重慶菜園壩長江大橋丫型剛構(gòu)高性能混凝土應(yīng)用研究
摘要:針對菜園壩長江大橋Y型剛構(gòu)c60混凝土設(shè)計要求、施工特點(diǎn),簡述了C60高性能混凝土的設(shè)計思路、技術(shù)途徑、配合比優(yōu)化試驗(yàn)、長期耐久性試驗(yàn)研究及施工應(yīng)用情況。 關(guān)鍵詞:菜園壩長江大橋;Y型剛構(gòu);c60高性能混凝土 中圖分類號:Tu44829 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1671一9107(2007)04-0015-3 1工程概況 重慶菜園壩長江大橋采用中承式鋼箱系桿拱橋方案,大橋主跨420m,設(shè)計新穎獨(dú)特。其中主墩上部的丫型剛構(gòu)設(shè)計為C60預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),剛構(gòu)水平投影長度約160m,垂直高約48m洲型剛構(gòu)一側(cè)斜腿頂端斷面寬3.6m,高5.Zm,另一側(cè)斜腿頂端斷面寬3.6m,高4.0m。 剛構(gòu)主墩和斜腿固結(jié),上頂截面為5.86mx12m,底截面為gmx14m。在斜腿和主墩交接處設(shè)置橫梁將上下游丫型剛構(gòu)連接,橫梁截面為六邊形,高6m,上寬6m,下寬3m。另外在上下游相鄰丫構(gòu)斜腿中、上部均設(shè)4mxsm矩型橫梁。整個丫型剛構(gòu)系統(tǒng)混凝土量約2.2萬m“,采用商品混凝土。 2混凝土技術(shù)控制重點(diǎn)和難點(diǎn) 獨(dú)特的預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土丫型剛構(gòu)設(shè)計對混凝土的施工水平和質(zhì)量控制是巨大的考驗(yàn),其施工難度、施工的時間跨度在國內(nèi)外橋梁建設(shè)中均屬少見,相應(yīng)對耐久性能提 出 了 更高的要求。其主要技術(shù)控制重點(diǎn)和難點(diǎn)有:混凝土工作性控制 :丫型剛構(gòu)的施工期預(yù)計2年,重慶夏季持 久400c的高溫,冬季多雨嚴(yán)寒,加之主城區(qū)經(jīng)常性堵 車 , 特別是北岸近千米長距離泵送作業(yè),要求采取可靠措施保證混凝土拌合物坍落度經(jīng)時損失小,工作性保持好,不泌水、不離析,且質(zhì)量持續(xù)穩(wěn)定。 水化熱的控制 :丫型剛構(gòu)最小截面尺寸也達(dá)3mx4m ,為特大體積高強(qiáng)混凝土,解決既保證強(qiáng)度又盡可能減少水泥用量以最大程度降低水化熱,預(yù)防溫度梯度過大對結(jié)構(gòu)的質(zhì)量影響是技術(shù)控制的重點(diǎn)。 耐久性控制:本工程設(shè)計使用壽命100年,遠(yuǎn)高于一般混凝土結(jié)構(gòu)使用要求。鑒于目前國內(nèi)外尚未建立高性能混凝土耐久性評估體系和標(biāo)準(zhǔn),無法根據(jù)原材料質(zhì)量、配合比和施工條件準(zhǔn)確預(yù)測混凝土的耐久性,因此,根據(jù)國內(nèi)外有關(guān)高性能混凝土研究應(yīng)用成果,采取有效技術(shù)措施,提高丫型剛構(gòu)混凝土的耐久性,是本研究應(yīng)用的重點(diǎn)。 混凝土體積穩(wěn)定性控制丫型剛構(gòu)C60以昆凝土體積穩(wěn)定性對于菜園壩長江大橋整體結(jié)構(gòu)的施工控制和安全使用至關(guān)重要。如何合理選擇原材料、控制好相關(guān)指標(biāo),有效處理強(qiáng)度、施工工作性能和混凝土體積穩(wěn)定性、耐久性之間的矛盾是混凝土配合比設(shè)計重點(diǎn)考慮的技術(shù)問題。 3主要技術(shù)措施及配合比優(yōu)化設(shè)計 根據(jù)國內(nèi)外高強(qiáng)高性能混凝土研究應(yīng)用成果和相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范要求,綜合考慮該工程的特點(diǎn),確定采取的混凝土配制技術(shù)途徑是:優(yōu)質(zhì)普通硅酸鹽水泥+優(yōu)質(zhì)骨料十高效減水劑+高活性礦物摻合料。 3.1 主 要 技術(shù)措施 控制水膠比確定混凝土的水膠比控制目標(biāo)(W/B)為0.32~0.35;控制 水 泥 用量和膠凝材料總量:在保證配制強(qiáng)度條件下,為降低水化熱,減少混凝土收縮、徐變,水泥用量控制在380kg/m3一430kg/m3,膠凝材料總量控制在490kg/m3一550kg/m3;使用 與 水 泥適應(yīng)性好的緩凝型高效減水劑;使用 磨 細(xì) 礦渣及硅灰摻合料。 3.2 C60混凝土配合比優(yōu)化設(shè)計 為保證混凝土配合比的合理性、經(jīng)濟(jì)性和技術(shù)可靠性,在本項(xiàng)目實(shí)施前,項(xiàng)目組進(jìn)行了相關(guān)調(diào)研,有針對性地提出材料性能控制目標(biāo),并選取目前重慶市場質(zhì)量業(yè)績良好的原材料進(jìn)行系統(tǒng)對比試驗(yàn),包括不同廠家生產(chǎn)的42.5、52.5級普通水泥,特細(xì)砂,石灰石質(zhì)機(jī)制砂,簡陽天然中砂,岳陽中砂,石灰石碎石,硅灰,595級磨細(xì)礦渣,蔡系及氨基高效減水劑,聚丙烯纖維等。通過近百組系統(tǒng)對比試驗(yàn)和優(yōu)化驗(yàn)證試驗(yàn),確定原材料品種和丫型剛構(gòu)C60混凝土基本的配合比。 3.3 C60混凝土配合比確定 3.3 .1 原材料確定 水泥:重慶拉法基42.5級普通硅酸鹽水泥見表3.1。細(xì) 骨料 :簡陽中砂。見表3.2。 粗骨料 : 產(chǎn)于重慶中梁山,smm一25mm石灰?guī)r碎石。見表3.30外加 劑 : 氨基+奈系復(fù)配高效減水劑,江北特種建材廠生產(chǎn)。見表3.4.礦物 摻 合 料:采用環(huán)亞建材公司的磨細(xì)礦渣粉和貴州鐵含金廠生產(chǎn)的硅灰。見表3.5、3.60 3.3 .2 基本配合比基本配合比見表3.7。由于混凝土施工時間跨度較長,為確保混凝土工作性,仍需根據(jù)季節(jié)、環(huán)境、材料等因素及時調(diào)整。 4C 60高性能混凝土物理力學(xué)性能和長期耐久性能 2004 年8月,對現(xiàn)場澆筑的混凝土進(jìn)行取樣,系統(tǒng)測試其物理力學(xué)及長期耐久性能。試件制作、養(yǎng)護(hù)及試驗(yàn)按相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范進(jìn)行。 4.1 物理力學(xué)性能:C60混凝土拌合物工作性見表4.1,力學(xué)性能見表4.2。
4.2 混凝土抗?jié)B透性能混凝土抗?jié)B透性能間接反映了耐久性,本項(xiàng)目研究測試了混凝土的抗?jié)B水性能和抗氯離子滲透性能,前者按GBJ82一85標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行,后者參照美國標(biāo)準(zhǔn)SATMC120Z標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定進(jìn)行。測試結(jié)果見表43。 4.3 混凝土耐酸性能:由于我國尚未制定評定混凝土耐酸性的統(tǒng)一試驗(yàn)方法。本試驗(yàn)根據(jù)相關(guān)研究并參照國內(nèi)外有關(guān) 標(biāo)準(zhǔn),選擇質(zhì)量濃度為2%硫酸溶液作酸性腐蝕介質(zhì),以一定腐蝕齡期混凝土試樣的質(zhì)量損失和強(qiáng)度損失表征混凝土的抗酸性。測試結(jié)果見表4.40 4.4 混凝土收縮性能測試結(jié)果見表4.50 從測試數(shù)據(jù)看,3d~28d內(nèi),混凝土收縮隨齡期呈快速增長,而后收縮隨齡期延長而緩慢增長并趨于穩(wěn)定。根據(jù)國內(nèi)外有關(guān)高強(qiáng)混凝土收縮試驗(yàn)結(jié)果,菜園壩長江大橋丫型剛構(gòu)C60混凝土收縮水平相對較低。 4.5 混凝土徐變性能:結(jié)合工程施工狀況,分別測試了6d、28d、g0d加載的混凝土徐變性能,結(jié)果見表4.60表4.6C60混凝土的徐變性能5C 60高性能混凝土在丫型剛構(gòu)施工應(yīng)用情況 丫型剛 構(gòu) C60高性能混凝土由永固新型建材公司供應(yīng),施工為中鐵大橋局。混凝土的澆筑從204年7月份開始,到2006年9月澆筑完成,歷時兩年多。受施工條件限制,其中北岸入泵位置距澆筑點(diǎn)近千米,為確保泵送的連續(xù)性和澆筑質(zhì)量,采取兩級泵送方案,中繼泵設(shè)置在距北岸500m處。由于參建各方
在質(zhì)量預(yù)控和管理上的密切配合,兩年來,混凝土施工較順利,入模坍落度一般控制在士20mm內(nèi),混凝土拌合物工作性穩(wěn)定,未出現(xiàn)泌水、離析、分層堵管等現(xiàn)象。 施工過程中共抽取C60混凝土出廠檢驗(yàn)和交貨檢驗(yàn)試件576組,分別按丫型剛構(gòu)墩位,并按季節(jié)劃分驗(yàn)收批進(jìn)行強(qiáng)度評定,評定全部合格。表5.1列出了強(qiáng)度綜合評定結(jié)果。從評定數(shù)據(jù)可以表明丫型剛構(gòu)C6以昆凝土達(dá)到了設(shè)計預(yù)控的目標(biāo),混凝土強(qiáng)度穩(wěn)定,離散性不大,質(zhì)量控制良好。 6結(jié)論 針對菜園壩長江大橋丫型剛構(gòu)設(shè)計和施工要求,結(jié)合重慶地方原材料特點(diǎn)和環(huán)境條件,提出的高強(qiáng)高性能混凝土采用42.5普通水泥+石灰?guī)r碎石十硅灰+礦渣微粉十高效外加劑配制技術(shù)途徑合理,符合現(xiàn)行相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的技術(shù)要求。 通過系統(tǒng)試驗(yàn)研究,確定的C60高性能混凝土所用原材料和配合比完全滿足設(shè)計和施工要求。商品混凝土供應(yīng)站生產(chǎn)試驗(yàn)與施工現(xiàn)場試驗(yàn)結(jié)果基本一致,混凝土工作性能良好,強(qiáng)度穩(wěn)定,離散性較小,表明所確定的配比設(shè)計正確、適用、可舀釋。 通過對施工過程中抽樣測試,丫型剛構(gòu)C60混凝土的物理力學(xué)性、長期耐久性、體積穩(wěn)定性、耐腐蝕性測試數(shù)據(jù)符合設(shè)計和相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的要求,具備了高性能混凝土的基本特性— 良好的工作性和優(yōu)良的耐久性。 結(jié)合工程實(shí)踐針對重點(diǎn)難點(diǎn)開展的高性生能混凝土應(yīng)用研究獲得很好成效,取得的經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)數(shù)據(jù),對其它混凝土工程都具有重要借鑒和一定價值。 |
原作者: 王自強(qiáng) 楊長輝 喻建中 吳小峰 葉建雄 |
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