海工耐久混凝土配合比试验研究与70m预应力混凝土箱梁裂缝控制.pdfVIP

9．海工耐久混凝土配合比试验研究与 70m预应力混凝土箱梁裂缝控制 赵剑发 (中铁大桥局股份有限公司) 摘 要：通过对C50海工耐久混凝土各种性能的试验研究。以及杭州湾跨海大桥70m预制箱 梁的工程实践。阐述如何通过优化配合比和低强初张拉等其他工艺措施。对预应力混凝土箱梁裂 缝进行控制。 裂缝控制 关键词：海工耐久混凝土配合gt．74F究 l 前言 随着现代桥梁不断向海洋化、大跨度、高耐久、整体预制安装方向发展，桥梁工程中的混凝 土对下列各项性能指标提出了更高的要求：耐久性、工作性、适用性、强度、体积稳定性、经济 性，特别是不易开裂性。 鉴于目前我国海工钢筋混凝土建筑物的使用寿命普遍偏短的状况，我们开展了海工高耐 久混凝土的试验研究，以期提出桥梁工程用海工耐久混凝土配合比及其应用技术，有效地控制 混凝土梁体早期裂缝产生，延长海工混凝土建筑物的使用寿命。 混凝土梁体早期开裂与高性能混凝土的性能密切相关。杭州湾跨海大桥和东海大桥箱梁 使用的是c50高性能海工耐久混凝土，其设计使用年限为lOO年。由于其独特的海洋环境和 设计使用寿命的提高，要求混凝土的密实度、抗氯离子渗透性能等都有一些更高的指标。它掺 入了除水泥以外其他一些如矿粉、粉煤灰，甚至硅灰等胶凝材料；使用了性能更优的外加剂，以 及低水胶比。也正是由于这些要求使混凝土箱梁在施工过程中更容易产生裂缝。在以往施工 的许多类似桥梁中，都不同程度地存在箱梁顶板收缩裂缝、翼缘板横向裂缝(严重的翼缘板裂 80 缝会贯穿)、箱梁腹板内外侧竖向裂缝的现象。这些裂缝的产生无疑是对海工混凝土的耐久性 及桥梁使用寿命的一个极大的挑战。为此，我们在许多方面作了一些研究和探讨以及有益的 尝试，取得了良好的效果。 2海工混凝土的特点 相对于普通混凝土，海工混凝土主要有以下特点：①高耐久性。②高工作性。主要包括高 填充性、高抗离析、坍落度经时损失小。③高体积稳定性，高减水率。④高强度。对于梁体混 凝土，还应具有高弹性模量。⑤高掺量、多组分外掺料。⑥低水胶比。⑦低水化热。⑧低的升 温和降温速率。 3混凝土组分对抗裂性能的影响 3．1胶凝材料 海工耐久混凝土一般要求使用P·1142．5R以上的低热水泥，并掺人大量的颗粒更细的矿 物掺合料，如矿粉、粉煤灰、硅灰等，采用I级粉煤灰或II级粉煤灰和$95矿渣粉、S105矿渣 粉。 3．1．1水泥品种 水泥用量对混凝土的性能指标影响最为敏感，水泥用量大，外掺料相对减少，混凝土容重 增大。由于外掺料的活性较水泥低，混凝土的早期强度及弹模增长迅速。 不同品种的水泥对抗裂性能的影响首先是温度发展的影响，不同的温度发展对抗裂性能 的影响不同。其次，不同水泥有不同的变形特性，这也会影响抗裂性能。 3．1．2粉煤灰 众所周知，粉煤灰由于发生火山灰反应而提高混凝土的抗裂性能。国内许多工程也采用 大掺量粉煤灰来降低温升，粉煤灰具有减少混凝土早期抗开裂的优良特性。 掺加粉煤灰能够减少用水量，降低水胶比。由于粉煤灰可延长水化反应的时间，降低水化 热，推迟了温度峰值的产生，减少了温度裂缝的产生因素。混凝土的温度峰值随着粉煤灰掺量 的增加而降低。 3．1．3磨细矿渣 磨细矿渣有降低Cl一扩散系数的能力，同时对开裂也具敏感性。国外有资料表明，矿渣掺 量达到70％～80％时可有效降低混凝土的绝热温升。 3．1．4硅灰 泥水化时吸收大量的水分，从而造成构件明显的塑性收缩、自身收缩和干燥收缩。 3．1．5复合矿粉(含硅灰) 复合矿粉(含硅灰)具有快速降低Cl一扩散系数的能力，28d强度提前。水泥、矿渣与粉煤 灰协同掺入试件，开裂时间最长；粉煤灰掺量增大，效果更加明显。 3．2粗细集料 采用低热膨胀系数的集料可以减少混凝土的温度变形，减少混凝土收缩时的约束应力，从 而获得较低的开裂敏感性。粗集料一般采用粒径为5～25mm碎石，最好是I类碎石，且无碱 活性。采用细度模数为2．6的中粗砂，其颗粒级配要好，且有C1一、SO。含量控制要求，要求为