低水化热高性能混凝土在合江长江一桥拱座中的应用.docVIP

低水化热高性能混凝土在合江长江一桥拱座中的应用 　　摘要：大体积混凝土的水化热控制对于控制裂缝的产生极为重要。本文结合了合江长江一桥工程的施工情况，阐述了低水化热高性能混凝土的配合比设计，混凝土的施工及养护方法，以及混凝土裂缝控制情况，为其它大体积混凝土的施工提供借鉴。 　　关键词：低水化热高性能 大体积混凝土 水化热 裂缝控制 　　引言 　　混凝土裂缝的产生在所难免，裂缝的宽度超过一定范围则会导致内部钢筋锈蚀，降低混凝土的耐久性，从而减小结构的使用寿命。因此，对于混凝土的裂缝必须加以控制。大体积混凝土由于其强度形成过程中产生水化热，使其中心温度较高，而外表面与空气接触，散热较快，造成内外温差。混凝土外表面冷却收缩快，而内部收缩慢，从而极易产生裂缝。要控制混凝土的裂缝，必须从控制其水化热做起。降低混凝土水化热的普通方法为在其内部埋设冷却水管，通过循环水降低其中心温度。此方法需在混凝土内埋较多钢管，使用完后需将其压浆封闭。且在冷却管附近，混凝土温度较低，但远离冷却管的地方，混凝土温度仍较高，更易产生温差。要改善这个问题，必须从混凝土配合比本身入手，降低混凝土的发热量，从而控制其内外温差，达到预防裂缝产生的目的。 　　一、工程概况 　　合江长江一桥为泸渝高速公路的控制性工程。桥宽30.6m，全桥长841m，主桥为净跨500m的特大型钢管砼中承式拱桥。主桥两岸拱座均位于河岸上，每边拱座都为分离式双座，重庆岸拱座基础长37.94m，宽10m，拱座上部底宽10m，顶宽7m。宜宾岸拱座长24.34m，宽7m。基础不得超挖，混凝土浇筑时除临空面外不立模，使混凝土与岩体紧密结合。拱座基础及拱座内纵横和竖向均布置间距为50cm的Φ12钢筋。拱座用C30砼浇筑，浇筑时，预留一段C40混凝土，待拱圈合龙，封固拱铰座时浇筑。 　　图1 重庆岸拱座构造图（单位：cm） 　　二、低水化热高性能混凝土配合比设计 　　合江长江一桥拱座属于典型的大体积混凝土结构，必须采取措施防止混凝土中裂缝产生。首先，从混凝土的配合比着手。拱座的混凝土配合比按密实骨架堆积理论设计。 　　配合比设计原理为：密实骨架法以大量安定的集料为骨架，采用致密配合比技术，使粗细集料的堆积密度达到最大，从而使水泥混凝土的结构达到最密实的程度，在保证混凝土强度的同时最大程度的降低了水泥的用量。是通过寻求混凝土中的粗细集料的最大容重来寻找最小空隙率，通过曲线拟合得出骨料间的最佳比例。 　　配合比计算步骤： 　　（1） 确定粉煤灰填充砂的比例，α=Wf/（Wf+Ws）； 　　（2） 以α比例的细集料（含粉煤灰与砂）填塞石子，得最大堆积因子β=（Wf+Ws）/（Wf+Ws+ Wa）； 　　（3） 由此得出最大单位中为Uw（其中Wf、Ws、 Wa分别表示粉煤灰、砂、石子的单位质量）。 　　（4） 最大单位重中的石子重agg= Uw（1-β）； 　　（5） 最大单位重中的砂重sand= Uwβ（1-α）； 　　（6） 最大单位重中的粉煤灰重fly= Uwβα； 　　（7） 最小空隙率Vv=1-（fly/γf+sand/γs +agg/γa）； 　　（8） 混凝土中所需填塞和润滑的水泥浆量Vp=Vv+s×t=N×Vv（其中N为水泥浆量的放大倍数，s为骨材表面积，t为包裹于骨材表面的润浆厚度）； 　　（9） 骨料的用量Vagg=1-Vp。 　　合江长江一桥拱座所用材料为：安徽海螺P.O42.5水泥，细度模数大于2.3的宜宾中砂，5～31.5连续级配的碎石，贵州习水电厂Ⅱ级粉煤灰。按如上步骤，并参照《粉煤灰混凝土应用技术规范》GBJ146-90，按超量取代法用部分粉煤灰替代水泥。 　　粉煤灰的掺加比例，《粉煤灰在混凝土和砂浆中应用技术规程》JGJ28中规定粉煤灰取代水泥的最大限量为35%。而《粉煤灰混凝土应用技术规范》中则规定，对于中、低强度混凝土，泵送混凝土及大体积混凝土，使用普通硅酸盐水泥时，粉煤灰取代水泥的最大限量为40%。在四川雅西高速上，部分地区缺水，在桥梁大体积混凝土浇筑位置无法安装水冷却循环系统，使用了低水化热高性能混凝土，粉煤灰掺量达40%。结合雅西高速的应用实践，为最大限度的减小混凝土水化热，拱座混凝土配合比中粉煤灰替代水泥的量按最大限值取40%。最终配制出合江长江一桥拱座大体积混凝土的配合比为 　　混凝土的用水量大，则其收缩也大。为减小每方混凝土用水量并保证混凝土的工作性能，在混凝土中使用聚羧酸缓凝高效减水剂，其缓凝时间达到10小时以上，减水效率达到普通减水剂的2倍，从而使用水量最终为150Kg/m3。 　　配制出的混凝土坍落度为160～200mm，扩展度为540：590mm，工作性能极好，易于振捣，混凝土搅拌后发热量低。实测其试件的