淺談滬蘇通長江大橋高性能混凝土施工技術(shù)

摘? 要：本文介紹了滬蘇通長江大橋及所使用高性能混凝土的概況，闡述了高性能混凝土的配合比技術(shù)要求，并對配合比進行了優(yōu)化，提出了現(xiàn)場質(zhì)量控制措施，保證了高性能混凝土高工作性、高體積穩(wěn)定性及耐久性。

關鍵詞：高性能混凝土;配合比;質(zhì)量控制

中圖分類號：TU755? 文獻標識碼：A??? 文章編號：2096-6903（2021）07-0000-00

1工程概況

滬蘇通長江大橋位于江陰長江大橋下游45km、蘇通長江大橋上游40km，北岸為南通市，南岸為張家港市，大橋全長11.072km。正橋墩身采用墩頂設置墩帽的單箱三室薄壁空心墩鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，墩身順橋向外壁采用40：1坡度放坡至墩底，空心墩內(nèi)壁采用60：1放坡至墩底。除拱橋拱腳墩以外，墩身高度都在50m以上，寬度都不窄于31m，是國內(nèi)較為罕見的大面積、大體積墩身。墩身混凝土采用高性能混凝土，強度等級為C40，用量約12.8萬m3。滬蘇通長江大橋自2014年3月開工建設，2020年7月1日正式開通運營。經(jīng)過近1年的運營檢驗，大橋質(zhì)量滿足設計要求，高性能混凝土質(zhì)量得到了保證，為大橋的整橋性能達標提供了基礎保證。

2高性能混凝土概述

2.1 高性能混凝土概念

高性能混凝土是指通過采用低水膠比并摻加足夠礦物細摻料、高效外加劑等，提高普通混凝土性能的新型混凝土。除了具有高耐久性，還能保證良好的工作性、適用性、經(jīng)濟性，以及高尺寸穩(wěn)定性和較高的強度。

2.2 高性能混凝土的特點

高性能混凝土具有如下性能：

（1）由于高性能混凝土的高密度、低滲透性且高抗腐蝕能力，因此具有耐久性的關鍵性能，即高抗?jié)B能力。

（2）高性能混凝土工作性良好，混凝土拌和物流動性較高，易泵送，混凝土具有高黏聚性，在成型過程中不分層、不離析，易填充，且自密實性能好。

（3）高性能混凝土具有低干縮、低徐變、低溫度變形和高彈性模量，即高體積穩(wěn)定性。

3 C40混凝土的配合比技術(shù)要求

混凝土配合比的設計思路是先按照施工圖紙、混凝土相關技術(shù)規(guī)范及本項目混凝土中所使用原材料的特點進行理論配合比的初步設計，先滿足拌合物性能，再滿足力學性能要求，其次滿足耐久性要求，最后通過對比分析，選擇三種指標都較合理的配合比。

3.1 配置強度設計

混凝土的施工配置強度除保證規(guī)定的強度外，標準差σ應采用較高值（取5.0MPa），則C40混凝土配置強度為：

fcu，o=fcu，k+1.645σ=40+1.645×5.0=48.2MPa

3.2 質(zhì)量控制

新拌混凝土的質(zhì)量控制包括混凝土的凝結(jié)時間、和易性以及后期性能。凝結(jié)時間可以由水泥品種及外加劑來控制，而影響和易性和混凝土后期性能主要控制指標的主要因素具體見表1和表2：

3.3 材料用量控制

考慮到墩身的體積較大，在滿足強度、耐久和工作性能的前提下，通過優(yōu)選集料和優(yōu)化配合比，盡量減少凝膠材料用量，降低水化熱，防止混凝土內(nèi)部和表面溫差超過20℃，造成混凝土開裂。同時，合理摻入優(yōu)質(zhì)粉煤灰與高性能減水劑也能夠降低水化熱，增強混凝土和易性，并于泵送。

4高性能混凝土配合比優(yōu)化技術(shù)

4.1原材料控制

4.1.1 水泥質(zhì)量控制

滬蘇通大橋正橋墩身施工采用P.O42.5普通硅酸鹽水泥，由于水泥及礦物組成成分對混凝土耐久性影響很大，因此對進場的每一批水泥都必須嚴格按規(guī)范要求做好細度、凝結(jié)時間、標準稠度用水量、安定性及膠砂強度等試驗。相關試驗數(shù)據(jù)見表3和表4。

4.1.2 摻合料的質(zhì)量控制

礦物摻合料是指具有一定細度和活性的用于改善新拌合混凝土性能的礦物類產(chǎn)品。礦物摻合料可有效改善混凝土的耐久性和工作性能，例如加強可泵送性、抗裂性、耐蝕性、護筋性及抗堿-骨料反應性等。因此，有必要嚴格控制摻合料的質(zhì)量。本工程所使用摻合料相關檢測結(jié)果見表5和表6。

4.1.3 細骨料質(zhì)量控制

所使用細骨料相關檢測結(jié)果見表7。

4.1.4 粗骨料質(zhì)量控制

所使用粗骨料相關檢測結(jié)果見表8。

4.1.5 外加劑質(zhì)量控制

外加劑可改善混凝土和易性、可泵送性，加快混凝土早期強度增長。滬通大橋正橋墩身選用的是JD-9聚羧酸高性能減水劑，通過反復適配和季節(jié)及時調(diào)整，選擇最為合適的成分比例及摻量。每批外加劑到現(xiàn)場后，必須提前檢測各項指標，合格后方可使用。相關檢測結(jié)果見表9。

4.1.6 拌合水質(zhì)量控制

滬通大橋混凝土拌合采用地下水，各項檢測結(jié)果如表10。

4.2 配合比試配和優(yōu)化

根據(jù)設計使用年限、施工工藝和環(huán)境條件等，通過試配、調(diào)整、試件檢測和試澆筑等步驟選定混凝土的配合比，同時考慮原材料、環(huán)境條件等可能出現(xiàn)的變化，選定備用配合比。

結(jié)合混凝土相關技術(shù)規(guī)范，并針對本項目混凝土中所使用原材料的特點，試驗室確定表11的基準配合比，混凝土性能如表12。

在基準配合比的基礎上分別增加和減少0.03水膠比，確定表13的配合比，水膠比調(diào)整后的混凝土性能如表14。

通過比較3種不同水膠比的混凝土性能和強度，選擇水膠比0.38的基準配合比配制墩身混凝土。

5高性能混凝土施工工藝

5.1拌合

滬通大橋HTQ-1標正橋墩身混凝土由水上3座180m/h拌合站負責供應。在澆筑前，提前檢測砂石料含水率，調(diào)整粗、細骨料和水的實際用量。

按照施工配合比對所使用的原材料進行準確稱量，稱量允許最大偏差見表15。

拌合站采用逆流式強制攪拌機，投入攪拌機的原材料通過電腦自動控制，投料順序按照工藝性試驗試拌的結(jié)果進行，主要分冬期施工和夏期施工兩個方面，混凝土攪拌時間按照規(guī)范規(guī)定為2～3min每盤，具體攪拌時間也是按照攪拌工藝性試驗進行確定?；炷恋某鰴C溫度夏季不超過30℃，冬季不低于10℃，混凝土含氣量控制在2.6%～3.2%之間，墩身混凝土的塌落度宜控制在180～200mm之間。

為了控制好砂石質(zhì)量和攪拌質(zhì)量，以確保混凝土的工作性能，項目部建立了如圖1的控制體系。

5.2 運輸

混凝土運輸過程中注意保持均勻性，避免分層、離析和漏漿，并確保坍落度、含氣量、入模溫度等工作性能滿足要求;滬通大橋在江中設置了三臺180m3/h的水上攪拌站，使用10臺混凝土運輸車，攪拌出來的混凝土運輸?shù)浆F(xiàn)場至入模一般控制在20min以內(nèi)。運輸設備夏天采取隔熱措施，冬天具有保溫措施很好的保證了混凝土的性能。

5.3 澆筑

墩身混凝土澆筑采用汽車泵和拖泵進行。施工墩身混凝土標準節(jié)段約400～500m，墩身下部4～5節(jié)考慮用汽車泵進行施工，以上部分考慮用兩臺拖泵。

混凝土入模前應對入模溫度、坍落度、含氣量進行檢測，入模溫度應控制在5～30℃，含氣量、坍落度符合配合比設計要求。混凝土澆筑時采用分層連續(xù)推移的方式澆筑，分層厚度按30cm控制，禁止用振搗棒趕料。

混凝土澆筑時為了減小混凝土自由落體高度，在使用汽車泵澆筑時，加長汽車泵軟管。軟管插入待澆筑混凝土面附近，保證混凝土自由傾落高度不大于2m。拖泵澆筑時需要懸掛串筒進行混凝土澆筑，串筒間用鎖鏈等進行鉤掛串聯(lián)形成整體，串筒出料口距混凝土澆筑面的高度不超過1m。以7#墩為例，串筒平面布置如圖2。

5.4 振搗

應按照事先規(guī)定的工藝路線和方式振搗混凝土，不得隨意加振或漏振。為避免過振，每點的振搗時間一般不宜超過25s，以表面泛漿或不冒大氣泡為準。采用插入式振搗棒宜用垂直點振方式，不得平拖振搗棒來改變振搗棒的水平位置，應先豎向緩慢拔出振搗棒，再移到新位置。

高性能混凝土的流動性一般比較大，為了避免出現(xiàn)過振或漏振，每次混凝土澆筑前，我們都要先進行技術(shù)交底，嚴格按照工藝路線進行，否則，過振會使混凝土離析，表面泌水，而泌出的多余水就會順著模板流淌下來，將混凝土表面的水泥漿沖掉，拆模后就看到一條條的砂線，既影響外觀質(zhì)量又影響混凝土耐久性。而漏振就會出現(xiàn)混凝土里面密實，表面稀松，影響混凝土的耐久性。若混凝土入模坍落度稍大就應該相應減少振搗時間，以引出混凝土中的有害氣泡為準則，若入模坍落度較小則應該適當延長振搗時間，使混凝土密實。

5.5養(yǎng)護

養(yǎng)護是整個高性能混凝土的生命周期中最主要的一部分，如果不及時養(yǎng)護或者養(yǎng)護不當，就會造成混凝土早期開裂，一旦開裂，水、二氧化碳、有害物質(zhì)就會順著裂縫滲透至混凝土中與混凝土中的堿產(chǎn)生化學反應使得裂縫進一步膨脹，其實混凝土大多不是由于荷載破壞的而是由于形變（收縮、膨脹、裂縫）產(chǎn)生的破壞。

根據(jù)專家研究，混凝土拆模后2小時是整個混凝土水分散失最快的時候，因此要求我們現(xiàn)場混凝土結(jié)構(gòu)物主要是墩身等大面積暴露在空氣中的混凝土結(jié)構(gòu)物拆完摸后第一時間噴灑和混凝土表面溫度不超過15℃的水（剛拆完?；炷帘砻娴臏囟容^高，特別是大體積混凝土，如果水溫低于表面溫度太多，直接會出現(xiàn)裂紋），而且要始終保證混凝土表面是潮濕狀態(tài)，如果灑水困難也可噴涂養(yǎng)護劑目的就是保證混凝土內(nèi)部的水分不丟失。

6結(jié)語

綜上所述，高性能混凝土不但要有好的原材料、施工配合比，還應該具有全方面的現(xiàn)場質(zhì)量控制（拌合、運輸、振搗及養(yǎng)護）。只有當設計和施工養(yǎng)護每一個環(huán)節(jié)按照要求去做了才能體現(xiàn)出高性能混凝土的優(yōu)勢，從而滿足高工作性、高體積穩(wěn)定性及耐久性的要求。

參考文獻

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收稿日期：2021-06-12

作者簡介：明海翔（1963—），男，湖北廣水人，工程碩士，高級工程師，研究方向：工程建設技術(shù)、鐵道工程。

Discussion on the High-performance Concrete Construction Technology of the Shanghai-Suzhou-Nantong Yangtze River Bridge

Ming Haixiang

（China Railway Construction Management Co.， Ltd.， Beijing? 100844）

Abstract：This paper introduces the overview of Shanghai-Nantong Yangtze River Bridge and high-performance concrete， expounds the technical requirements of high-performance concrete， optimizes the mix ratio， and puts forward site quality control measures to ensure high workability， volume stability and endurance of high-performance concrete.

Keywords：High-performance concrete; Mix ratio; Quality control