高性能海工混凝土耐久性设计及应用.pdf

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1、材料研究与应用广东建材2013年第12期高性能海工混凝土耐久性设计及应用段博峰辛亮(中交四航局第二工程有限公司)摘要：本文以跨海大桥工程所用的高性能海工混凝土为研究对象，分析了海工混凝土中掺入矿渣粉、粉煤灰及不同掺量的外加剂时，对其力学性能和耐久性能的影响。研究内容主要包括：海工混凝土随水胶比、粉煤灰掺量、矿渣粉掺量、外加剂掺量的变化，其力学性能和耐久性能的变化规律。关键词：高性能海工混凝土；力学性能；耐久性能1绪论高性能海工混凝土是以耐久性为首要设计指标，它具有高耐久性、高工作性、高强度和高体积稳定性等许多优良特性，被认为是

2、性能最为全面的混凝土。这种混凝土有可能为基础设施工程提供100年以上的使用寿命，因此在不少重要工程中被采用，特别是在跨海桥梁、海港建筑等工程。与普通混凝土相比，高性能海工混凝土具有如下独特的性能：首先，对于一些特护结构，控制结构设计的不是混凝土的强度而是耐久性，因此，它不一定具有高强度，但一定具有高耐久性；其次，它具有良好的工作性，有较高的流动性，成型过程中不分层、不离析，易充满模型；最后，它具有较高的体积稳定性，即混凝土在硬化早期应具有较低的水化热，硬化后期具有较小的收缩变形。概括起来说，高性能混凝土能更好地满足结构功能和施

3、工工艺要求，能最大限度地延长混凝土结构的使用年限，降低工程造价。2高性能海工混凝土设计与应用2．1工程概况本工程位于汕头市南澳岛与澄海莱芜半岛之间的海面上，桥址海底较为平缓，处于北回归线的低纬度地区，属于南亚热带季风气候，海洋性气候明显，常年气候温和，光照充足，雨量较充沛，热量丰富，霜冻很少，但常有台风、强风等灾害性天气出现。2．2基本规定本工程使用高性能海工混凝土，配合比设计时应对原材料提出确保耐久性的详细技术指标要求，使混凝土具有良好的抗氯离子渗透性、体积稳定性和抗裂性。2．3原材料的选择及要求(1)水泥：采用强度等级为4

4、2．5级的P·II型硅酸盐水泥，C擅含量不超过10％，氯离子含量应低于0．03％。(2)粉煤灰：采用I级粉煤灰，烧失量不大于8％，45pm筛余小于16％，需水量比不大于100％，氯离子含量小于0．02％，三氧化硫含量不大于2％。(3)高炉矿渣粉：比表面积控制在360～440m2／Kg；需水量比不大于100％；烧失量不大于3％。(4)细集料：选用颗粒坚硬、强度高、耐风化的天然砂，氯离子含量不大于0．02％，含泥量不大于2．0％，泥块含量不大于0．5％。(5)粗集料：选用坚硬卵石、砾石或碎石。压碎指标值不大于12％，针片状颗粒含量

5、不大于10％，硫化物及硫酸盐含量小于0．5％，堆积密度大于1350Kg／m。。!芋黧塑⋯⋯⋯⋯。．．，叫。如⋯枷汕汩州惝，笳．71．．L善熟淼搿攀棚燃肋学啪撕：：L型鸶2墅苎釜：煮宇呈譬耸萼民、至竺警2警竺当窖跫篓掣[。]。茹磊?芸磊．3森荔羞篙磊≥粢；的应用研究[J]．建筑石砂干、混砂浆力学性能的影响[J]．混凝土与水泥制品，2011’善乌磊簇藉螽：{：j茅石豸蔓：≤．。1“⋯～⋯’”““‘“““一10—广东建材2013年第12期材料研究与应用(6)化学夕l-Di：i剂：质量应符合《混凝土外加剂》(GB／T8076—2008

6、)的规定。化学J,I-DNT钮J中的氯离子含量不得大于混凝土中胶凝材料总重的0．01％。(7)拌合用水及养护用水：不得采用海水、污水和PH值小于5的酸性水，水中的氯离子含量应不人于200mg／L，硫酸盐含量(按S0。}质量计)不大于500mg／L。2．4高性能海工混凝土配制要求(1)海工耐久混凝土的最大水胶比和混凝土胶凝材料的最低用量应满足表1规定，此外，混凝土的胶凝材料总量也不宜高于500Kg／m3，一般不应超过550Kg／m3。表1最大水胶比和胶凝材料最一卜用量工程部位最大水胶比W／B胶凝材料最低用量(Kg／m3)桩基、承

7、台、桥墩0．40380预制小箱梁0．35380现浇梁、索塔O．35420(2)限制混凝土中胶凝材料的最低和最高，要求海工耐久混凝土必须掺用粉煤灰、磨细矿渣等矿物掺合料，掺合料的质量必须稳定、合格，掺量必须通过试验论证。(3)混凝土的适配强度，应根据设计规定的强度等级、施工条件的差异和变化以及材料的质量可能波动等因素计算确定。每种混凝土配合比应记录和易性、强度、含气量、坍落度、经济性的参数。同时对混凝土做抗氯离子渗透试验，混凝土的抗氯离子渗透性应符合表2要求，检测按快速非稳态电迁移法。表2混凝土抗氯离子渗透性要求(28d龄期)环

8、境作用等级混凝土氯离子扩散系数／lo。12IIl2／sD级<7E级及以上级别<42．5高性能海工混凝土试配及性能试验2．5．I试验中所采用的主要试验方法(1)水泥混凝土拌合物坍落度按《公路工程水泥及水泥混凝土试验规程》j1GE30—2005中的T0522—2005试验方法进行