崇启大桥（精选3篇）
崇启大桥 篇1
1 概述
崇启长江公路大桥全长4.5476 km (起讫桩号K32+000~K36+547.6) , 由南引桥、主桥、北引桥组成。其中, 水域部分全长3.744 km。根据施工需要, 为了给全桥提供一个统一的测量基准, 需在大桥水域部分布设加密施工控制网。在建桥前期, 优先施工主1和主7两个承台, 其平面和高程均采用GPS RTK完成, 定位精度可适当放宽;然后在优先承台上建立强制观测墩, 作为后续施工精确定位的控制基础。其平面坐标采用GPS静态观测并进行平差处理, 高程采用跨江三角高程传递, 与北岸侧高程基准点进行联测, 构成附合水准路线。
2 观测设计
2.1 技术分析
在通常情况下, 大气折光、竖直角观测和垂线偏差是三角高程测量的主要误差源。对于大气折光和垂线偏差, 一般可采用同步对向观测的方法消除, 那么, 竖直角观测便成为决定精度的主要因素。竖直角观测误差一般由3部分构成:仪器误差、观测误差和外界环境影响。在距离远的情况下, 目标照准成为主要的观测误差源, 而且外界环境的影响也主要体现在目标照准问题上。为此, 崇启大桥三角高程传递采用两台Leica TCA2003 (0.5″, 1mm+1ppm D) 进行同步对向观测。该仪器具有自动目标识别ATR (Automatic Target Recognition) 功能, 它克服了人眼观测的诸多缺陷, 作业快速稳定, 不但可在夜间观测, 且精度较昼间更为稳定。这样, 在较短距离上实施精密三角高程便成为可能。
2.2 网形设计
由于强制观测墩无法同时假设仪器和三棱镜, 采用短后视法进行同时对向观测。如图1所示, 以主1#和主7#墩为例, 在主1#墩的强制观测墩C和主7#墩的强制观测墩E上分别架设仪器, 在仪器附近的强制观测墩D和F上分别安置棱镜。D点仪器照准E棱镜, 同时F点仪器照准C点棱镜, 进行同步对向观测。由于同一桥墩上仪器与棱镜的距离较短 (约32 m) , 两对向观测跨海视线偏移量极小, 操作中严格控制同步观测。可认为两视线受大气折光、气象条件等因素影响基本相同, 从而可以有效地削弱大气折光等不利因素影响, 提高三角高程测量精度。
短边A与B, C与D, E与F间的高差, 由于距离较短可采用水准仪双仪高法精密测定。长边在D、F点架设仪器对向观测消除球气差影响后, 即可得到C、E两点的高差。然后, 同一桥墩交换仪器和棱镜, 则同样可得到D、F两点的高差。按照三等规范要求, 每一段高差均采用双测回法, 双测回数不少于8个。
2.3 仪器高的量取
一般情况下, 仪器高都是直接使用小钢卷尺测量全站仪横轴中心与地面点之间的距离得到, 由于无法保证钢卷尺不发生弯折和倾斜, 导致仪器高测量误差较大。为减小该项误差, 结合现场实际, 采用间接测量的方法, 即先在测站点A周围 (距离10 m左右) 选一稳定点B, 用水准仪精密测量出A点和B点之间的相对高差, 然后A点上假设全站仪, B上树立后视尺, 在A, B两点中间架设水准仪。通过不断变换水准仪的仪器高, 使视线高与全站仪的横轴在同一水平线上, 读取后视尺的读数, 可以计算出全站仪的仪器高。经多次试验分析, 采用该方法得到的仪器高, 精度可以达到亚毫米级。
3 误差分析
若三角高程同步对向观测采用上述短后视法, 则单向高差的计算式如下:
式 (2) 中:S为斜距;α为竖角;C为球气差系数;i为仪器高;v为棱镜高。同理:
式 (3) 中:考虑到C1≈C2, SCF≈SED, 高差中值的计算式为:
忽略测距误差对高差的影响 (由于跨江水准的两端高差较小, 测距误差的影响小于0.1 mm) , 同时考虑到cosα≈1, 误差传播式为:
式 (5) 中:SCD和SEF对Mh影响甚微, 且SCF≈SED≈SDF, 所以可进一步简化为:
由式 (6) 计算可知, 在精确测定棱镜高的情况下 (假设仪器高量取Mv的误差小于±0.2 mm) , S>250 m时竖直角误差项是跨江三角高程传递的主要误差源。
4 数据分析与处理
各测段间距离及测段高差如表1所示
各闭合环距离及闭合环闭合差如表2所示。
由表2可以得出, 观测得出的数据满足三角高程规范要求, 其成果可以在施工过程中直接使用。
5 跨江三角高差与GPS高差比较
用GPS对各跨江水准点进行GPS卫星定位静态观测, 利用三个已知点, 使用8台徕卡GPS仪器同步观测90 min。测得各跨江点间的相对高差, 与三角高程对象观测测得的高差比较如表3所示。
由此可见, 全站仪跨江三角高程测量与GPS相对高差检测基本吻合, 成果可靠。
6 跨江三角高差与常规水准测量高差比较
崇启大桥主跨贯通后, 为了满足南引桥桥面的需要, 高程基准采用常规水准测量方法, 测得各跨江点间的相对高差, 与三角高程对象观测测得的高差较差见表4.
由表4数据可以得出, 采用自动型全站仪Leica TCA2003的自动目标识别技术为硬件基础进行跨江三角高程传递, 其成果完全满足施工需要。在常规水准测量不能满足的施工情况下, 将三角高程作为一种较新型的方法是可行的。
7 提高观测精度的测量细则
根据对以上跨江三角高程实测数据和产生系统误差原因的分析, 制定以下实用的测量细则:①视线距水面的高度原则上应≥3.5 m, 跨江的距离原则上应不大于2.0 km, 特殊情况可适当放宽。②为了减少大气垂直折光对观测视线的影响, 观测时段应选择在风力微和、气温变化较小的阴天或夜间进行, 不宜在阳光照射下进行。③根据潮水表编制观测计划, 减少潮水对承台的冲击, 进而提高仪器和棱镜的稳定程度;同时对观测网形优化设计和船舶的调配的合理使用, 减少仪器搬动的次数。④在远距离 (超过1 km) 的情况下, 尽量采用三棱镜或者特制的棱镜, 以明显增强仪器的自动识别能力, 减少目标对准误差。⑤观测开始前30 min, 先将仪器置于露天阴影下, 使仪器内外温度趋于一致, 减少温度引起的仪器系统差。⑥每一台仪器均应进行正、倒镜观测, 且将观测的16~24次高差称为一组观测, 每次观测均应重新照准目标;同一度盘位置的16~24次观测, 其高差互差应≤×S (S为跨江三角高程的跨距) ⑦取剔除粗差后各次高差读数的均值为这一组高差的观测值, 取正、倒镜组观测值的均值为半测回观测值, 每跨两侧仪器半测回观测值的均值为一个单测回高差观测值。⑧每个组观测前, 应量取两次仪器高和觇标高, 应保证每次量取精度不低于1 mm, 取两次观测的均值为其仪器高和觇标高的最终高度;一个单测回观测完成后, 应间歇5~10 min, 再开始下一单测回的观测;一个单测回宜采用两台仪器同时对向观测, 且应尽可能做到同时开始、同时结束, 其开始时间相差应少于5 min;每个单测回观测都应在安置仪器的地方测量温度和气压, 并对距离观测量进行气象改正。
8 结论
通过采用Leica TCA2003自动目标识别ATR功能进行观测和有效的观察方法, 崇启大桥跨江三角高程传递的结果满足了施工的需要, 同时提出了一些消除和减弱系统误差对跨江三角高程影响的测量细则, 对以后同类型的桥梁水上高程传递有一定的借鉴意义, 解决了常规水准测量无法满足施工的困难。
参考文献
[1]武汉测绘科技大学测量平差教研室.测量平差基础[M].北京:测绘出版社, 1996
[2]张艳, 高飞, 李晓莉, 等.应用精密三角高程测量进行跨河水准的研究[J].合肥工业大学学报, 2007 (10) .
崇启大桥桥面涂料防水层现场检测 篇2
关键词：桥梁桥面防水层,现场检测,防水涂料,粘结强度,抗剪强度
随着路桥工程建设的蓬勃发展,路桥用防水材料种类越来越多,如防水卷材、防水涂料及堵漏材料等,但在众多的防水材料中,防水涂料是近年来桥梁防水中应用最广泛、用量最大的一种。桥梁用防水涂料为不定型材料,适用于各种形状的基层,能形成无接缝的整体防水层。另外,桥梁用防水涂料喷涂施工,操作方便、效率高,如水乳型防水涂料还可在潮湿基层上施工,大大缩短了工期。
防水涂料不同于防水卷材,它是现场成型的防水材料,尤其是在桥梁桥面防水涂层的施工中,其防水层的质量受现场施工工艺、操作水平的影响非常大。因此,做好桥梁桥面防水涂层质量的现场检测,对于保证桥梁防水工程的质量至关重要。
1 工程概况
崇启大桥是上海至西安国家高速公路的重要组成部分,是我国东部沿海地区和中西部沿海地区通往上海的又一便捷通道。崇启大桥全长51.736 km,其中江苏段21.028 km,上海段30.735 km,总投资75.73亿元,建设工期三年半。大桥起自上海崇明岛陈家镇,南面与上海崇明越江通道相连,向北跨越长江北口支,止于江苏省启东市汇龙镇,与宁启高速公路相接。崇启大桥桥面基层为C50混凝土,桥面防水层采用AWP—2000F纤维增强桥面粘结防水涂料,厚度为1.2 mm±0.1 mm,面层为沥青混凝土。现场检测面积为22万m2,见图1。
2 桥面防水层现场检测的依据、内容和设备
2.1 桥面防水层现场检测的依据
崇启大桥桥面防水层现场检测的依据有:JC/T975—2005《道桥用防水涂料》、JTG F80/1—2004《公路工程质量检验评定标准》、CJJ 139—2010《城市桥梁桥面防水工程技术规程》、JTG F80/1—2004《公路工程质量检验评定标准》等。
2.2 现场检测的内容
根据施工现场的需要及相关规定,一般桥梁桥面防水层现场检测的内容分为加胎体涂膜检测和不加胎体涂膜检测,其中加胎体涂膜检测的内容有防水涂膜厚度、粘结强度、剪切强度、剥离强度,不加胎体涂膜检测的内容有粘结强度、剪切强度。上海崇启大桥桥面防水层检测属于后者。
现场检测的区域,须在监理工程师在场的情况下,根据施工现场具体情况确定。检测区域采用梅花桩布点或“S”布点,布点要有代表性。检测的频率经与设计方、业主、监理共同协商后确定。
2.3 检测所需设备
桥梁桥面防水层现场检测的仪器有:电脑全自动拉拔仪、结构层材料剪切仪、红外线测温仪、可拆卸钢模、发电设备、双组分丙烯酸胶粘剂、裁纸刀等。
3 崇启大桥桥面涂料防水层现场检测
3.1 粘结强度检测
粘结强度检测时,每个测点宜粘结4个40 mm×40 mm拉伸头,其中1个备用;各测点之间的间距应大于400 mm。待拉拔头上的涂膜达到粘结强度后,用刀片小心地将被测防水层(基层处理剂和防水涂料)沿拉伸头切开。将拉伸头与拉拔仪连接,量测防水层表面温度。
拉拔时要匀速,并记录粘结破坏时的荷载及破坏位置,见图2、图3。每个测试区域内,5组试验数据中应保证有2组试验数据有效,取平均值为该测试区域的粘结强度值。粘结强度按以下公式计算:
式中:σ为粘结强度,MPa;F为破坏荷载,N;A为试件粘结面积,mm2。
粘结强度测试结果见表1。粘结强度检测完成后,应对检测部位进行修补。
3.2 抗剪强度检测
在测试区域内安装尺寸为100 mm×100 mm×100 mm的可拆卸钢模;待拉伸头与防水层间达到一定的粘结强度后,将被测层沿拉伸头切开。将剪切力试验仪放置平稳,然后小心地将半弧形推头与钢模对齐,半弧形推头底部不与防水层接触;测量防水层温度。
剪切力试验仪推移时要匀速,记录剪切破坏时的荷载及破坏位置。每个测试区域内的3组试验数据中,应保证2组试验数据有效,取平均值为该区抗剪强度值。破坏位置为非防水层时,利用备用试件做补充试验。抗剪强度按下式计算:
式中:Q为抗剪强度,MPa;M为剪切块面积,mm2。
剪切试验结果见表2。抗剪强度检测完成后,需要对检测部位进行修补。
4 问题分析和设计施工建议
通过对此次防水涂层现场检测结果的分析,我们认为要保证桥梁桥面防水涂层的防水性能,在防水设计过程中,考虑防水涂料选用时,应注意以下几点:(1)耐久性与变形性。防水涂层应有良好的耐久性,其使用年限至少不低于桥面沥青铺装层的使用年限(约8～10年)。防水涂料应具有一定的变形性能,要求混凝土桥面板裂缝缝宽≤2 mm时,涂膜不会被拉裂,以确保涂膜的防水可靠性。(2)耐高温性与粘结性。防水涂层应能承受沥青摊铺层高温(约160℃)施工的影响,且与沥青混凝土铺装层有相容性,要求25℃时,层间抗剪强度≥1.5 MPa,35℃时层间抗剪强度≥1.0MPa。防水涂层对混凝土桥面板亦应具有良好的粘结性,以保证沥青铺装层的整体粘结性能,并在粗糙的桥面基层上具有良好的密贴性;防水涂层施工完毕后,不得夹有空气层。
通过对检测结果的分析,还发现防水涂层施工时的喷涂均匀性对于检测结果的影响较大。因此,防水涂层施工前,应注意基层处理,清除油污、垃圾等,然后彻底清扫基面,再用吹尘器把基面吹干净;防水涂料喷涂时,第1遍喷涂完毕后,要待其实干后方可再次进行喷涂,以喷涂3遍为宜。另外,防水层施工完毕、沥青混凝土铺装层施工前,要对防水层严加保护。防水层实干后,在其上开行的车辆应在10 t以下,但不得在其上打弯、倒车、急刹车等;10 t以上的货车、铲车、吊车等禁止通行。
5 结语
为满足桥梁防水的需要,一般须在桥面铺装层间设置防水层。近年来,我国桥梁防水工程在设计、施工等方面的总体水平都有显著提高,然而,桥面渗水、铺装层剥落、桥面板破坏等问题在实际工程中仍有存在。不合理的防水设计、不规范的防水施工是导致这些问题的最直接、最重要的原因之一,加强桥梁桥面防水层现场检测是解决该问题的重要手段。
参考文献
崇启大桥 篇3
崇启大桥工程位于江苏省东南部, 是上海至西安高速公路的重要组成部分, 同时也是江苏省最下游跨江大桥。由于海水倒灌等原因, 桥位水域洪季盐、淡水强烈混合, 水位变化明显, 对混凝土耐久性构成严重威胁[1]。而墩身混凝土结构属于大体积混凝土, 其施工存在浇筑体核心蓄热温升大、单次浇筑厚度大、施工周期长、内外温差控制要求严等特点[2,3], 一旦某个环节出现问题, 会带来裂纹、贯穿性裂缝等事故, 因而需要充分考虑配合比设计方案[4]。
文章针对崇启大桥水域环境的特点, 明确了混凝土原材料指标, 优化、完善了配合比设计, 并借鉴国内外工程经验, 开展江海交汇环境下氯盐、硫酸盐作用下混凝土耐久性失效状况研究, 评估了崇启大桥预期采用高性能结构混凝土的抗氯离子渗透及硫酸盐侵蚀性能。
1 原材料性能与实验方案
1.1 配合比设计原则
基于以上因素, 同时墩身混凝土分为水上区和水位变动区即浪溅区, 侵蚀最为严重的水位变动区, 受Cl-、干湿循环、硫酸盐侵蚀的作用, 水上区主要是受到碳化、大气中Cl-侵蚀等作用。同时, 墩身混凝土由于结构截面与纵向尺寸较大, 开裂问题不可避免, 开裂主要原因为干缩、自缩、温度收缩和化学收缩。因此, 墩身混凝土配合比设计应按照以下原则: (1) 在保证强度等级的前提下, 降低单方胶凝材料用量和水泥用量, 以减少混凝土的干燥收缩, 但单方混凝土的胶凝材料用量不得少于440kg/m3; (2) 要求复掺粉煤灰与矿渣微粉, 以改善混凝土的性能; (3) 考虑到混凝土的泵送施工, 要求墩身混凝土具有良好的工作性, 初始坍落度控制在180~220mm之间, 一小时后不得小于160mm; (4) 控制墩身混凝土84d氯离子扩散系数小于2.0×10-12m2/s; (5) 对于处于水位变化区的墩身混凝土, 受到海水中硫酸根离子的侵蚀要符合使用要求, 不得影响结构的设计使用寿命。
1.2 原材料性能
水泥为中国水泥厂生产的P·Ⅱ42.5级硅酸盐水泥, 性能如表1所示;矿物掺合料为镇江谏壁生产的Ⅰ级粉煤灰和S95级矿粉;骨料是中砂和5~25mm石灰石碎石。
掺入粉煤灰能减少水泥用量并有效降低水化热, 还可减少混凝土自身体积收缩, 有利于预防混凝土开裂。本工程选用镇江谏壁Ⅰ级粉煤灰, 密度2.27kg/m3, 需水量比92%, 比表面积405m2/kg, 烧失量1.48%, 三氧化硫含量2.06%。矿粉选择S95矿粉, 密度2.79g/cm3, 比表面积414m2/kg, 密度2.79kg/m3, 烧失量0.16%, 三氧化硫含量1.54%, 流动度比107%。
细集料细度模数为2.90, 表观密度2590kg/m3, 堆积密度1520kg/m3, 含泥量0.5%。粗集料压碎值10.6%, 表观密度2700kg/m3, 含泥量0.4%, 针片状含量2%, 颗粒级配良好。
按照以上原则, 设计四组承台混凝土配合比, 如表2所示。
1.3 耐久性实验方案
通过测试不同配合比混凝土的工作性能、力学性能、氯离子渗透性能、干燥收缩、自收缩、抗开裂及抗硫酸盐性能, 对其进行综合评估及优化。
2 结果与讨论
2.1 工作性能
按表2配制混凝土, 新拌物的工作性能如表3所示。
由表3结果表明, 墩身混凝土工作性良好, 在掺合料和减水剂共同作用下, 初始坍落度在210~220mm之间, 一小时后在170mm以上, 拌和过程中, 保水保塑性良好, 湿密度在2380kg/m3以上, 终凝时间在15~20h之间。在DS-F35S25、DS-F25S35、DS-F15S45三组混凝土配合比中, 混凝土的水泥用量相同, 粉煤灰用量依次降低, 矿粉用量依次增加, 混凝土坍损表现最好的为DS-F35S25, 半小时内没有损失, 一小时后仍有190mm的坍落度。DS-F15S45、DS-F25S45由于掺入大量矿渣微粉, 拌合物粘度相对较大, 初始坍落度在220~230mm之间, 30min损失了10~20mm, 60min后仍有170mm以上的坍落度。掺入矿物掺合料总量最大的DS-F25S45保塑性最好, 60min后仍有210mm的坍落度。混凝土试配过程发现, 当矿粉掺量超过35%时, 混凝土拌和物的粘度较大, 建议选用此配合比进行泵送施工时要考虑混凝土泵的功率。总体来说, 矿粉与粉煤灰双掺对混凝土新拌物的工作性有较好改善, 这是因为矿物掺合料对水的吸附力远小于水泥, 使得混凝土中的游离水增加, 粉煤灰的玻璃微珠结构有助于减小混凝土拌和物各组分之间的滑移阻力, 而矿粉又能增加混凝土的粘性, 这使得混凝土在较小水胶比的情况下, 仍可得到很好的工作性, 适当的比例调配使得混凝土达到流动性、粘聚性均良好的状态。
2.2 力学性能
墩身混凝土配合比设计中, 粉煤灰和矿粉复掺比例很大, 总量在60%~70%之间, 四组墩身混凝土的力学性能均满足强度等级要求, 如图1所示。
由图1所示, DS-F25S45混凝土的水泥用量最少, 28d龄期前, 抗压强度最小, 但28d龄期后, 抗压强度仍有较大增长, 在84d时就达到72MPa, 与其他三组基本持平。掺合料总用量相同时, 粉煤灰用量越小, 矿粉用量越大, DS-F35S25、DS-F25S35、DS-F15S45三组混凝土28d前的抗压强度越高, 56d后, 粉煤灰掺量大的DS-F35S25混凝土强度增长最大, 由56d时的57.4MPa增长到112d的75.4MPa, 与其他两组基本持平。这是因为掺合料用量越大, 早期强度越低;在掺合料用量相同时, 由于粉煤灰活性不仅小于水泥, 也小于矿粉, 增大粉煤灰的掺量, 混凝土的早期强度降低, 强度增长发展较慢, 后期强度有较大增长潜力, 如DS-F35S25在28d至84d的强度增长度达31.8%, 为四组中最大, 而矿渣的活性远大于粉煤灰, 增大它的掺量, 强度越高, 但后期强度增长度较小 (DS-F15S45) 。
kg/m3
墩身混凝土劈裂抗拉强度、轴心抗压强度受掺合料影响较大。表4中, 水泥用量最小的DS-F25S45混凝土同龄期劈裂抗拉强度最小;水泥用量相同时, 随着粉煤灰掺量减小, DS-F35S25、DS-F25S35、DS-F15S45的劈裂抗拉强度随之增大。轴心抗压强度的发展趋势与立方体抗压强度、劈裂抗拉强度发展趋势相同, 结果见表5。随着水泥用量增加, 粉煤灰掺量减小, 轴心抗压强度逐渐增大, 掺合料用量最大的DS-F25S45同龄期轴心抗压强度最小。而在掺合料用量相同的三组配合比中, 粉煤灰掺量最大的DS-F35S25混凝土的劈拉强度、轴心抗压强度及静力受压弹性模量均为最小。这主要是由于粉煤灰的活性低于水泥, 虽然后期强度增长率大, 但仍使得水泥石中早期薄弱环节增加, 导致抗拉强度和弹性模量均有降低, 因此, 控制粉煤灰掺量在合理范围内至关重要。
2.3 混凝土氯离子渗透性能
墩身混凝土结构位于海水中及水位变化区, 受氯离子腐蚀最严重的部位为水位变化区。CCES 01-2004《混凝土结构耐久性设计与施工指南》、GB/T50476-2008《混凝土结构耐久性设计规范》中规定在浪溅区 (非严炎地区) 、距平均水位上方15m高度以内的海上大气区的桥梁结构, 按设计使用年限100年、保护层厚度不小于60mm的混凝土, 56d龄期的电通量不得大于800C, 28d抗氯离子侵入性指标小于或等于4×10-12m2/s。《杭州湾跨海大桥专用技术规范》中规定, 按快速非稳态电迁移法 (RCM) , 混凝土氯离子扩散系数的陆上部分要求不大于2.5×10-12m2/s, 海上部分 (现浇含滩涂) 要求不大于2.5×10-12m2/s, 海上部分 (含预制) 不得大于1.5×10-12m2/s。
崇启大桥墩身结构为现浇施工, 水上部位受腐蚀的氯离子主要来源于大气中, 水位变化区虽非长期水饱合状态, 但处于干湿交替状态, 氯离子侵蚀更为严峻, 因此, 对氯离子的控制除在对原材料慎重选择上, 对混凝土抵抗海水中氯离子的侵蚀指标更加重要, 故采用承台混凝土相同指标控制, 要求84d氯离子扩散系数不得大于2.0×10-12m2/s。
图2为墩身混凝土测得的电通量值。复掺粉煤灰与矿粉后, 墩身混凝土28d电通量不大于560C, 84d电通量在210~290C之间, 84d的电通量值降至28d的40%~55%。当墩身混凝土中复掺70%的矿物掺合料时, 电通量最小;当矿物掺合料总量为60%时, 28d时DS-F15S45最小, 而84d时均降至300C以下, 且DS-F35S25值最小。
由图3可知, 墩身混凝土抗氯离子性能均满足设计要求, 远远小于限值。在掺粉煤灰25%、矿粉35%时, 按快速非稳态电迁移法 (RCM) 测定的抗氯离子渗透性达到最小, 不到设计限值的十分之一。分析原因, 由于粉煤灰的掺加改善了胶凝材料的絮凝情况, 提高了混凝土中砂浆的均匀性, 粉煤灰与水泥水化生成的Ca (OH) 2反应, 反应速率与水泥相比相当小, 反应的生成物填充在混凝土的毛细孔和凝胶孔中, 使孔道更加曲折, 而粉煤灰中较粗的颗粒, 则起到微集料的作用, 使得混凝土的结构更加密实, 增加了氯离子的扩散难度。矿渣微粉的活性远高于粉煤灰, 它可以与氯离子结合生成弗尔德里盐, 使得扩散至混凝土中的有效侵蚀氯离子含量和渗透深度降低。因此, 选择复掺粉煤灰和矿粉, 采用合适的配比关系对混凝土的耐氯离子渗透性尤为重要。
2.4 干燥收缩
对于墩身结构而言, 由于其部位处于海上可见处, 混凝土在成型并养护一定龄期后, 拆除模板, 水上部位构件混凝土表面会直接暴露在大气中, 受风吹日晒等原因, 混凝土表面会失水发生干燥收缩, 形成干裂纹, 因此, 无论从结构角度还是从外观视觉上, 干燥收缩都是要进行严格控制的一项研究内容, 本文测试结果如图4所示。
由图4可见, 混凝土的干缩受到水泥用量和粉煤灰用量的影响, 水泥用量越少, 粉煤灰用量越大, 混凝土的干燥收缩率越小。掺合料用量相同时, 干燥收缩值降低的次序与粉煤灰用量增大的次序相同, DS-F15S45、DS-F25S35、DS-F35S25的28d干缩分别为365×10-6、192×10-6、74.5×10-6, 180d干缩分别为327×10-6、191×10-6、74.5×10-6。矿渣用量相同时, 干缩值增大的次序与水泥用量增大的次序相同, 依次为DS-F25S45、DS-F15S45, 两者相差了300×10-6。混凝土的干缩受到水泥用量和粉煤灰用量的影响, 水泥用量越少, 粉煤灰用量越大, 混凝土的干燥收缩率越小。这是由于粉煤灰的粒径分布与水泥不同, 它的加入使胶凝材料的粒径分布发生了变化, 改善了水化后水泥石与过渡区的孔结构, 无论是与水泥水化产物发生反应, 还是填充在混凝土的毛细孔中, 都会使混凝土的孔结构细化和复杂化, 混凝土中孔溶液就更加难以散失。
2.5 混凝土自生收缩
墩身混凝土结构内部可看作绝湿状态下的反应, 胶凝材料水化时消耗的水主要来自混凝土毛细管中的游离水, 毛细管脱水造成毛细管的自真空作用, 产生负压, 管壁周围的水泥石受到张拉作用, 如果这种张拉应力大于水泥石结构此时的抗拉强度, 混凝土内部就会出现开裂。墩身混凝土的自缩测试结果见图5。
由图5可以看出, 四组墩身混凝土90d的自缩率均小于250×10-6。混凝土自缩值随水泥用量的增加而增大, 矿物掺合料相同时, 粉煤灰掺量越大, 矿粉掺量越少, 自缩越小。这是由于矿物掺合料对水的吸附力明显小于水泥, 掺入大量的矿物掺合料, 减少了混凝土用水量, 增加了混凝土中的毛细管游离水, 粉煤灰水化速度较水泥更慢, 其水化生成物质填充在水泥石毛细管中, 使毛细管孔变细, 降低了因毛细管自真空作用而产生的张拉应力, 从而减小了混凝土的自缩。
2.6 抗硫酸盐侵蚀性能
墩身混凝土部分处于水位变动区和浪溅区, 这就不得不考虑到海水中硫酸根离子的腐蚀作用。全世界天然海水中硫酸根离子的平均含量 (以硫酸钠含量计) 约为3.917g/kg, 虽然含量不是很大, 对混凝土的破坏也只是在表面, 但却可以加速氯离子的渗入, 对混凝土内部钢筋锈蚀起到推波助澜的作用。
四组墩身混凝土抗硫酸盐侵蚀数据如图6、图7所示。从总体变化趋势来看, 试件的质量和强度均保持增长趋势, 在各次循环中, 质量损失持续增长, 最大的是DS-F15S45, 损失最小的是DS-F35S25。混凝土强度在循环进程中仍保持增加趋势, 150次循环后, 按标养28d计算的强度耐蚀系数均在1.14以上。其中, DS-F35S25的强度耐蚀系数普遍高于其他三组。
2.7 开裂性能
混凝土的开裂性能测试结果见表6。
3 配合比优化结果
(1) 经试验研究, 确定C45墩身混凝土选择胶凝材料用量为469kg/m3较为合理, 采用粉煤灰和矿粉复掺, 并调整适宜的比例, 水胶比控制在0.35~0.36。
(2) 试验结果表明, 四组墩身混凝土工作性良好, 具有较高的力学性能, 早期强度也较高, 7d时就都已达到36MPa, 由于掺入了大量矿物掺合料, 后期强度增长率较大, 可满足施工要求。
(3) 混凝土的收缩超过180d龄期均已测试, 随着时间推移, 混凝土的收缩值增大, 同时也渐渐趋于平缓稳定, 四组墩身混凝土90d的自生收缩率均小于250×10-6。
(4) 四组墩身混凝土在抗硫酸盐性能中表现了一定的差别, 在150次循环内, 混凝土的失重率基本相同, 但由于复掺了矿粉和粉煤灰, DS-F35S25混凝土的抗硫酸盐性能明显高于其他三组, 可供实际参考。
综合对比测试性能, 确定推荐配合比为DS-F35S25, 推荐配比与现场配比极为相近, 室内试验结果可同步验证现场配比性能。
参考文献
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