桥梁大体积混凝土收缩变形与裂缝控制

桥梁大体积混凝土收缩变形桥梁大体积混凝土收缩变形与裂缝控制与裂缝控制 首届桥梁智慧建造技术创新发展论坛首届桥梁智慧建造技术创新发展论坛 2纲纲 要要p桥梁混凝土控裂需求及技术问题桥梁混凝土控裂需求及技术问题p桥梁混凝土收缩及裂缝控制关键技术桥梁混凝土收缩及裂缝控制关键技术p桥梁混凝土裂缝控制智能化发展展望桥梁混凝土裂缝控制智能化发展展望桥梁混凝土控裂需求及技术问题桥梁混凝土控裂需求及技术问题4我国桥梁技术发展特点我国桥梁技术发展特点p跨越式发展跨越式发展是我国桥梁技术进步特征是我国桥梁技术进步特征p我国已经成为全球我国已经成为全球桥梁大国桥梁大国且具有且具有优势关键技术优势关键技术古代：赵州桥古代：赵州桥近代：钱塘江大桥近代：钱塘江大桥现代：北盘江第一桥现代：北盘江第一桥材料、设计、建造与管养材料、设计、建造与管养技术实现跨越式创新与突破技术实现跨越式创新与突破时间时间桥梁总数桥梁总数/万座万座桥梁总长桥梁总长/万公里万公里2007572.32012713.72017835.246%126%桥梁类型桥梁类型主跨世界排名前十中国桥梁数量主跨世界排名前十中国桥梁数量斜拉桥7悬索桥6拱桥6梁桥6中国公路中国公路截止截止2018.6月统计月统计5我国桥梁结构发展对混凝土性能要求我国桥梁结构发展对混凝土性能要求桥桥梁梁结结构构发发展展方方向向p超大跨、超水深超大跨、超水深p少维护、长寿命少维护、长寿命p抗裂性、耐久性抗裂性、耐久性混混凝凝土土性性能能要要求求沪通大桥，主跨沪通大桥，主跨1092 m 深中通道，深中通道，120年年设计寿命设计寿命平潭海峡大桥，水深平潭海峡大桥，水深50 m 港珠澳大桥，港珠澳大桥，120年年设计寿命设计寿命p大范围、长距离大范围、长距离丹昆特大桥，丹昆特大桥，164 km长长 港珠澳大桥，港珠澳大桥，55 km长长 p工作性、超高强工作性、超高强6p桥用混凝土开裂问题突出桥用混凝土开裂问题突出大体积：大体积：承台、锚碇承台、锚碇变截面：变截面：塔座、索塔根部塔座、索塔根部复杂应力：复杂应力：锚固区、横梁等锚固区、横梁等大表体比：大表体比：箱梁、索塔等箱梁、索塔等温度裂缝温度裂缝表面龟裂表面龟裂钢管混凝土拱桥钢管混凝土拱桥钢钢-混凝土组合索塔混凝土组合索塔技术要求：技术要求：密封条件下密封条件下混凝土微膨胀、混凝土微膨胀、无收缩无收缩桥梁结构对混凝土桥梁结构对混凝土抗裂性需求迫切抗裂性需求迫切p部分结构对混凝土收缩性能要求较高部分结构对混凝土收缩性能要求较高7某承台监测结果（设置冷却水管）某承台监测结果（设置冷却水管）水泥水化速率快、水泥水化速率快、集中放热集中放热冷却水管降温效冷却水管降温效果有限果有限放热更为集中放热更为集中收缩：收缩：温缩和自收缩叠加温缩和自收缩叠加C50混凝土绝热温升：混凝土绝热温升：50；自收缩；自收缩200约束：约束：先浇部分对后浇部分约束先浇部分对后浇部分约束外荷载外荷载：竖向轴力、弯矩：竖向轴力、弯矩开裂风险系数（拉应力开裂风险系数（拉应力/抗拉强度）可达到抗拉强度）可达到2以上以上下下塔塔柱柱横横梁梁桥梁混凝土收缩裂缝控制技术问题桥梁混凝土收缩裂缝控制技术问题p桥梁承台等桥梁承台等大体积混凝土温控大体积混凝土温控难度较大难度较大p外约束、外荷载下开裂外约束、外荷载下开裂问题突出问题突出8桥梁混凝土收缩裂缝控制技术问题桥梁混凝土收缩裂缝控制技术问题混凝土分层混凝土分层/分节施工分节施工泌水速率泌水速率1.0采采用用“多多场场耦耦合合”抗抗裂裂性性评评估估模模型型，对对材材料料和和施施工工工工艺艺调调整整优优化化，将开裂风险系数控制在阈值以下，提出针对性的将开裂风险系数控制在阈值以下，提出针对性的控裂技术方案控裂技术方案是否低于是否低于阈值阈值工程应用工程应用裂缝控制裂缝控制19工程应用工程应用裂缝控制裂缝控制p沪通长江大桥沪通长江大桥公铁两用两塔五跨斜拉桥，公铁两用两塔五跨斜拉桥，主塔高度主塔高度（330m）与体量均位居世界第一）与体量均位居世界第一下塔柱下塔柱：壁厚壁厚1.64.2 m中塔柱中塔柱：壁厚壁厚1.82.2 m上塔柱上塔柱：壁厚壁厚1.22.5 mp主塔主塔C60砼温升高、砼温升高、自收缩大；自收缩大；p弹模发展快、内外约弹模发展快、内外约束引起收缩应力大束引起收缩应力大混凝土抗裂关键难题混凝土抗裂关键难题20p材料与工艺措施结合，控制实体结构砼开裂风险材料与工艺措施结合，控制实体结构砼开裂风险 配比配比优化优化材料优选与品质控制材料优选与品质控制降低胶材总量与水泥降低胶材总量与水泥用量用量功能功能材料材料双重调控双重调控水化热调控水化热调控+膨胀剂膨胀剂工艺工艺措施措施入模温度入模温度冷却水管冷却水管外保温外保温开裂风险降低开裂风险降低5%-10%开裂风险降低开裂风险降低20%-30%风险系数控制在阈值之内风险系数控制在阈值之内开裂风险降低开裂风险降低15%-20%温度温度自收缩自收缩收缩应力收缩应力开裂风险开裂风险工程应用工程应用裂缝控制裂缝控制21p裂缝控制技术方案裂缝控制技术方案结构结构部位部位开裂风险开裂风险控制目控制目标标主要技术方主要技术方案案混凝土配合比 冷却水管参数入模温度T0控制保温养护时间1#、10#节段表面0.7低温升抗裂砼低温升抗裂砼（配合比优化（配合比优化+水化热调控水化热调控材料材料+MgO膨膨胀剂胀剂双重调控双重调控技术技术）40mm直径铸铁管，0.5m间距，1m/s流速夏季时（日均气温Ta23），T023；春秋季时（Ta=5-23），T0气温+5；冬季时（Ta5），T0=5-1510d1#、10#节段中心1.0其它节段表面0.740mm直径铸铁管，1.0m间距，1m/s流速10d其它节段中心1.0兼顾技术、经济效益的平衡及施工的便利性，采用了结构砼开兼顾技术、经济效益的平衡及施工的便利性，采用了结构砼开裂风险裂风险表面表面0.7，中心，中心1.0的方案的方案工程应用工程应用裂缝控制裂缝控制22p实体结构混凝土温度、变形监测结果实体结构混凝土温度、变形监测结果抗裂砼抗裂砼中心最大温升中心最大温升较基准砼较基准砼降低约降低约4抗裂砼抗裂砼温降收缩温降收缩较基准砼较基准砼降低降低40%工程应用工程应用裂缝控制裂缝控制23工程应用工程应用裂缝控制裂缝控制得到咨询会院士、专家认可，塔柱实体结构得到咨询会院士、专家认可，塔柱实体结构混凝土裂缝数量混凝土裂缝数量平均平均降低降低率近率近80%，可以做到，可以做到少裂甚至部分节段不裂少裂甚至部分节段不裂p实体结构混凝土裂缝控制效果实体结构混凝土裂缝控制效果24工程应用工程应用裂缝控制裂缝控制墩高墩高176m部分壁厚达部分壁厚达7m强度等级强度等级C50p平塘特大桥平塘特大桥550m跨三塔斜拉桥，主塔高跨三塔斜拉桥，主塔高328m混凝土抗裂关键难题混凝土抗裂关键难题p采用机制砂，同时粉煤灰采用机制砂，同时粉煤灰掺入比例受限掺入比例受限p塔柱塔柱C50砼胶材与水泥用量砼胶材与水泥用量大，绝热温升大，绝热温升50，28d自收缩自收缩200开裂风险突出开裂风险突出25工程应用工程应用裂缝控制裂缝控制p控裂方案控裂方案关键技术协同调控：水化热调控+补偿收缩（钙镁复合）内降外保：冷却循环水+外保温+入模温度控制高抗裂混凝土高抗裂混凝土+内降外保内降外保的技术方案，辅以入模温度、分层厚度调控，的技术方案，辅以入模温度、分层厚度调控，降低砼开裂风险降低砼开裂风险50%以上，且风险系数以上，且风险系数小于小于1.0C50实心过渡段实心过渡段26工程应用工程应用裂缝控制裂缝控制p实施效果实施效果无可见温度裂缝产生无可见温度裂缝产生含含TRI无无TRI最大温升最大温升45内外温差内外温差20关键技术协同调控：水化热调控+补偿收缩（钙镁复合）内降外保：冷却循环水+外保温+入模温度控制温降收缩降低温降收缩降低50%以上以上27工程应用工程应用无收缩混凝土无收缩混凝土钢管混凝土构件试验钢管混凝土构件试验管内自密实混凝土管内自密实混凝土测试龄期内无收缩测试龄期内无收缩管内管内C55砼应变监测结果砼应变监测结果马滩红水河特大桥、六景郁江特大桥、南京长江五桥等马滩红水河特大桥、六景郁江特大桥、南京长江五桥等藏木大桥（在研）藏木大桥（在研）p钢管混凝土拱桥、钢钢管混凝土拱桥、钢-混凝土组合索塔混凝土组合索塔28实桥混凝土全拱肋的超声波波速的合格率均为实桥混凝土全拱肋的超声波波速的合格率均为100%，未出现未出现脱空脱空现象现象，保障了钢管和混凝土协同工作保障了钢管和混凝土协同工作六景郁江大桥六景郁江大桥典型截面超声波检测典型截面超声波检测马滩红水河大桥马滩红水河大桥典型截面超声波检测典型截面超声波检测210天天不收缩不收缩60天天不收缩不收缩工程应用工程应用无收缩混凝土无收缩混凝土p实桥技术实施效果实桥技术实施效果桥梁混凝土裂缝控制智能化发展展望桥梁混凝土裂缝控制智能化发展展望30桥梁混凝土裂缝控制智能化发展展望桥梁混凝土裂缝控制智能化发展展望p抗裂性设计：荷载、非荷载裂缝控制一体化设计抗裂性设计：荷载、非荷载裂缝控制一体化设计模拟模拟协调协调优化优化可视可视施工思想施工思想施工技术施工技术设计意图设计意图设计方案设计方案p材料：作用时间及大小调控，定向高效降低收缩材料：作用时间及大小调控，定向高效降低收缩塑性阶段塑性阶段硬化阶段硬化阶段龄期龄期塑性收缩塑性收缩自收缩自收缩干燥收缩干燥收缩温降收缩温降收缩蒸发抑制蒸发抑制削弱温峰削弱温峰收缩补偿收缩补偿湿度调控湿度调控31桥梁混凝土裂缝控制智能化发展展望桥梁混凝土裂缝控制智能化发展展望p施工：借助于信息化技术支撑，实现精细化管理施工：借助于信息化技术支撑，实现精细化管理BIM技术技术人员人员设备设备生产生产浇筑浇筑温控温控养护养护智能温控智能温控p检测与监测：先进传感器技术检测与监测：先进传感器技术+无线传输无线传输+大数据管理大数据管理实现智能闭环控制，贯通性裂缝，保证工程质量实现智能闭环控制，贯通性裂缝，保证工程质量谢谢！谢谢！