嘉鱼长江公路大桥高性能砼与耐久性试验

2018-07-24侯泽兰中交二公局第一工程有限公司湖北武汉430000

中国建材科技 2018年2期

侯泽兰（中交二公局第一工程有限公司，湖北武汉 430000）

1 工程概况

嘉鱼长江公路大桥桥型为主跨920m非对称布跨单侧混合梁斜拉桥，全桥桥跨布置为：5m×30m预应力混凝土连续小箱梁+[(70+85+72+73)m+920m+(330+100)m]非对称混合梁斜拉桥 +[8×（6×50）m+5m×50m+(55+100+55)m]预应力混凝土连续箱梁。全桥长4660m，其中主桥为主跨920m非对称单侧混合梁、半漂浮体系斜拉桥，主桥长1650m。

2 本项目混凝土高性能及耐久性试验重点难点

2.1 嘉鱼桥混凝土高性能及耐久性试验研究重点

1）主桥承台大体积混凝土裂缝控制技术。

2）索塔高性能混凝土抗裂性与耐久性保障技术。

3）混合梁斜拉桥边跨宽箱梁及钢混结合段高性能混凝土配合比设计与防裂技术。

4）中等强度混凝土（墩柱C30-C40与预制梁、现浇箱梁C50）高性能化技术。

5）桥梁工程高性能混凝土应用技术指南编写及施工管控。

2.2 嘉鱼桥混凝土高性能及耐久性试验研究难点

1）主塔承台（塔座）大体积混凝土的温控防裂。

承台断面尺寸大、浇筑方量大，强度等级高(C40)，绝热温升较高，温升控制不当时，极易因内表温差大产生较大温度应力而导致开裂。

承台长宽比接近2:1、变截面多，易在承台长边中间部位和承台与封底、承台与塔座交界处出现应力集中而导致开裂。

2）索塔高性能混凝土的高程泵送与防裂

混凝土要求：高流态、高强、高性能，砂率大、水泥经和胶凝材料用量高、水胶比低、混凝土自收缩大、温升高，加上养护困难，干缩大，与温度应力叠加易造成桥塔开裂。由于上塔柱锚固区承受多种动载作用，受力复杂，抗裂与疲劳性能要求高。这就与桥塔壁厚，一次浇筑量大，尤其是下塔桩实心段、中下塔柱连接段、下横梁属高强大体积混凝土，混凝土要求：低温升、低收缩、高抗裂、坍落度不宜过大，避免浮浆过厚，砂率宜低，水泥胶凝材料用量低、工作性能差，高程泵送困难，易堵管等产生了矛盾。

3 专项试验开展情况

3.1 编制并下发了《嘉鱼长江公路大桥高性能混凝土应用技术指南》，并组织各工地试验室进行宣贯、学习。嘉鱼长江公路大桥高性能混凝土应用技术指南》从原材料性能、混凝土性能、配合比设计、混凝土生产及施工、混凝土质量检验等五个方面，对嘉鱼桥高性能混凝土的设计、使用及检验提出要求，中心试验室以正式通知形式下发各单位，并按指南要求从原材料进场、配合比试配开始严格审查各工地试验室上报的混凝土配合比，不符合要求的坚决不予批复[1]。

3.2 通过工艺交底、问题咨询和不定期巡查等方式督促各工地试验室按照混凝土咨询小组建议，先后完成了南北岸墩柱、北岸引桥预制小箱梁、悬臂浇筑变截面连续箱梁0#块和标准悬浇节段、湿接缝补偿收缩（微膨胀）混凝土、南岸滩桥箱梁（节段预制拼装C55混凝土）等结构部位的配合比设计，并重点对2个标段的墩身的外观质量、微细裂缝控制和预制箱梁外观质量控制进行了管控。

3.3 完成了主桥10#、11#主墩承台及塔座的大体积混凝土配合比优化设计试验及绝热温升、抗氯离子渗透性、碳化性能试验，着重研究了复合矿物掺合料掺量、缓凝剂品种与掺量对承台混凝土绝热温升的影响规律，聚丙烯纤维对承台混凝土劈裂抗拉强度和耐久性的影响，对比研究了主墩承台大矿物掺合料混凝土在标准养护、中心点温度匹配养护和表面点温度匹配养护三种养护工况下的强度发展规律。完成了主桥南北岸两个主墩承台、塔座、下塔柱实心段的大体积混凝土温控方案设计，并进行了温度监测[2]。

表1 主墩承台混凝土配合比（kg/m3）

表2 主墩承台混凝土温度场仿真计算结果

表3 节段预制拼装C55混凝土配合比

4 主要研究成果及应用情况

4.1 采用低胶材用量、大矿物掺合料掺量（50%以上）和不同缓凝剂复配超缓凝剂的设计思路，配制了水化热温升低、温峰延缓的C40大体积混凝土，在承台分层浇筑面和永久暴露面掺入0.7-0.9kg/m3聚丙烯腈纤维，温控及防裂效果良好。

4.2 依据塔柱不同高程对混凝土泵送工作性与抗裂性、疲劳受力性能要求的差异，通过胶凝材料用量、粉煤灰掺量、缓凝时间、混杂纤维掺入与否的调整，分五段设计了5个不同性能特点的索塔混凝土配合比用于施工；提出了复掺聚丙烯腈单丝纤维和聚丙烯粗纤维对塔柱根部实心段、中下、上中塔柱连接段、下横梁、索塔锚固区等易开裂部位进行辅助防裂和增韧的技术措施。

4.3 通过胶凝材料组成优化和抗裂性对比试验，结合设计和施工要求，提出了具有较低水化热温升、较低收缩徐变的抗裂性箱梁主体C55高性能混凝土和湿接缝微膨胀聚丙烯粗纤维C60混凝土初步设计配合比。