杭州湾跨海大桥高性能海工混凝土配合比设计.docx

文章编号:0451-0712(2009)07-0299-05中图分类号:U414118文献标识码:B杭州湾跨海大桥高性能海工混凝土配合比设计王冬松(中交二航局第四分公司芜湖市241000)摘要:介绍了杭州湾跨海大桥高性能海工混凝土配合比设计方法、材料选择、配合比优化以及质量控制和施工难点。关键词:杭州湾跨海大桥;海工高性能混凝土;配合比;性能;优化杭州湾跨海大桥是我国自行设计、自行施工的高难度跨海大桥,是国道主干线同三线跨越钱塘江口的最便捷通道,它北起嘉兴乍浦,跨越杭州湾海域北主航道和南副航道,南接宁波慈溪,全长36km,为世界最长的跨海大桥。该工程所处杭州湾海域水文特别复杂,潮差大,水流急,且紊流、涌浪多变,为世界三大强潮区之一,施工条件极其艰难。桥型设计为:北航道桥钻石型双塔钢箱梁斜拉桥、南航道桥A型独塔钢箱梁斜拉桥,南北航道之间为近10km长的中引桥。整个大桥为曲线形,流畅优美。建成后将大大缩短宁波至上海的陆上交通距离,为宁波及其周边地区的经济发展带来巨大商机。中交二航局承建Ⅴ合同段主要工程量为:南北航道之间的中引桥和南引桥水中区的部分桩基、承台和所有预制墩身和墩座,具体数量见表1。表1V合同主要工程量凝土生产工艺,通过大家共同努力,由于措施得当,管理到位,使得混凝土生产质量得到有效控制,全部达到优良,多次得到业主和质检站的好评。1主要技术指标和要求111混凝土抗海水氯离子渗透指标和抗裂性要求杭州湾跨海大桥设计使用年限为100年,由于桥梁混凝土结构处于非常恶劣的海水环境,对混凝土耐久性要求很严,要求所有结构混凝土具备高度抗海水氯离子渗透的能力和抗裂能力。氯离子渗透用84d氯离子扩散系数来评价,试验方法采用RCM快速测定法(非稳态电迁移法,仪器可采用我局武港院研制的测定仪)。抗裂性采用日本平板试件法(平板可按规范标准加工定制),要求混凝土试件成型按规定的风速吹拂24h后无明显裂纹。杭州湾跨海大桥海上各结构混凝土氯离子扩散系数设计值如表2。表2海上结构混凝土氯离子扩散系数标准本工程承台、预制墩身、现浇墩座均为高性能海工耐久性混凝土,共11万m3。从工程开工优选混凝土原材料到不断优化海工混凝土配合比和改善混收稿日期:2008-10-09结构名称设计强度等级设计氯离子扩散系数/(10-12m2/s)钻孔灌注桩C30≤310封底、填芯C30—大体积承台C30～C40≤215墩身、墩座C40≤115塔座C50≤115塔身C50≤115箱梁C50≤115其他湿接头C40～C50≤115序号结构名称数量混凝土用量/m31钢管桩桩基(C30填芯混凝土)1528根366722封底(C30混凝土)168个101813承台(C40混凝土)168个351114预制墩身(C40)474个542955现浇墩座(C40)474个20809公路2009年第7期—300—112混凝土原材料质量要求应符合《杭州湾跨海大桥施工专用技术规范》和国家现行技术规范要求。113其他混凝土氯离子总含量:钢筋混凝土结构不得超过胶凝材料总量的011%,预应力结构不超过0106%;钢筋阻锈剂:水位变化区和浪溅区应添加掺入型钢筋阻锈剂;混凝土含气量:一般控制在4%～6%。孔隙变细小而且更加曲折,从而使混凝土密实度大大提高;(2)磨细矿渣混凝土中的水泥石能结合和吸附一定量的氯离子,使混凝土中对钢筋腐蚀起主要作用的游离氯离子量减少,氯离子浓度梯度降低,氯离子扩散速度减慢;(3)离子等量交换原理,为了维持混凝土孔隙液的电荷平衡,渗入多少氯离子,则混凝土中必须渗出等量的(OH)-,磨细矿渣混凝土孔隙液中能提供离子交换的(OH)-较少,因此氯离子渗入比不掺矿渣的混凝土要困难得多。评价磨细矿渣质量的主要指标有:比表面积(细度)、活性指数、SO3含量、烧失量、氯离子等。一般来说比表面积越大,活性越高,不宜太大也不宜过小。太大活性过高,虽然对混凝土强度提高有利,但也有负面影响,使混凝土水化热增高,自收缩变大,同时使混凝土黏度增加,给混凝土泵送带来一定难度;太小,则活性不够,对混凝土强度增长不利。所以,矿粉的比表面积一般控制在360～440m2/kg为宜。粉煤灰为燃煤发电厂排放出的烟道灰。同样,优质粉煤灰作为胶凝材料有其卓越的性能。天然粉煤灰其颗粒为球形玻璃体,其形态具有物理减水效应,细微颗粒具有填充微孔隙效应,和矿粉一样还具有火山灰活性效应。混凝土中掺入粉煤灰可以改善混凝土拌和物的工作性、降低水化热,改善体积稳定性、抑制碱骨料反应等。粉煤灰主要质量指标有:细度、需水量比、烧失量、SO3含量。一般海工高性能混凝土大多采用Ⅰ级灰,掺量在胶凝材料总量的20%～50%范围。硅灰为冶炼硅金属和硅铁合金时产生的副产品。其主要成分为颗粒极细的无定型活性SiO2,作为混凝土掺合料用的硅灰,其SiO2含量达到8