安慶長江公路大橋主墩索塔施工技術(shù)(一)
2010-10-18 
1.概述

  安慶長江公路大橋位于安慶市區(qū)東側(cè)河段,接國道318和306線。橋型為雙塔雙層面鋼箱梁斜拉橋,主跨510m,索塔外型為倒“Y”型,由塔柱、下橫梁、中橫梁、上橫梁構(gòu)成,自承臺至塔頂為184.78lm高,造型俊逸挺拔。我局承建南Z4主塔和Z5、Z6輔助墩、過渡墩工程,工期從2001年12月—2004年4月,共29個(gè)月。

   索塔主要混凝工作量為:上塔柱224.5m³,齒塊60m³,中塔柱2513m³,下塔柱3430m³,橫梁810m³,支座墊石11m³,共9069m³。

  主要技術(shù)指標(biāo):混凝土強(qiáng)度為C50,耐久性要求保證100年使用年限,外觀質(zhì)量要求無危害性裂縫產(chǎn)生,混凝土表面光滑無明顯氣泡、沙線等缺陷、且顏色一致,施工工藝采用高揚(yáng)程泵送,要求混凝土具備高強(qiáng)高性能大流態(tài)工作性。

  索塔混凝土配合比設(shè)計(jì)在混凝土施工前6個(gè)月開始進(jìn)行,從選擇原材料到大量試配,反復(fù)研究、討論,通過大家共同努力,成功地配制出高強(qiáng)、高性能的C50索塔混凝土配合比。

  索塔塔柱共分44×2個(gè)節(jié)段,每節(jié)段一次性澆筑,混凝土方量從320-50m³不等,每道橫梁均分二次現(xiàn)澆,單次最大澆筑方量為450m ,施工自2002年12月中旬開始至2003年8月底結(jié)束共歷時(shí)8個(gè)半月。施工經(jīng)歷了冬、夏季,氣溫變化較火,由于技術(shù)管理得力、施工工藝成熟、采取了很好的養(yǎng)護(hù)措施,混凝土生產(chǎn)順利,速度快,最快時(shí)兩天完成一節(jié)段(夏季),混凝土質(zhì)量均勻、密實(shí)、穩(wěn)定,外觀缺陷,經(jīng)多方檢測,達(dá)到優(yōu)質(zhì)混凝土,業(yè)主很滿意。

  通過安慶大橋索塔C50混凝土的施工,我們掌握了一些經(jīng)驗(yàn),下面從混凝土配合比設(shè)計(jì)、施工工藝、質(zhì)量控制等方面談一點(diǎn)粗淺的見解和體會(huì)。

  2.混凝土配合比設(shè)計(jì)

  2.1 C50索塔混凝土應(yīng)具備的特點(diǎn)

  (1)高性能:拌和、運(yùn)輸、澆筑時(shí)具有很好的流變特性,高流動(dòng)性(塌落度在20cm以上)、不泌水、不離析、塌落度經(jīng)時(shí)損失小,具有良好的可泵性;

  (2)體積穩(wěn)定性好:在混凝土硬化過程中體積穩(wěn)定、水化熱低、收縮徐變小,硬化后結(jié)構(gòu)均勻密實(shí),不易產(chǎn)生各種裂縫;

  (3)高強(qiáng)度:早期和后期強(qiáng)度均較高,而且早期強(qiáng)度上升比較穩(wěn)定,非突變性發(fā)展;

  (4)高耐久:混凝土結(jié)構(gòu)致密、穩(wěn)定,具有高抗?jié)B性、抗凍融性和抗腐蝕性,使用壽命達(dá)到100年以上。

  2.2 配合比設(shè)計(jì)思路

  為了使混凝土滿足要求,從以下幾點(diǎn)著手:

  (1)選擇品質(zhì)優(yōu)良的原材料,膠凝材料、粗細(xì)集料、外加劑等必須符合標(biāo)準(zhǔn)要求,而且品質(zhì)應(yīng)保持穩(wěn)定,貨源充足。

  (2)膠凝材料除水泥外,尚應(yīng)考慮摻一些性能好的摻合料,如I級粉煤灰、磨細(xì)礦渣等,摻入這些活性摻合料,既可以改善混凝土的和易性,又可以減小水化熱及溫度裂縫的產(chǎn)生,還可以提高混凝土的后期強(qiáng)度。

  (3)選擇性能良好的高效減水劑,使之能與膠凝材料具有好的相容性,使拌出來的混凝土具有不泌水、塌落度經(jīng)時(shí)損失小、大流動(dòng)、粘聚性好,混凝土均勻、密實(shí)、穩(wěn)定,外觀氣泡少,強(qiáng)度高、耐久性強(qiáng)。例搭配、砂率人小、水膠比大小、外加劑摻量等綜合對比分析,確定最佳混凝土配合比。

  (4)從膠凝材料水泥和外摻料的合理比例搭配。砂率大小、水膠比大小、外加劑摻量等綜合對比分析,確定最佳混凝土配合比。

  2.3 原材料選擇

  (1)水泥:由業(yè)主招標(biāo),選擇湖北黃石華新P.042.5水泥(因P.042.5水泥拌制的混凝土塌落度經(jīng)時(shí)損失快,初凝時(shí)間短,水化熱較高,故未采剛),經(jīng)南京工業(yè)大學(xué)對各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行檢測,結(jié)果如下表1-表4。

  水泥品質(zhì)綜合評述:華新P.042.5水泥其有害物質(zhì)S03、Cl含量較小,堿含量屬中堿,安全性合格,物理力學(xué)性能等均符合GB175-1999質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求,水化熱較低,適合配制C50高強(qiáng)高性能混凝土。

  水泥化學(xué)分析結(jié)果 表1
水泥有害物質(zhì)含量和體積安全性
水泥物理力學(xué)性能
水泥水化熱
  (2)粉煤灰:因磨細(xì)礦渣成本較高,同時(shí)料源緊張,而粉煤灰成本低、水化熱相對低、水化熱相對也要低些,料源充足,故外摻料選擇I級粉煤灰。經(jīng)過大量調(diào)查研究,選擇了運(yùn)距較近、品質(zhì)優(yōu)良穩(wěn)定的馬鞍山第二發(fā)電廠生產(chǎn)的l級粉煤灰。經(jīng)檢測其化學(xué)組成和主要性能如下表5和表6。

  (3)外加劑:高效減水劑是配制高強(qiáng)性能混凝土的關(guān)鍵。

  根據(jù)索塔混凝土的強(qiáng)度、耐久性、工作性、外觀質(zhì)量要求,我們重點(diǎn)選擇了常用的萘系、氨基環(huán)酸鹽類和性能卓越的改性聚羧酸醚三類不同的高效減水劑進(jìn)行大量試驗(yàn)、比較分析。減水劑性能試驗(yàn)采用的配合比如表7所示。試驗(yàn)結(jié)果如表8-表10所示。
馬鞍山二電廠I級粉煤灰化學(xué)組成 表5
馬鞍山二電廠I級粉煤灰主要性能 表6
減水劑性能試驗(yàn)用混凝土配合比 表7
萘系主要性能檢驗(yàn)結(jié)果 表8
JG一2N主要性能檢驗(yàn)結(jié)果 表9
      
      SP一8N主要性能檢驗(yàn)結(jié)果 表10
  由上述試驗(yàn)結(jié)果可知:JM-VⅢ和JG-2A均能滿足性能要求,但經(jīng)過現(xiàn)場模擬試驗(yàn)塊發(fā)現(xiàn)混凝土外觀氣泡較多,頂面收縮較大,容易產(chǎn)生裂縫。JG-2N減水率高,達(dá)30%,早期和28d強(qiáng)度均較高,但它與水泥的適應(yīng)性不好,最佳摻量不易找,臨界范圍很窄。摻量和水膠比略大時(shí),立即產(chǎn)生泌水粘底,摻量偏小時(shí),塌落度又很小,而且成型后的混凝土外觀很不理想,呈暗紅色。

  SP-8N的性能非常卓越,拌和的混凝土不僅具有大流動(dòng)且粘聚性和保水性好,出機(jī)塌落度為200mm時(shí),15min后塌落度在冬季增加20mm,夏季增大l0mm,2h后塌落度基本無損失,觸變性較強(qiáng),表現(xiàn)出優(yōu)良的保塌能力,成型后的混凝土外觀顏色較淺、色澤一致,表面光滑、抗裂縫能力較強(qiáng),混凝土強(qiáng)度也很高。

  三類高效減水劑試驗(yàn)結(jié)果表明:改性聚羧酸醚SP-8N性能最好。由于安慶大橋是創(chuàng)品牌工程,業(yè)主對內(nèi)在和外觀質(zhì)量要求都特別高,雖然SP-8N價(jià)格較高,但綜合考慮,還是選擇了上海麥斯特有限公司生產(chǎn)的SP一8N高效減水劑。

砂樣物理性能及有害物質(zhì)含量 表11
 顆粒級配 表l2
  (4)細(xì)集料:采用潛山余井河砂。

  砂場距工地約100公里,砂產(chǎn)量較大,細(xì)度模數(shù)在2.6-2.8之間,屬中砂,能滿足工程需要,性能參數(shù)如表ll-表l2所示。該砂經(jīng)南京工業(yè)大學(xué)堿活性檢驗(yàn),結(jié)果判為不具有堿硅酸反應(yīng)活性。潛山余井河砂含泥量、泥塊含量、云母含量、堅(jiān)固性質(zhì)量損失均比較低,有機(jī)質(zhì)含量合格,水溶性和顆粒狀硫酸鹽、硫化物及Cl含量也很低,滿足標(biāo)準(zhǔn)要求,有利于混凝土的耐久性,適合配制C50高強(qiáng)高性能混凝七。

  (5)粗集料:粗集料的品質(zhì)在高強(qiáng)高性能混凝土中起重要的作用。除了石質(zhì)本身的強(qiáng)度要求較高(達(dá)到混凝土強(qiáng)度等級兩倍以上)外,其最人粒徑和級配、顆粒形式以及有害物質(zhì)含量限制均較嚴(yán)。最大粒徑最好不大于25mm,以5-25mm連續(xù)級配較為適宜,因?yàn)橛眠@樣較小的石子拌制混凝土?xí)r,能使其在混凝土中均勻分布,使得混凝土勻質(zhì)、穩(wěn)定、顆粒界面強(qiáng)度高,同時(shí)提高混凝土的抗?jié)B透能力;石子顆粒針片狀含量不得超過5%,否則,不但影響混凝土的勻質(zhì)性和強(qiáng)度,而且給泵送增加難度。

  安慶原有采石場均屬小作坊式加工廠,不但產(chǎn)量小,而且品質(zhì)不穩(wěn)定,針片狀含量多,顆粒級配無法保證。鑒于這種客觀情況,由業(yè)主出資在安慶近郊建成一家大型現(xiàn)代化石子加工廠,其產(chǎn)量和質(zhì)量均能滿足工程需要,因此采用該廠 料,其主要性能參數(shù)如表13、表14所示。該石料經(jīng)南京工大堿活性檢驗(yàn)合格,其他物理性能及有害物質(zhì)含量均符合規(guī)范要求。

  (6)拌和用水:采用凈化后的江水,檢測結(jié)果如表15所示。

  5-25mm紅旗奇隆碎石物理性能及有害物質(zhì)含量 表13  
顆粒級配 表14
  水質(zhì)化學(xué)分析結(jié)果 表15
  不同比例的膠凝材料拌制的混凝土性能 表16
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