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1、专题三：钢筋混凝土拱桥施工及施工控制技术的研究专题三：钢筋混凝土拱桥施工及施工控制技术的研究子课题三：管内高性能混凝土的研究年度总结报告研究的主要内容 l分析钢管混凝土的脱空主要原因。l研究管内高性能混凝土的性能要求和控制参数。l研究管内高性能混凝土的原材料要求和配合比设计方法。l研究管内高性能混凝土防脱空的综合技术措施。l研究超声法检测钢管混凝土缺陷的方法 研究的主要目标l提出管内高性能混凝土的性能要求和控制参数。l提出管内混凝土的原材料要求和配合比设计方法。l提出钢管混凝土防脱空的综合技术措施的建议。l提出超声法检测钢管混凝土缺陷的方法。 钢管混凝土脱空原因的分析钢管混凝土脱空原因的分析
2、l初期阶段的脱空 ： 原因：新拌混凝土的泌水和沉缩 大小：零至数厘米 l早期形成的脱空： 原因：混凝土的化学收缩、自收缩以及冷缩 大小：9035010-6 （约每米0.090.35mm) l运营期形成的脱空： 原因：日照引起的管与混凝土的温差、季节温差及混凝土的后期收缩。 大小：150 65010-6 （约每米0.150.65mm) 对脱空高度影响最大的是新拌混凝土的泌水量，钢管直径越大，越容易出现脱空，且脱空高度越大；因此，防止出现过大脱空的主要措施是控制新拌混凝土的泌水率。日照温差和季节温差引起脱空仅次于泌水和沉缩造成的脱空，而这种原因造成的脱空较难彻底消除。早期化学收缩和自缩及冷缩引起的
3、脱空量最小，采用在混凝土中掺入膨胀剂，可以补偿早期化学收缩和自缩及冷缩引起的脱空，减少钢管混凝土的脱空量。所以，对钢管混凝土拱桥而言，主要的技术措施是尽可能减小钢管与混凝土之间的脱空。初期阶段的脱空试验研究 钢管混凝土初期阶段造成的脱空是对脱空高度影响最大的因素，而脱空高度与新拌混凝土的泌水量和钢管直径密切相关，泌水量和钢管直径越大，越容易出现脱空，且脱空高度越大，因此，要求管内混凝土的常压泌水量应为零，但管内混凝土大部分是在有压状态，且泌水在管顶部的分布状态尚不清楚，为了进一步了解泌水造成的脱空，拟进行少量足尺模型试验（一个1米直径、一个0.5米直径）,以进一步掌握泌水造成脱空量, 为此设计
4、了两套试验装置，现正在加工制作。 管内高性能混凝土的性能要求管内高性能混凝土的性能要求 1、新拌混凝土应有良好的流动性、充填性和通过能力，易于泵压施工，易于自密实。2、新拌混凝土的泌水应尽可能小，常压下应无泌水，以减少或消除泌水导致的脱空。3、水化热温升应小，以降低钢管混凝土成拱温度和减少冷缩脱空。4、混凝土在凝结硬化早期体积应有微膨胀，以补偿和减少化学收缩和自缩及冷缩。5、硬化混凝土的长期徐变和干缩应尽可能小。管内高性能混凝土的控制参数 1、新砼的坍落度控制在200240mm；坍落扩展度控制在450600mm；2、新拌混凝土的常压泌水率应为零；3、混凝土砂率应通过充填性（U型箱或L型箱）试验
5、选择。4、管内混凝土的水化热温升宜小于250C5、混凝土中应掺入膨胀剂，膨胀剂品种和掺量应根 据 试 验 确 定 ， 混 凝 土 约 束 膨 胀 率 以0.02%0.04%为宜。6、每立方米混凝土中胶凝材料总用量宜不超过480kg/m3。U型箱试验装置L型箱试验装置管内高性能混凝土的原材料要求管内高性能混凝土的原材料要求 （1）水泥： 采用旋窑生产的硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、中热硅酸盐水泥或道路硅酸盐水泥。水泥熟料中C3A的含量应低于8%。比表面积为300380m2/g；水泥的强度等级应根据混凝土强度等级确定，宜按下表选择：混凝土强度等级 C30 C35C45 C50C60 水泥强度等级 3
6、2.5 42.5 52.5（2）骨料：石子： 除应满足普通混凝土用骨料的各项技术要求外，石子的颗料应浑圆，针片状含量应小于5%，石子最大粒径宜不大于31.5mm；当混凝土强度等级大于C50时，石子最大粒径宜不大于25mm。砂： 除应满足普通混凝土用砂的各项技术要求外，砂的细度模数宜为2.603.00。l掺合料和外加剂： 管内高性能混凝土宜掺入掺合料，掺合料可采用粉煤灰和硅灰；所采用的粉灰应符合GB1596-91用于水泥和混凝土中的粉煤灰中的I级粉煤灰，或采用超细粉煤灰。硅灰应符合公路工程混凝土用掺合料的技术要求。 管内高性能混凝土中应掺入泵送剂、缓凝型泵送剂或缓凝型高效减水剂，采用的泵送剂、缓
7、凝泵送剂或缓凝减水剂应不增加混凝土的泌水。 管内高性能混凝土宜掺入膨胀剂，膨胀剂除应符合混凝土膨胀剂（JC-476-1998）的要求外，还应检验掺膨胀剂混凝土在密封状态下的膨胀率，以优选膨胀剂品种。 依托工程（茅草街大桥）混凝土的推荐配合比参数l水灰比：控制在0.360.40之间；l用水量：控制在185190kg以下；l砂率：控制在40%46%之间；通过填充性试验确定。l混凝土坍落度为200240mm，坍落扩展度为450600mm；一小时坍落度损失小20mm。l混凝土常压泌水率为零。下阶段将开展的工作1、通过现有资料的整理分析，对管内高性能混凝土的配合比设计方法进行研究，提出管内高性能混凝土的配合比设计方法；2、结合依托工程指导管内高性能混凝土的配合比设计和施工，并进行现场测试；3、继续完成足尺模型营运期脱空的测试，提出减小运营期脱空高度的建议措施；4、在已制作的两个1m高的足尺节段模型钢管混凝土上，对超声法检测钢管混凝土内部缺陷的方法进行试验，开展超声法和敲击法检测钢管混凝土脱空的方法的研究。垂直入射剪切波检测
