深圳沿江高速大体积承台海工混凝土设计与应用

以深圳沿江高速公路第III合同施工项目为背景,对承台C40海工混凝土配合比设计的思路、方法、质量控制、施工应用等方面进行阐述。通过正交设计法,确定了符合抗裂性和抗氯离子渗透性能要求的海工混凝土配合比。该配合比应用后,工作性好,也未出现结构危害裂缝,承台工程质量得到控制和保证。     

大掺量粉煤灰海工混凝土耐久性探讨

在我国北方地区海洋环境下,混凝土结构的腐蚀现象十分严重,采用大掺量粉煤灰来取代水泥,能够获得良好的经济效益和环境效应。掺加粉煤灰能够增加混凝土密实度,进而提高混凝土抗氯离子渗透能力;而且能够减少水泥用量,降低水化热,防止大体积混凝土因水化热过大产生温度梯度而导致混凝土开裂,使得大体积海工混凝土的耐久性得以提高。针对氯离子渗透、硫酸盐侵蚀、冻融循环等破坏作用,对大掺量粉煤灰海工混凝土的耐久性等性能进行了探讨。     

金塘大桥承台海工高性能混凝土的配制技术

针对金塘大桥承台数量多、混凝土量大、强度高、所处环境恶劣等特点研究海工大体积混凝土的配制技术。配合比设计以耐久性为核心,以混凝土各项性能的均衡发展为目标,遵循抗氯离子渗透性与抗裂性并重的原则。采用大掺量矿物掺和料、性能优良的聚羧酸减水剂、低水胶比技术路线,配制出抗氯离子渗透性好、水化热低、体积稳定性好、抗裂性能优良的承台混凝土。     

C40海工高性能混凝土配合比的优化设计

通过测试胶凝材料水化热、混凝土的坍落度和氯离子扩散系数、抗裂等级等性能,对C40海工混凝土的配合比进行了优化设计。研究表明：加入合适的矿物掺合料,不仅能够改善混凝土的工作性能,降低水泥的水化热,并且提高了混凝土的抗氯离子扩散性能。掺入适量粉煤灰、硅灰和矿粉,可以配制出抗裂性能好、90天氯离子扩散系数小于2.0×10^-12m^2/s的C40海工高性能混凝土。     

海工混凝土氯离子扩散系数的试验研究

针对采用VIVID-500聚羧酸超商船化剂配制的海1=混凝土抗氯离子渗透性能,使用RCM法对黄海大桥各部位混凝土进行试验研究,结果表明现场配制的混凝土氯离子扩散系数满足设计要求;同时研究了不同的水胶比、胶凝用量与氯离子扩散系数之间的变化规律,为今后配制海工混凝土提供参考.     

厦漳跨海大桥箱梁海工高性能混凝土的配制和性能研究

针对厦漳跨海大桥引桥箱梁混凝土体积大、环境条件恶劣的特点,开展了以温度控制、耐久性控制以及提高早期强度为目标的跨海大桥箱梁海工高性能混凝土配制技术研究。采用粉煤灰与矿粉双掺技术和混凝土配合比的优化设计,提高混凝土材料自身变形能力和抗裂性能,配制出低水化热、早期强度高、抗氯离子渗透性和抗裂性能良好的跨海大桥箱梁海工高性能混凝土。     

厦漳跨海大桥海工高性能混凝土配制技术

介绍了海工混凝土配合比设计原则、原材料优选和关键参数的确定等,选用NT Build 492标准确定抗氯离子渗透性指标,最后提出混凝土抗裂性控制要求。将以上原理应用于厦漳跨海大桥海工高性能混凝土实际工程中,从现场混凝土应用情况看,混凝土配合比工作性、力学性能、耐久性和抗氯离子渗透性良好,满足施工需要。     

裂缝对混凝土中氯离子侵蚀作用的影响

为研究裂缝对混凝土中氯离子侵蚀作用的影响,设计了受弯开裂构件,模拟海工环境进行了干湿循环试验,对混凝土构件中氯离子的含量进行测试分析。试验结果表明:构件开裂后氯离子对流扩散区的深度在15~25 mm之间;宏观裂缝加速了氯离子的侵蚀过程,并且以裂缝为新界面,为氯离子的二维扩散提供条件。通过对试验数据总结分析和模拟,基于Fick第二定律提出了综合考虑了时间衰减,裂缝宽度和氯离子结合系数的氯离子扩散模型。     

桥梁承台大体积高性能混凝土试验研究

结合天津海河开启桥承台大体积混凝土的设计要求,对承台高性能混凝土进行配合比设计,研究承台高性能混凝土的拌合物性能、力学性能、干缩、绝热温升和抗渗、抗冻、抗氯离子渗透、抗硫酸盐腐蚀性能。制备的承台大体积混凝土的主要技术指标均达到设计要求,并在天津海河开启桥承台大体积混凝土施工中得到成功应用。     

海工混凝土抗氯离子渗透性试验方法的研究

结合国内外海工混凝土耐久性研究现状,分析了将抗氯离子渗透性作为评价海工混凝土耐久性的综合指标的可行性和必要性;针对近年来用加速试验来研究海工混凝土氯离子扩散系数和混凝土耐久性预测模型,探讨了各种试验方法的优点和缺点,对于提高海工混凝土服役寿命有着重要的意义。     

载荷作用后粉煤灰混凝土氯离子渗透性能试验研究

粉煤灰混凝土大量应用于海工混凝土结构,其耐久性对结构耐久性至关重要。海工环境下,混凝土受到载荷与氯离子的双重作用,极易出现耐久性问题。开展了载荷作用后粉煤灰混凝土氯离子渗透性能试验研究。研究结果表明:粉煤灰掺量为20%的混凝土,从初期到后期始终具有良好的抗氯离子渗透性能;粉煤灰掺量为35%和50%的混凝土,初期抗氯离子渗透性能降低,后期有所改善。研究成果可为合理设计粉煤灰掺量提供参考。     

不同腐蚀环境对海工混凝土性能影响研究

本文研究了氯离子、硫酸根离子和冻融对大坍落度海工混凝土抗压强度、氯离子含量及氯离子扩散系数的影响。结果表明:单纯的氯离子对海工混凝土本身的抗压强度影响不大,而有硫酸根离子存在时,混凝土强度明显下降;试块中由表及里的氯离子含量呈逐渐减小的趋势,且减小的速度逐渐降低,氯离子含量在混凝土中的分布类似于指数图像;外界氯离子浓度值越大,海工混凝土相应部位的氯离子含量和氯离子扩散系数都更大,说明外界氯离子浓度对混凝土内的氯离子含量有着正向的影响;在腐蚀初期,硫酸根离子的存在使海工混凝土内部生成了膨胀性产物,有助于减小海工混凝土相应部位的氯离子含量和氯离子扩散系数。     

复合硅烷涂层施工工艺对海工混凝土防护性能的影响

通过室内氯盐干湿循环160次加速劣化试验模拟海工结构浪溅区,研究新型复合硅烷采用喷涂、涂刷和浸泡3种施工工艺对海工混凝土防护性能的影响。研究表明:新型复合硅烷涂层防护可以有效提高混凝土的抗水和抗氯离子渗透性能,降低混凝土表面氯离子浓度和氯离子扩散系数,其中以浸泡方式效果最佳,可以显著的提高海工混凝土的耐久性。     

低品位石灰石粉与粉煤灰复掺效应对C50海工混凝土抗Cl^-迁移的影响

分析了低品位石灰石粉和粉煤灰不同掺配比例的复合效应对C50海工混凝土抗氯离子迁移性能及强度的影响,试验结果表明:随着低品位石灰石粉掺量的增加,C50海工混凝土3 d、7 d、28 d抗压强度增长幅度均在10%以上;将低品位石灰石粉按胶凝材料总体质量的15%替代粉煤灰与其进行1∶1复掺时,C50海工混凝土的氯离子迁移系数与电通量值均为最低,分别降低了70.5%和67.4%,抗Cl^-迁移性能达到最佳;SEM结果表明,低品位石灰石与粉煤灰的复掺比例为1∶1时,低品位石灰石粉微集料效应与粉煤灰的火山灰的复合效应可以改变混凝土的空隙特征,提高了混凝土的密实性、强度及抗渗性能。     

满足100年耐久性设计的自密实海工高性能混凝土寿命评价技术研究

分析了海工混凝土结构的腐蚀机理,并对海工混凝土结构的腐蚀危险性进行了评估,表明氯离子对混凝土结构内钢筋的腐蚀是混凝土结构与构件耐久性的主要控制因素。确定了菲克第二扩散定律的解析解中表面氯离子浓度、临界氯离子浓度和保护层厚度等参数的取值,获得了不同矿物掺合料自密实海工高性能混凝土满足100年耐久性设计年限要求的有效氯离子扩散系数控制指标,并表明掺合料的种类和掺量在合理的范围时,自密实海工高性能混凝土的耐久性可满足设计使用年限100年的耐久性要求。     

海工混凝土掺和料的研究与应用

海工混凝土受盐雾、侵蚀介质、海浪冲刷等多种因素作用,会极大地降低混凝土的使用寿命。本文研究了一种高性能海工混凝土掺和料,主要由工业废渣、石膏、硫铝水泥熟料和其他组分构成,按20％～40％的比例掺入到混凝土中,具有降低收缩和水化热、提高耐磨性能和抗氯离子渗透性能等多种作用,可大幅度提高海工混凝土抗侵蚀性能,延长使用寿命,减少海工构筑物的维护和维修费用。本产品在广东、广西、海南等多个海工构筑物上应用,工程检测结果表明其综合性能优于传统方法配制的海工混凝土。     

聚丙烯纤维对海工混凝土抗氯离子渗透能力的影响

在不同水胶比和不同养护条件下,就聚丙烯纤维对海工混凝土抗氯离子渗透能力的影响进行了试验研究。结果表明,在标准养护条件下,随着聚丙烯纤维掺量的增加对水胶比为0.30、0.40和0.50的混凝土均产生了氯离子迁移电量增加的现象,增加幅度随水胶比增加而明显增大。在标准养护28 d再沸煮8 h的条件下,沸煮后同类混凝土的氯离子迁移电量普遍均低于仅标养28 d的迁移电量,在水胶比较大(0.50)的条件下,混凝土氯离子迁移电量随聚丙烯纤维掺量增加而增加的势头经沸煮后有所减弱。水胶比为0.30、0.40和0.50时,掺聚丙烯纤维海工混凝土早期的抗氯离子渗透能力均远小于28 d龄期的抗氯离子渗透能力,其规律不同于龄期与强度的规律。     

海工混凝土掺合料的工程应用

海工混凝土受盐雾、侵蚀介质、海浪冲刷等多种因素作用,会极大地降低其使用寿命。本文研究了一种高性能海工混凝土掺合料,主要由工业废渣、石膏、硫铝熟料和其它组分构成,按2 0%~40%掺入到混凝土中,具有降低收缩性和水化热、提高耐磨性能和抗氯离子渗透性能等多种作用,可大幅度提高海工混凝土抗侵蚀性能和使用寿命,减少海工构筑物的维护、维修费用。本产品在广东、广西、海南等多个海工构筑物上应用,工程检测结果表明其综合性能优于传统方法配制的海工混凝土。     

高性能混凝土约束收缩对氯离子扩散的影响

对粉煤灰和矿渣粉双掺总量占胶凝材料总质量的百分比分别为30%,40%和50%及掺合比例分别为1∶2,2∶3和1∶1的高性能混凝土进行了平板收缩试验和快速氯离子扩散系数测定（RCM法）试验,分析了高性能混凝土有约束和无约束收缩开裂性能及对氯离子扩散系数的影响规律。研究结果表明:无约束的混凝土平板均未发生开裂,有约束的混凝土平板基本开裂,双掺矿物掺合料显著改善了混凝土的抗裂性能,当粉煤灰和矿渣粉的掺合比例为1∶1时,其抗裂性能最好,且随着掺量的增加,混凝土的抗裂性越好;矿物掺合料双掺总量和掺合比例一定时,各配比约束收缩混凝土的等效氯离子扩散系数均高于无约束收缩混凝土的氯离子扩散系数,即约束收缩增大了混凝土的氯离子扩散系数,收缩应变越大,混凝土的抗氯离子性能越差;当粉煤灰和矿渣粉掺合比例为1∶1时,约束收缩对混凝土内氯离子扩散的影响最小。     

混凝土泵送前后性能的对比试验研究

对混凝土泵送前后的物理性能、力学性能、抗氯离子渗透性能和抗裂性能进行对比试验,了解泵送施工对混凝土性能的影响。试验结果表明,混凝土泵送后流动性减小,含气量降低;普通混凝土泵送后早期抗压强度和抗氯离子渗透性降低,高性能混凝土则相反;混凝土的弹性模量基本不受泵送工艺的影响;在泵送前,高性能混凝土的早龄期开裂风险大于普通混凝土,泵送后普通混凝土的开裂敏感性大于高性能混凝土。