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(原创)象山港大桥预制箱梁高性能混凝土配制

时间:2017-12-28 9:01:52 来源: 点击次数:1504

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联系人:李勇

电话:138 5318 1576   (微信同号)

杨林1李遵云1熊林森2

1.中交武汉港湾工程设计研究院有限公司,湖北 武汉 4300712.中铁大桥局集团第一工程有限公司郑州 450053

摘要:根据象山港大桥预制箱梁混凝土配制要求,从水胶比、砂率、胶材用量、掺和料的品种和用量几个方面设计混凝土配合比。通过混凝土拌合物的工作性能、混凝土力学性能、抗裂性能体积稳定性和抗氯离子渗透性等的试验研究,配制出满足施工要求的预制箱梁高性能混凝土。

关键词:象山港大桥;预制箱梁;高性能混凝土; 配合比设计


0. 引言

宁波象山港公路大桥及接线工程起自宁波绕城公路东段云龙互通,止于象山县戴港,全长约47km,其中,跨越象山港大桥总长约6.7km(跨海大桥),两岸接线长40.3km里。全线采用双向四车道高速公路标准建设,设计速度采用100 km/h。引桥及过渡墩(K25+553.834K29+153.834K30+529.834K31+249.834范围内)72孔双幅共144片箱梁采用预制方式浇筑。预制箱梁跨径60m,设计强度等级为C55

象山港大桥预制箱梁混凝土配制要求:混凝土拌合物坍落度控制在160mm200mm扩展度400500mm,无泌水粘底,1h坍落度经时损失≤10%混凝土4d强度达到设计值的90%49.5MPa,满足施工工期要求的4d张拉;混凝土84天抗氯离子渗透性能要求不大于2.0×1012m2/s。结合大桥设计要求,通过对原材料的优选配合比部分参数的选定,本文重点研究混凝土拌合物的工作性能、混凝土力学性能、体积稳定性、抗氯离子渗透性和抗开裂性能等,配制满足施工要求的预制箱梁高性能混凝土[1]

1. 高性能混凝土配合比设计

1.1配合比设计原则

配合比设计主要考虑水胶比、砂率、胶材用量、掺和料的品种和用量几个方面。兼顾混凝土拌合物的工作性、力学性能、耐久性和体积稳定性、施工工期和经济效益,把水胶比、砂率、胶材用量和掺和料的用量控制在适当的范围,实现混凝土的各项性能均衡发展[2]

1水胶比

水胶比大,有利于改善混凝土拌合物的工作性,会降低混凝土的强度和耐久性。依据设计强度等级要求,确定最大水胶比不超过0.30,低水胶比可以通过使用高性能聚羧酸减水剂和掺加大掺量矿物掺和料来实现。

2砂率

砂率高,可以改善混凝土工作性能,不利于混凝土强度,增大混凝土收缩和开裂的可能性。在满足施工要求的前提下,尽量降低砂率,可以通过引改善凝土工作性,砂率控制在3639象山港大桥预制箱梁为海工混凝土,混凝土含气量控制在3±1

3 胶材及水泥用量

胶材用量高,有利于拌合物工作性能和混凝土强度的提高,不利于混凝土体积稳定,易开裂。从经济效益考虑,在满足施工要求的前提下,尽量少用胶材。依据设计强度等级要求,确定最小胶材用量不低于460 kg/m3,用量范围控制在460500 kg/m3,水泥用量宜为300340 kg/m3.

3矿物掺和料品种及用量

掺加适量的活性矿物掺合料,不仅可以调整水泥颗粒级配,起到增密、增塑、减水的效果而且可以改善骨料界面效应提高混凝土抗氯离子渗透性能。掺和料掺量过高易导致混凝土收缩开裂,加快混凝土劣化,不利于混凝土的耐久性。矿物掺合料的掺量范围控制在3040

1.2 混凝土原材料及性能

依据海工高性能混凝土技术要求,对象山附近的材料进行了多次调研和试验比较,优选出满足要求的混凝土原材料。

1)水泥:为便于控制,减少混凝土质量波动,水泥宜选用掺和料较少的硅酸盐水泥,比表面积不宜超过350m2/kg,初凝时间大于3h。通过比选,确定使用宁海海螺42.5硅酸盐水泥,比表面积为310 m2/kg,初凝时间200min,终凝时间290min28天抗压强度50.1 MPa

2)粉煤灰:选用象山乌沙山电厂生产的I级粉煤灰,细度为6.2%,烧失量为2.0%,需水量比89%,三氧化硫0.8%;

3)矿粉:选用宁波海德S95矿粉,比表面积412 m2/kg,含水量0.2%,28天活性指数115%,烧失量0.3%,三氧化硫0.4%;

4)细集料:严格控制砂的含泥量和泥块含量,砂中的泥和泥块会加大用水量和外加剂用量,加大混凝土干缩,降低混凝土强度和耐久性。通过比选,确定使用福建闽江中砂,细度模数为2.7,表观密度2580kg/m3,堆积密度1450 kg/m3,空隙率44%,含泥量1.3%,泥块含量0.5%;

5)粗集料:选用宁波郭巨525mm连续级配碎石,针片状含量6%,压碎值5%,含泥量0.3%,泥块含量0%,表观密度2700kg/m3,自然堆积密度1540kg/m3

6减水剂选用中交武港院LN-SP聚羧酸缓凝高性能减水剂,减水率为29.2

7)水:自来水。

2.预制箱梁高性能混凝土的配制

2.1 混凝土配合比

通过改变胶材、水泥、掺和料的用量,研究不同配合比混凝土的工作性能和抗压强度。具体配合比1


2.2.2混凝土早期收缩性能

混凝土早期自由收缩试验参照《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》(GB/T50082-2009)中非接触法收缩试验,BG1BG6六组混凝土试件3d收缩率见表3

2.2.4 混凝土抗氯离子渗透性能

混凝土抗氯离子渗透性能试验参照《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》(GB/T50082-2009)中快速氯离子迁移系数法(或称RCM法)进行BG1BG6不同龄期氯离子扩散系数如图1

象山港大桥144片预制箱梁基本浇筑结束,混凝土拌合物工作性能良好早期强度高满足4d预应力张拉,强度标准差为2.3MPa施工顺利,箱梁外观质氯离子扩散系数D84d1.5×1012m2/s,箱梁合格率达100工地试验室在加强材料质量监控同时,注重混凝土生产和浇筑阶段的过程控制,缩小混凝土各项性能的波动。考虑到模板周转,并根据冬夏季节气温不同,协同减水剂厂家,通过调整减水剂将混凝土终凝时间控制在13±1h

3结语

依据象山港大桥海工高性能混凝土技术指标,通过对原材料优选,把混凝土的水胶比、砂率、胶材用量、水泥用量和掺和料的品种及用量控制在适当的范围,配制出了满足施工要求的预制箱梁高性能混凝土,实现了混凝土拌合物的工作性、龄期混凝土力学性能、耐久性、体积稳定性、施工工期和经济效益等各项指标均衡发展。

 

参考文献:

[1] 吴中伟,廉慧珍高性能混凝土[ M ]. 北京:中国铁道出版社,1999. 9

[2] 屠柳青,张国志,李顺凯,刘可心金塘大桥承台海工高性能混凝土的配制技术[J]. 施工技术,2007, (4): 61-63.

[3] 张苹,王坤,李秋义,赵铁军,薛向欣大掺量矿物掺合料混凝土早期抗裂性能研究[J]. 混凝土,2012, (1): 71-73.



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