南京长江第四大桥大体积混凝土施工技术

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1、南京长江第四大桥大体积混凝土施工技术摘要：南京长江第四大桥是国务院批准的南京市城市总体规划中“五桥一隧”过江通道之一，设计为双塔三跨悬索桥。北索塔承台及北索塔均为大体积混凝土施工，控制大体积混凝土有害裂缝的产生，提高混凝土耐久性是施工重点。本文即介绍大体积混凝土的施工关键技术。关键词：索塔承台大体积混凝土有害裂缝耐久性中图分类号：TV331文献标识码：A1引言南京长江第四大桥（以下简称南京四桥）是国务院批准的南京市城市总体规划中“五桥一隧”过江通道之一，是沪蓉国道主干线一一南京绕城高速公路的过江通道和重要组成部分。南京长江第四大桥

2、位于长江江苏南京区段内，在南京长江第二大桥下游约10公里处，距长江入海口约320km。南京四桥A2标负责北主塔（主墩）和北过渡墩（主1林墩）的施工。本文针对该标结构工程中大体积砼的施工关键技术进行论述。2大体积砼工程概况南京长江第四大桥A2标结构中属于大体积混凝土施工范围的有两项：一是北主塔承台，设计标号C35；二是北索塔，设计标号C55。北塔墩基础承台为哑铃形，平面尺寸72.5mX27m，厚8.5m；塔座厚1.5m。承台顶、底标高分别为+5.5m，-3.Om„承台四周设防撞钢结构，并作为承台混凝土浇筑的侧模板。承台混凝土方量为1

3、1713.9m3,分为圆端区、系梁区和后浇带三部分。单幅圆端方量为4866.7m3,单幅圆端单次浇筑最大方量为1717.7ni3,分三次完成。承台结构见图1所示，塔身结构见图2所示。1南京四桥北塔墩承台结构示意3原因分析通常大体积混凝土施工过程中容易产生有害裂缝，这是大体积混凝土施工的通病。如何控制大体积混凝土有害裂缝的产生，提高混凝土耐久性，是大体积混凝土施工的一个难题。就目前的施工水平和环境，大体积混凝土产生裂缝的主要原因分析如下。3.1温度应力引起的裂缝混凝土是一种由砂石骨料、水泥、水及其他外掺料混合而成的非均质脆性材料。大

4、体积混凝土浇筑后，在水泥硬化过程中产生大量的水化热，由于体积较大，大量的水化热聚积在混凝土内部而不易散发，导致内部温度急剧上升。此时混凝土表面温度与外界环境温度接近，这样就形成了内外较大的温差。较大的温差使砼内外热胀冷缩的程度不一致，造成混凝土产生一定的拉应力。而在早期，混凝土抗拉强度通常很低，当拉应力超过混凝土的抗拉强度时，混凝土表面就容易出现裂缝。3.2干燥收缩混凝土硬化后，在干燥的环境下，混凝土内部的水分不断向外散发，引起混凝土由内向外的干缩变形裂缝。3.3塑性变形水泥活性大，混凝土温度高，或水灰比较小时会加剧引起开裂，这是

5、因为混凝土泌水减少，表面水分不能补充，这时混凝土处于塑性状态，稍微受到一些拉力，表面就会出现不均匀的裂缝，裂缝出现后，混凝土内水分蒸发进一步加大，裂缝进一步扩大。4理论对策通过以上分析，大体积混凝土裂缝主要是由温度和收缩引起的，所以要采取措施最大限度降低内外温差和减少混凝土收缩。而要降低混凝土内外温差，选择合适的原材料、降低每方混凝土的水泥用量及总胶凝材料用量以降低水化热最关键。提高高性能混凝土耐久性，减少混凝土有害裂缝的产生，主要包括几个方面：优选混凝土原材料、优化混凝土配合比、加强施工过程的控制及监测及施工后的混凝土养护工作。

6、3.1选择合适的原材料1.选用中热或低热水泥温差主要是水化热产生的，为了减小温差，就要尽量降低水化热，使用早期水化热低的水泥。试验表明，水泥水化热主要来自矿物成分中的铝酸三钙和硅酸三钙，在大体积混凝土施工中，要降低水泥水化热应优先考虑采用铝酸三钙和硅酸三锡含量低的水泥，如矿渣水泥或大现水泥。在水泥选择过程中，对湖北华新中热硅酸盐水泥、葛洲坝中热硅酸盐水泥及镇江句容台泥普通硅酸盐水泥进行了对比试验。湖北华新中热硅酸盐水泥3天及7天水化热分别为210.13J/kg、263.63J/kg；葛洲坝中热硅酸盐水泥3天及7天水化热分别为211

7、.28J/kg、264.91J/kg；镇江句容台泥普通硅酸盐水泥3天及7天水化热分别为216.72J/kg、268.74J/kg。通过水泥水化热试验可以看出，中热水泥水化热与普通硅酸盐水泥相比较低，有利于控制混凝土的水化放热。经过反复论证，综合各种因素，最终选择了镇江句容台泥普通硅酸盐P.042.5水泥。主要原因有：中热水泥在国内还没有使用于特大型桥梁的先例，特别是索塔结构；中热水泥产地离施工区距离远，大大增加运输成本，且带来不确定因素；中热水泥早期强度低，不利于索塔爬模施工，延长施工周期等等。镇江句容台泥普通硅酸盐水泥与中国海螺

8、普通硅酸盐水泥相比，水化热值低，放热速率慢。3.2掺加粉煤灰等外掺料为了减少水泥用量，降低水化热并改善混凝土的和易性，在混凝土中大量掺加粉煤灰及矿粉。由于粉煤灰中含有大量的硅、铝氧化物，这些硅铝氧化物能够与水泥的水化产物进行二次反应，是其活性的来源