交通运输行业交通基础设施智能制造技术研发中心,湖北 武汉)摘要 常泰长江大桥主航道桥为双层斜拉桥,其中主跨为 ,主墩采用台阶式沉井基础。针对沉井隔舱内部复杂结构,研究砂率、水胶比、粉煤灰掺量、增黏剂等因素对混凝土性能影响,通过对混凝土流动性、抗压强度试验、收缩检测分析,得到水下抗分散自密实混凝土最优配合比。结合现场施工条件,提出抗
2、分散混凝土水下封舱施工工艺,解决水下自密实混凝土离析问题。研究结果表明,当水胶比和胶凝材料增加时,自密实混凝土流动性得到明显改善,混凝土抗压强度有所降低。当水泥掺量为 ,粉煤灰为 ,增黏剂为 ,砂为,碎石为 ,水为 ,减水剂为 时,水下自密实抗分散混凝土具有良好工作性能,在沉井隔舱内进行抗分散混凝土水下封舱施工后质量能达到设计标准。关键词 桥梁工程;沉井;自密实混凝土;抗分散;抗压强度;密实度;施工技术中图分类号 文献标识码 文章编号()中交集团课题:年寿命 级平行钢丝斜拉索体系及建养关键技术研究()作者简介 韩鹏鹏,硕士,工程师,:收稿日期 ,(,;,;,;,):,韩鹏鹏等:常泰长江大桥沉井
3、水下抗分散混凝土施工关键技术 :;引言水下自密实混凝土属于高性能混凝土,具有高流动性和均匀性,在沉井隔舱钢结构内,无须振捣仅靠自重就能填充沉井隔舱内部。等研究了粉煤灰掺量对混凝土性能影响,发现当粉煤灰含量时,混凝土具有良好的工作性能。张艺清等以硅粉作为絮凝材料、粉煤灰作为碱水材料进行合理配合比设计,制备出水下高流动性和水下抗分散高性能混凝土。翁龙通过研究浪溅区和水变区混凝土腐蚀程度,发现在混凝土添加矿物以后会增加表面氯离子浓度。等开展了骨料粒径对混凝土性能影响研究,发现混凝土最大骨料增大时,混凝土抗拉强度减小。王迎飞等通过数理统计分析得出自密实混凝土水下较陆上离散稍有增加,可以适当放宽粗骨料粒
4、径。宋伟明等总结苏通大桥水下自密实混凝土配合比设计工艺,对同类施工具有指导和借鉴意义。汲生军等通过在普通混凝土中加入抗分散剂研究混凝土在水下的流动性能,可对施工水域无污染。通过掺入聚丙烯酰胺絮凝剂和硅粉,董芸等研究掺合料、水粉比、砂率等因素对混凝土抗压强度和流动性影响,掺入硅粉可有效增强混凝土抗分散性能和抗压强度。为保证冬季自密实混凝土流动性,李俊毅等选择无氯、低碱高效防冻剂保证混凝土工作性能。董东等从控制混凝土流动性、混凝土冻结时间、水下无缝监控等方面进行全方位检测,能确定在 内达到抗压强度。依托沪通长江大桥,翁智财等通过间隙通过性试验和灰色关联度分析,为水下自密实混凝土制备提供了试验和理论
5、依据。在自密实混凝土设计方法和制备技术方面,刘运华等评述了已有的工作进展,测试和分析混凝土流变性能及硬化后的微观结构。李方贤等采用常规方法对自密实混凝土进行检测,发现胶凝材料在 ,混凝土流动性、抗离析性及气孔结构较小。吕兴军等对自密实混凝土配合比设计理念及国内外方法进行了总结,对砂石含量计算方法具有良好借鉴意义。相对于广泛使用传统水下混凝土,在沉井隔舱狭小空间内,如何保证水下自密实混凝土不发生离析现象,对混凝土制备提出了更高要求,结合常泰长江大桥沉井隔舱内混凝土浇筑,研究砂率、胶凝材料量、粉煤灰掺量、增黏剂对自密实混凝土影响,提出水下抗分散混凝土最优配合比。结合抗分散混凝土封舱施工工艺,最终完
6、成沉井隔舱内水下混凝土浇筑。工程概况 常泰长江大桥主航道桥为双层斜拉桥,其中主跨为 。上层为高速公路,下层为铁路和城际铁路,主墩采用台阶式沉井基础,沉井平面呈圆端形,底面尺寸 ,沉井共有 个井孔和 个隔舱,其中沉井外部、内部隔舱厚度分别为,如图 所示。首节沉井采用钢壳结构拼装而成,在注水着床后在隔舱内进行水下混凝土浇筑。图 沉井结构布置(单位:)(:)重难点分析 常泰长江大桥沉井截面尺寸大,井壁混凝土浇筑顺序应保持横轴向和纵轴向对称,底部必须以全断面支撑防止沉井倾斜,对现场施工布置要求高。普通水下混凝土浇筑易发生水析现象,沉井隔舱内部结构复杂难以充填密实,需研制新型水下自密实抗分散混凝土。沉井
7、基础首节,水下混凝土浇筑落差大,浇筑时间长,现有水下混凝土难以保证工程质量。水下自密实混凝土配合比设计 本次试验采用常泰长江大桥水上搅拌船生产混凝土,其中碎石二级配粒径为,表观密度为 ;采用细度模数为 的区中砂,水 施工技术(中英文)第 卷泥为江苏省鹤林生产的普通硅酸盐水泥,粉煤灰为镇江生产 级粉煤灰,拌合水来自泰州自来水厂,混凝土试验基本配合比水胶比为 ,胶凝材料为(水泥 ,粉煤灰 ),砂率为,粉煤灰掺量为,减水剂为 。将混凝土所需水泥、砂、水等材料加入到混凝土拌合船中,搅拌完成后采用运输车在江边进行原位试验。在原有配合比基础上,试验设计水胶比(,)、胶凝材料用量(,)、砂率(,)、粉煤灰掺
8、量(,)等因素对混凝土工作性能的影响,水下混凝土和易性试验参考 水工自密实混凝土技术规程测试混凝土流动性与坍落扩展度,本次试验通过混凝土在漏斗流出时间考察其流动性,混凝土脱模后进行钻芯取样,按 水工混凝土试验规程测试混凝土抗压强度,对其混凝土性能进行分析。水下自密实混凝土工作性能分析 混凝土流动性是重要性能指标,胶凝材料用量越大,漏斗流出时间越短。当胶凝材料用量为 时,混凝土漏斗流出时间下降较快,流出时间减小近,如图 所示。漏斗流出时间均随着水胶比的增大逐渐减低,水胶比在 时,混凝土在漏斗内流出时间下降最快,如图 所示。漏斗流出时间均随着增黏剂掺量的增加先减小而后有增大,当增黏剂掺量为 时,混
9、凝土漏斗流出时间最小,如图 所示。漏斗流出时间随着砂率的增大先减小而后略有增大趋势,在一定范围内砂率越大导致固体颗粒间的摩擦和碰撞减少,流动性能改善,但随着砂率的继续增大,浆体含量一定时包裹骨料的浆体层厚度变小,润滑度下降,新拌混凝土的流动性反而会受到影响。当砂率达到 时,形漏斗流出时间最小,如图 所示。随着粉煤灰掺量逐渐增大,混凝土中粉煤灰发挥了良好的富浆效应、微集料填充效应和滚珠润滑形态效应,使混凝土扩展度得到较好改善。随着粉煤灰掺量在 ,贯入度出现微幅下降,混凝土稳定性有所增加,当粉煤灰掺量在 时,混凝土具有较好的工作性能,如图 所示。水下自密实混凝土抗压性能分析 将浇筑混凝土切割成 立
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