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1、浅谈高性能海工耐久混凝土质量控制潘鹏工程背景青岛海湾大桥横跨交州湾海域，主线全长约 28.057km，其中跨海大桥长25.17 km，是我国最大规模的海湾大桥之一,也是我国北方的第一特大型桥梁集群工程。青岛海湾大桥由沧口航道桥、红岛航道桥和大沽河航道桥、海上非通航孔桥以及红岛、黄岛和青岛岸接线工程组成.由于受到地形、地质结构、水文、通航、航空条件等因数的制约，施工条件复杂，施工技术难度大。特别是桥梁结构处于北方微冻地区的近海或海洋环境，是作用等级从中等程度（C 级）至严重程度（E 级）的氯盐腐蚀环境，为了确保结构使用寿命达到 100 年的设计年限，必须严格的控制混凝土的质量。一、海工高性能混凝
2、土原材料的质量控制为了保证高性能海工耐久混凝土的综合力学性能与持久的稳定性，选择一种合适的原材料尤为重要，而作好原材料的进场检验及性能检测试验是保证混凝土的综合力学性能和持久稳定性的重要保障。故在此对原材料的进场检验性能指标做一些简要的阐述。1、水泥为了保证高性能海工耐久混凝土的各种性能，提高水泥的适应性、控制混凝土的早期开裂和抑制碱集料反应，根据青岛海湾大桥施工招投标文件规定，拟用水泥应符合硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥 （GB175-1999）的要求，且水泥中的 C3A 含量宜控制在 6%12%；氯离子含量应小于 0.03% ,并满足混凝土拌和物中各种原材料引入的氯离子总质量不超过胶凝材料总量
3、的 0.1%(钢筋混凝土结构)和 0.06%(预应力混凝土结构)；碱含量（等效 Na2O）含量应小于0.6%。为保证水泥品质，在进场前的验证试验时，按照水泥细度检验方法（80m 筛筛析法） （GB/T1345-91） 、 水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法 （GB/T1346-2001） 、 水泥胶砂强度检验方法（ISO 法） （GB/T17671-1999）及水泥化学分析方法 （GB176-1996）中的试验方法进行物理力学性能试验，检验水泥细度、标准稠度用水量、安定性、凝结时间、C3A含量、强度、氯离子含量、碱含量。在进场抽样试验时，检验水泥细度、标准稠度用水量、安定性、凝结时间
4、、强度等指标满足下表-1 要求。表 1-1 水泥性能指标检测项目cl-含量（%）C3A含量（%）SO3 含量(%)烧失量(%)比表面积(m2/kg)凝结时间 抗折强度 （MPa） 抗压强度 （MPa） 安定性国标要求0.03 612 3.5 3.0 300初凝min 终凝 h 3 天 28 天 3 天 28 天 合格0：456：304.06.5 22.0 42.5招投标 文件0.03 612 3.5 / 300 45 6.5 / / 17.0 42.5 合格2、粉煤灰根据青岛海湾大桥施工招投标文件规定粉煤灰掺和料必须来自煤工艺先进电厂的一级灰,选用组分均匀各项指标稳定的低钙灰,各种性能应满足指
5、标见表-2 要求。 表-2 粉煤灰性能指标检测项目 细度（%） 需水量比 （%） 烧失量 （%） 含水量 （%）三氧化硫（%）氧化钙含量（）国标要求 级 12 95 5 1 3 /招投标文件 / 100 8 / 2 /3、矿渣粉主要控制指标和使用要求见表-3。表-3 矿渣性能指标活性指数（%）检测项目 需水量比（%）比表面积(m2/kg)流动度比（%）密度（g/cm3）含水量（%）烧失量（%）SO3（%） 7天 28 天专用规范 100 360440 / / / 5 / / /GB/T180462000 350 85 2.8 1.0 3.0 4.0 / /4、细集料混凝土用细集料应符合现行国家
6、标准建筑用砂 （GB/T14684-2001） ，行业行业规范海港工程混凝土结构防腐蚀技术规范(JTJ275-2000)、 水运工程混凝土施工规范(JTJ268-96)的一般技术要求。必要时，细集料应予清洗和过筛，以除去有害物质。选择料场时必须对集料进行碱集料潜在活性的检测，检测标准和方法按普通混凝土用砂质量标准及检验方法 （JGJ52-92）和普通混凝土用碎石或卵石质量标准及检验方法 （JGJ53-92）有关规定执行，本工程不得采用可能发生碱-集料反应(AAR)的活性集料。颗粒级配应满足建筑用砂(GB/T14684-2001)表 1 之第 2 级配区要求（见表-4） ，且泵送混凝土用砂宜选用
7、中砂，细度模数为 2.92.6，2.36 mm 筛孔的累计筛余量宜大于15%，0.3 mm 筛孔的累计筛余量宜在 85%92%范围内。砂的物理化学性能指标应满足表-5 的要求。表-4 颗粒级配砂筛孔尺寸（mm） 9.5 4.75 2.36 1.18 0.60 0.30 0.15规范要求（%） 0 010 025 1050 4170 7092 90100表-5 砂的物理化学性能指标检测项目细度模数表观密度(kg/m3)堆积密度(kg/m3)空隙率(%)含泥量(%)泥块含量(%)SO3 含量(%)坚固性 （试验结束后质量损失%）Cl-含量(%)碱活性(快速碱硅酸反应：%)国标 要求2.13.725
8、001350 47 3.0 1.0 0.5 80.02 0.10招投标文件2.62.9 / / / 2.0 0.5 / 8 0.02 合格5、粗骨料(1). 粗集料应采用符合表-6 级配的坚硬卵石、砾石或碎石。压碎指标不大于 12%，针片状颗粒含量不大于 10%，硫化物及硫酸盐含量(按 SO3 质量计)小于 0.5%。粗集料松散堆积密度一般大于 1430 kg/，对较致密石子如花岗岩大于1450 kg/m3。表-6 粗集料级配范围(累计筛余)连续粒级 方 筛 孔 ( mm)(mm) 2.36 4.75 9.50 16.0 19.0 26.5 31.5510 95100 80100 015 05
9、16 95100 85100 3060 010 0520 95100 90100 4080 010 0525 95100 90100 3070 05 0(2). 粗集料最大粒径应不超过结构物最小尺寸的 1/4、钢筋最小净距的3/4 和保护层厚度的 2/3；当设置二层或多层钢筋时，不得超过钢筋最小净距的1/2；泵运混凝土的粗集料最大粒径，除应符合上述规定外，对碎石不应超过输送管内径的 1/3，对于卵石不应超过输送管内径 1/2.5；水下灌注混凝土的粗集料最大粒径不得大于导管内径的 1/6 和钢筋最小净距的 1/4。同时本工程混凝土的粗集料最大粒径还不应超过 25 mm。(3). 进行粗集料供应源
10、选择时，还应进行岩石的抗压强度检验。岩石的抗压强度与混凝土强度等级之比不应小于 2。石料在饱水情况下的抗压强度(50mm50mm50mm 立方体)试验按照公路工程集料试验规程(JTGE42-2005)进行。(4). 石中氯离子含量0.02%，含泥量0.5%，泥块含量0.3%，针片状含量8%。必要时，细集料应予清洗和过筛，以除去有害物质。(5). 使用非活性骨料。(6). 碎石物理化学性能指标应满足表-7 的要求。表 3-7 碎石的物理化学性能检测项目表观密度(kg/m3)堆积密度(kg/m3)空隙率(%)含泥量(%)泥块含量(%)坚固性(质量损失%)Cl-含量(%)SO3 含量(%)针片状含量
11、(%)压碎指标(%)国标 要求 2500 1350 47 1 0.5 8 / 0.5 15 20招投标文件 / / / 0.5 0.3 / 0.02 0.04 8 126、外加剂混凝土高效减水剂是在拌制混凝土的过程中掺入、用以改善混凝土性能的物质。其主要功能为： 改善混凝土拌和物流动性能； 调整混凝土凝结时间，改善硬化性能； 改善混凝土耐久性； 提高混凝土的强度； 节约水泥用量。使用的外加剂应满足：1). 所采用的化学外加剂，必须是经过有关部门检验并附有检验合格证的产品，其质量应符合混凝土外加剂(GB/T 8076- 1997)的规定，使用前应复验其效果(现场复试检测项目及标准见公路桥涵施工技
12、术规范(JTJ041-2000)附录 F-2)，使用时应符合产品说明、 混凝土外加剂应用技术规范(GBJ 50119-2003)及本规范关于混凝土配合比、拌制、浇筑等各项规定。2). 应根据化学外加剂的特点，结合使用目的，通过技术、经济比较来确定外加剂的使用品种。3). 化学外加剂掺量应根据使用技术、施工条件、混凝土原材料的变化通过试验进行调整。4). 不同品种的化学外加剂应分别存储，做好标记，在运输与存储时不得混入杂物和遭受污染。5). 配制海工耐久混凝土所用的化学外加剂及其使用尚应符合如下要求：(1)各种化学外加剂应有厂商提供的推荐掺量与相应减水率，主要成分(包括复配组分)的化学名称，氯离
13、子含量百分比，含碱量，以及施工中必要的注意事项，如超量或欠量使用时的有害影响、掺和方法和成功的使用证明等；(2)配制海工耐久混凝土所用的减水剂或泵送剂的减水率应至少达到25%；(3)当混合使用高效减水剂、引气剂、缓凝剂、膨胀剂、阻锈剂及其它防腐剂时，应事先专门测定它们之间的相容性；(4)化学外加剂中的氯离子含量不得大于混凝土中胶凝材料总重的0.01%。表 3-8 外加剂性能指标检测项目含固量(%)密度(g/ml) PH 值Cl含量(%)Na2SO4含量(%)总碱量(%)减水率(%)含气量（%）规范要求 / / / 0.01 / / 25 4.5检测项目 泌水率比（%） 凝结时间差（min） 抗
14、压强度比（%） /初凝 终凝 3d 7d 28d /规范要求 100 +90 / 125 125 120 /二、混凝土配合比的设计1C50 海工耐久混凝土技术性能指标本次试验研究主要针对杭州湾大桥上部结构用 C50 海工耐久混凝土，其主要技术性能指标为：1） 、工作性能：混凝土浇筑入模时的坍落度为 160200mm，混凝土初凝时间大于 8 小时，混凝土含气量4%，压力泌水率应40%。2） 、力学性能：应满足 C50 混凝土力学性能指标，3 天初张拉时抗压强度达到设计强度的 70%以上，且弹性模量达到设计值的 60%65%以上，10 天时必须达到 100%。3） 、长期性能及耐久性能：混凝土 8
15、4 天龄期的氯离子扩散系数（RCM 法）1.510-12 m2/s，并测得其随龄期的变化规律；另外，还需对预应力混凝土进行不同龄期自由收缩和徐变试验，为其使用积累资料。2. 配制海工耐久混凝土一般原则：1)、本工程混凝土结构采用海工耐久混凝土，其配合比应根据图纸规定不同结构部件、不同配筋部件、不同强度等级要求、不同施工方法、不同环境侵蚀作用、不同原材料分别进行设计。对 60m 预制箱梁海工耐久混凝土的最大水胶比和单方混凝土胶凝材料的最低用量应满足设计和耐久性专题研究要求，单方混凝土的胶凝材料总量一般不高于 500 kg/m3，最多不应超过 550kg/m3。最大水胶比不超过 0.35。2)、 选用低水化热和较低含碱量的水泥，尽可能避免使用早期强度较高的水泥和高 C3A 含量的水泥；3)、 选用坚固耐久、级配合格、粒形良好的洁净集料；4)、选用高效减水剂(泵送剂)，取用偏低的拌和水量；5)、 限制单方混凝土中胶凝材料的最低和最高用量，为此应特别重视混凝土集料的全级配设计以及粗集料的粒形要求；6)、 在满足单方混凝土中胶凝材料最低用量要求的前提下，尽可能降低胶凝材料中的硅酸盐水泥用量。3. 海工耐久混凝土必须掺用粉煤灰、磨细矿渣等矿物掺和料；掺和料要求质量稳定，并附有品质的性能参数及质量检验证书；掺量必须通过试验论证。4. 海工耐久混凝土宜通过适当引气来提高其耐久性，新拌混凝土中引气
