广深沿江高速公路高性能海工溷凝土技术的应用

广深沿江高速公路高性能海工混凝土技术的工程应用1 概述广深沿江高速公路（深圳段）第 2 合同段项目为双向八车道，设计时速 100km/h，起止里程为 K66+103K74+524，全长为 8.421km,桥跨布置为：机场特大桥为 11460m整体预制箱梁，机场互通主线桥为 2730m 预制组合箱梁（3401130631527）m 预应力混凝土连续箱梁（ 35+60+35）m 连续刚构。本工程地处大铲湾及妈湾海域，我合同段混凝土全部采用高性能海工混凝土，根据工程调查及环境条件调查分析，本工程混凝土结构主要为氯离子侵蚀条件下的混凝土结构。广深沿江高速公路( 深圳段) 项目海工混凝土施工的需要以及对抵抗海水侵入，防止混凝土的钢筋锈蚀，增强耐久性，提高使用寿命的要求，下面就高性能海工混凝土技术在广深沿江高速公路（深圳段）第 2 合同段中的应用进行阐述，为以后类似工程施工提供借鉴的经验。2. 高性能海工混凝土技术的工程实施高性能海工混凝土的工程实施涉及原材料的选择、配比设计调整、施工控制、 质量保证多个环节，因而是一项系 统工程，需要从多方面共同努力，才能使高性海工混凝土的 应用落到实处。2.1 高性能海工混凝土配合比设计2.1.1 高性能海工混凝土性能要求根据以往的工程经验和耐久性要求，设计对混凝土配比提出要求如下表 1：表 1结构部位 环境作用等级 混凝土强度等级 水胶比范围 胶凝材料用量 范围(kg/m 3) 84d 抗 氯离子渗透系数 (10-12m2/s)梁 C、D C50 0.300.35 440480 1.5盖梁 C C40 0.330.38 400440 2.5盖梁 D C40 0.330.38 400440 1.5墩柱 D、F C40 0.330.38 400440 1.5承台 D、F C40 0.330.38 380440 2.5桩基 D、F C30 0.330.38 380440 3.02.1.2 高性能海工混凝土原材料2.1.2.1 胶凝材料（1）水泥：广深沿江高速公路（深圳段）项目使用强度等级不低于 42.5 级且符合通用硅酸盐水泥（GB1752007）标准的型硅酸盐水泥，水泥中氯离子含量小于 0.03%，碱含量小于 0.6%，选定的水泥与辅掺料、外加 剂间匹配性 优良，我 们选用的为华润（平南）水泥有限公司 P42.5 级水泥。（2）矿物掺合料：粉煤灰应符合 GB/T1596-2005 中 级灰的技术要求， 矿渣粉应符合GB/T18046-2008 中 S95 级以上要求。我 们通过匹配 试验选取深圳妈湾电厂级粉煤灰和韶钢 S95 级矿 渣粉。2.1.2.2 细骨料：应选用天然中砂，同时考虑细度模数和级配情况，砂中氯离子含量0.02%，含泥量2.0%，泥块含量0.5%，不得使用海砂及多孔砂，禁止使用活性骨料，通过试验我们选取了西江（肇庆段）河砂。2.1.2.3 粗骨料：应选用粒径 525mm 且级配良好的碎石，氯离子含量0.02%，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 525mm碎石。2.1.2.4 水：使用的水应不含有影响水泥正常凝结或使钢筋锈蚀有害杂质，且 SO42 含量500mg/L，CL 含量 200mg/L,我们选用的水为饮用水。2.1.2.5 外加剂：广深沿江高速公路（深圳段）项目使用聚羧酸类减水剂，减水率要求大于 25%，1h 坍损小于初始值的 10%，我们选用的为南京瑞迪 HLC聚羧酸减水剂。2.1.2.6 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%。2.1.3 配合比设计及性能见表 2：表 2胶材种类及用量(Kg) 强度（MPa)项目部位 胶材用量(kg) 水泥 粉煤灰 矿粉水胶比 坍落度、 扩展度 7 天 28 天84 天氯离子扩散系数(10-12m2/s)桩基 419 210 96 113 0.346 210、570 39.4 52.7 1.15承台 430 215 129 86 0.33 200、500 33.5 50.1 0.860墩柱 430 215 86 129 0.33 185、500 42.3 53.3 0.828盖梁、垫石 439 263 88 88 0.33 195、500 44.2 55.5 0.972箱梁（60 米）480 270 48 162 0.30 200、580 52.4 61.7 0.878箱梁（30 米）、现浇梁 472 280 48 144 0.30 195、520 46.2 63.1 0.8442.2 高性能海工混凝土施工应用技术针对广深沿江高速公路（深圳段）项目的特点，主要选取有代表性的施工部位进行调查分析，第 2 合同段不同部位 级别混凝土用量如表 3 所示：表 3部位 C50 箱梁 C40 承台 C40 墩柱 C40 系梁、盖梁 C30 钻孔桩方量（m 3） 261353 69334 26929 5077 1287582.2.1 钻孔桩混凝土（1）混凝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，混凝土搅拌时间 90120s，通过运输车运送到 栈桥，用泵车或直卸方式进行浇筑，根据混凝土方量和机械能力，单桩浇筑持续时间为 612h。（2）混凝土养护钻孔桩外围为钢护筒，厚度为 16mm,不采取养护措施，钢护筒作为附加防腐措施，即永久结构的一部分。同时对钢护筒采取严格的防腐措施，即湿固化环氧底漆（50um ）环氧云铁厚浆中间漆(260um)丙烯酸聚氨酯面漆(90um)涂层进行保护。（3）混凝土和易性控制为防止海上浇筑时出现故障不能及送料，需混凝土在放置 12h 后仍能继续浇筑，料斗内混凝土坍落度损失不能过大，混凝土和易性控制主要是配比设计时增加胶凝材料用量，提高砂率，控制初始坍落度不小于 200mm，扩展度不小于 500mm，2 小时坍落度损失不大于 40mm，施工时，控制骨料级配及含泥量，保持混凝土出机坍落度不小于200mm，扩展度不小于 500mm。2.2.2 承台混凝土机场特大桥及机场互通主线桥的承台基本上为海上承台，体积约为 200600m3。（1）混凝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，混凝土搅拌时间 90120s，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能力，浇筑持续时间为 824h。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 510cm，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。（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 10 天。（3）混凝土湿度控制及裂纹控制在气温超过 30时，拌合用水采用水池中加冰 块降低水温，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，增加冷却水管，承台混凝土浇筑完成后即通水循环冷却，通水 57 天，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，并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，同时控制保湿养护的时间。（4）附加防腐措施广深沿江高速公路（深圳段）项目第 2 合同段承台位于潮水涨落变化区，从耐久性要求来说处于最不利环境中。为 了确保混凝土耐久性采用附加防腐措施一是加复合氨基醇类多功能活性阻锈剂，二是在混凝土浇筑养护完成后时行附加防腐涂装即在混凝土表面涂湿固化环氧底漆（50um）环氧云铁厚浆中间漆(260um)丙烯酸聚氨酯面漆(90um)进行保护。2.2.3 墩柱及系梁混凝土（1）混凝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，混凝土搅拌时间 90120s，通过运输车运送到 栈桥，用泵车或吊斗方式进行浇筑，根据混凝土方量和机械能力，浇筑持续时间为 410h。墩柱的浇筑采用薄层连续浇筑，插入式振捣棒振实，用分层 分节段推进的浇筑方式。（2）混凝土养护混凝土凝固后加盖养护罩，拆模后应用土工布或塑料薄膜覆盖洒水等措施进行保湿养护，湿养应不间断，不得形成干湿循环，混凝土覆盖保湿在不应少于 10 天。（3）附加防腐措施为了确保墩柱混凝土耐久性采用附加防腐措施一是加复合氨基醇类多功能活性阻锈剂，二是在混凝土浇筑养护 完成后时行附加防腐涂装即在混凝土表面涂湿固化环氧底漆（50um）环氧云铁厚浆中间漆(260um)丙烯酸聚氨酯面漆(90um)进行保护。2.2.4 60m 箱梁混凝土（1）混凝土浇筑60m 箱梁混凝土方量约 900 m3，浇筑时间长，混凝土的 搅拌采用四台 4m3强制式搅拌机拌合，主要机械为搅拌站、混凝土运输车，泵车 等，混凝土搅拌时间 90120s，通过运输车运送到台座，用四台 泵车进行浇筑， 根据混凝土方量和机械能力，浇筑持续时间为 812h。箱梁的 浇筑先底板后腹板最后顶板，采用薄层连续浇筑，振捣方工：腹板采用附着式振捣器，底板及顶板采用插入式振捣棒振实。（2）混凝土养护混凝土表面收浆完成后，立即在表面覆盖保湿或喷雾保湿，终凝后在表面覆盖土工布和麻袋，定期浇水，使表面始终处于湿润状态，养护期不少于 14 天。（3）混凝土裂纹控制箱梁结构为大体积薄壁结构，引起混凝土裂纹的主要原因是温差和收缩引起的塑性裂纹，箱梁采取的裂纹控制措施主要为：根据气温状况调整混凝土配合比，调整混凝土胶凝组分和用量，降低核心温度和升温速度；在复季，用 300kW 的空气压缩机对拌合用水进行冷却；加强保湿养护措施，降低表面失水的概率，减少混凝土表面干缩裂纹；气温较低时控制降温速度。 （4）附加防腐措施60m 整体预制箱梁纵向湿接缝及横向预应力封锚混凝土表面采用异丁 烯三乙氧基硅烷浸渍处理。3 高性能海工混凝土施工质量广深沿江高速公路（深圳段）第 2 合同段机场特大桥及机场互通主线桥的混凝土施工从 2009 年 6 月至 2010 年 3 月高性能海工混凝土已生产高性能混凝土约 20 万 m3，以下