第七篇 海工混凝土施工及海水造浆工艺总结.docx

第七篇海工混凝土施工及海水造浆工艺总结第一章 海工混凝土施工技术总结第一节高性能海工混凝土概述及性能一、高性能海工混凝土概述杭州湾大桥II合同段包括北航道桥和北侧高墩区引桥，为了确保主体混凝土 结构使用寿命达到100年，桩基础、承台、墩身、主塔等均使用海工混凝土，混 凝土方量大，施工环境恶劣每个部位海工混凝土要求的氯离子渗透系数均不同， 氯离子渗透用84天渗透系数来表征，其中桩基础要求WX10-12m2/s，承台要求 WX10-12m2/s，墩身和主塔结构要求WX10-12m2/s，从下部结构到上部结构， 抗渗性能要求由低到高II合同段高性能海工混凝土设计方量大约15万方，其中C30桩基混凝土约 9万余方，C30承台混凝土约2万余方，C40墩身混凝土约2万方，C50塔身混 凝土约2万余方高性能海工混凝土是用混凝土常规原材料、常规工艺，经配比优化而制作的， 在海洋环境中具有高耐久性、高体积稳定性和良好工作性的高性能结构混凝土材 料混凝土氯离子渗透性和含气量是海工混凝土目前区别于其它类型混凝土最主 要的两个指标在国外已建沿海桥梁工程中，很多桥梁结构的破坏其主要原因是来自混凝土 病害，由此对混凝土耐久性研究受到国外混凝土专家的高度重视，经过多年的研 究，他们对高性能海工混凝土的研究已趋于成熟，有关技术成果已广泛应用于桥 梁工程中。

我国工程技术人员虽然对高性能海工混凝土的研究已有多年，但在跨 海桥梁工程中的实际应用仍属于起步阶段，在2005年通车的东海大桥上，我国 第一次采用了高性能海工耐久性混凝土技术，经过东海大桥的设计和施工实践的 过程，有关工程技术人员对高性能海工混凝土的技术性能虽然有所见识，但毕竟 所积累的技术经验有限，高性能海工混凝土在不同水文和地质条件下的跨海桥梁 工程应用中，其配合比设计和施工技术仍然不够充分和完善二、高性能海工混凝土的特点1、 高强度在混凝土材料、施工工艺及养护条件相同，当普通混凝土的水灰比与高性能 海工混凝土的水胶比相等时，海工混凝土的标准强度要大幅度高于普通混凝土， 这是因为海工混凝土掺加了优质掺合料，如在杭州湾大桥海工配合比设计中我们 就掺加了优质粉煤灰和矿粉，混凝土水化后产生的孔隙被填充，使混凝土结构变 得更加密实；另外，海工混凝土掺加了超高效减水剂，混凝土中的水胶比大大减 小，使海工混凝土获得了较高的强度受掺合料水化速率的影响，在同养护条件 下混凝土早期强度相比普通混凝土要低，随着混凝土龄期的增长，在标准养护下 当混凝土达到28天时，海工混凝土比同水胶比的普通混凝土要高得多。

在杭州 湾大桥施工中，我们曾把同标号不同部位的海工混凝土与相应的普通混凝土作比 较，海工混凝土 28天标准强度要比同水胶比下的普通混凝土约高出6%〜8%的 范围2、 耐久性好海工混凝土是高性能混凝土的一个分支，它具有高性能混凝土的很多优点， 但与其它类型高性能混凝土又存在差异，主要区别在于海工混凝土的耐久性指标 上，高性能混凝土耐久性指标主要包括抗氯离子渗透性、抗冻性、抗裂性、抗碳 化、抗碱骨料反应、抗化学腐蚀和表面磨损性能等而其它类型的高性能混凝土 对抗氯离子渗透性和抗冻性指标没有作具体要求海工混凝土耐久性指标是根据不同海洋环境和海域气候条件来决定的，但无 论在何种海洋环境下设计和建造桥梁，对海工混凝土氯离子渗透性都会有严格的 要求，桥梁工程各部位海工混凝土用不同的氯离子渗透指标来控制，以满足各种 海洋环境对混凝土提出的耐久性要求抗冻性指标也是海工混凝土的一个耐久性 设计指标，当海洋区域内气候寒冷时才加以考虑杭州湾大桥施工规范对海工混 凝土抗冻性要求不高，只是要求新拌混凝土中含气量一般控制在4〜6%，气泡间 隔系数小于250 um即可3、 工作特性普通混凝土的工作性能体现在凝聚性、易密性、可塑性、流动性方面，11合 同段搅拌出来的海工混凝土具有以上良好的工作性能，而且这几方面的工作性能 已超越了普通混凝土。

混凝土流动性大，施工中易于振捣，硬化后体积稳定性好， 海工混凝土虽然塌落度比较大，但是集料包裹性能良好，这样不易分层和泌水， 极大地工程需要，加快了混凝土的浇筑速度而对泵送性能来说海工混凝土有其自身缺点在高性能海工混凝土配合比设 计中采用了双掺技术，混凝土材料中使用了比表面积比水泥大的优质粉煤灰和磨 细矿粉等矿物掺和料，使拌出来的混凝土的黏性比较大，另外又受低水胶比的影 响，使海工混凝土泵送效果不是很好在结构施工中工作面如果不高，混凝土泵 送问题不大，可是要将混凝土输送到高达178m塔顶那将是十分困难的，这是杭 州湾大桥海工混凝土施工中的一个十分棘手的难题海工混凝土的高空泵送是个难题，作为试验人员应该从配比优化或者微调方 面入手，尽可能要为施工一线解决实际问题，避免因直接泵送困难就变更方案而 采取高空搭设平台进行混凝土接力泵送，这样将会增加工程施工成本，也给工程 施工带来了安全隐患其实在配合比设计阶段，试验人员就要想到这个难题，如何让海工混凝土既 能泵送正常，又能符合相关规范要求，顺利完成工程任务，这是实践工作中试验 人员面临的一个苛待解决的难题不管是什么混凝土，就是它有一流的性能，如 果不能应用于施工实践，也将变得毫无意义，同样海工混凝土必须与施工实际结 合起来，试验人员要通过相关的技术改良，使海工混凝土能顺利泵送。

第二节高性能海工混凝土使用材料及试验方法一、混凝土原材料杭州湾大桥II合同段混凝土所采用的各种原材料均为业主招标采购，各标号 混凝土所用原材料均相同，其品种规格和来源如下：砂：产地福建闽江砂场，中砂、细度模数2.63、含泥量0.8、表观密度 2.64g/cm3；碎石：产地宁波北仑，5〜25mm连续级配，压碎值5.3%、含泥量％、针片状 颗粒含量4.8%、表观密度2.63g/cm3，筛分结果符合5-25mm的连续级配；水泥:P.II42.5、安徽海螺牌，3天抗压强度32.0MPa、28天抗压强度52.8MPa；矿粉：上海宝田S95级，比表面积442m2/kg、3天活性指数81%、28天活性指数116%、需水量比100%；粉煤灰：江苏常熟电厂I级风选灰，细度9.1%、需水量比91%、烧失量3.5%、 含水量0.2%、三氧化硫含量0.68%；外加剂：上海华登HP4000A型减水剂，为聚羧酸型减水剂，减水率27.5%、 3天抗压强度比168%、28天抗压强度比145%；拌合用水：自来水，各项指标符合海工混凝土拌和用水要求二、海工混凝土试验方法1、 使用的主要仪器设备STWJ-60卧式搅拌机、1 m2振动台、STYE-2000型压力试验机、STLZ-2型 氯离子渗透仪等2、 主要试验方法混凝土强度试验试件采用标准试件、标准养护方法，在规定的时间内测定海 工混凝土的抗压强度。

海工混凝土抗氯离子试验采用ASTM C 1202混凝土直流 电量法，试验仪器采用清华大学改进的ASTM C 1202电量法测试仪，通过量测 混凝土试件在30V直流电压下通电6h通过的电量，以评价混凝土的渗透性，试 件采用标准试件用取芯薪机切割成规定直径的圆柱体，然后进行氯离子渗透试 验海工混凝土的抗裂试验采用传统的平板试验，观察规定龄期约束混凝土板块 的开裂情况一, 设计思路杭州湾大桥II合同段所有施工配合比按正交法设计，并结合《杭州湾大桥施 工规范》、《海港工程施工规范》和相关的配合比设计规范要求设计，配制强度按 普通混凝土配制强度计算海工混凝土水胶比、胶凝材料数量按照大桥规范要求 进行，掺合料用量是在参考湛江海湾大桥试验数据的基础上结合实际设计指标进 行优化的基本思路步骤如下：根据经验确定基准配合比一根据正交设计配制混凝土试件一结合海工混凝 土设计指标选择最佳配合比一施工应用一海工配合比的优化二设计配比表7-1-3-1海工混凝土配合比一览表原材料部位、X设计标号水泥矿粉粉煤灰砂碎石水外加剂桩基C3024702037779891446.0承台C3015080190810990140墩身C401881401407351016141主塔C50230180707431028147三、配比技术指标按照正交设计优化后的全桥配合比各项试验技术指标均能满足大桥规范要 求，其技术指标如下表。

表7-1-3-2 海工混凝土设计配比试验技术性能一览表\指标 部位\设计标号塌落 度(cm)扩展度(cm)含气量(%)初凝时 间(h)28强度(MPa)84d氯离子渗透(1X10-12m2/s )和易 性桩基C3022574. 21852. 11. 814良好承台C3020584. 02051. 61. 331良好墩身C4019. 5604. 6961. 60. 912良好主塔C502145230. 923良好第四节高性能海工混凝土的施工效应一、海工混凝土的施工控制海工混凝土的质量控制是一个严格的系统工程，它与混凝土原材料质量、混 凝土的搅拌、施工控制和养护都有密切的关系，项目部对海工混凝土的质量十分 重视，采取各项对应措施保证了海工混凝土的质量1、 原材料控制原材料方面，试验室加强了对原材料的检测力度，提高了原材料的抽检频率， 按照大桥规范要求严格控制材料的技术指标，对新进混凝土外加剂应该进行强度 校核根据不同季节对各类原材料的管理也作了严格要求，按照夏季和冬季的温 控措施对集料和拌和水作降温和保温处理2、 搅拌控制II合同段标段混凝土分为海上和岸上供应，B1〜B10墩海工混凝土由我公 司委托岸上的秦山搅拌站负责供应，B11-B13墩海工混凝土由我公司的长大18# 加工输送。

对混凝土的拌和管理主要是检查混凝土搅拌系统和输送系统是否正常，检查 计量系统是否准确，观察输送混凝土压力是否稳定，观察混凝土拌和是否均匀， 观察集料的包裹和工作性能海工混凝土搅拌时间也应该受到控制，搅拌时间对混凝土的和易性有影响， 特别是对含气量影响很大各部位海工混凝土在浇筑过程中应根据实际情况合理 选择的搅拌时间，通过观察和试验把混凝土含气量控制在既有利于混凝土泵送和 振捣又有利于混凝土的耐久性能海工混凝土拌和物对用水量特别敏感，用水量稍微增多，就容易发生混凝土 离析，因此施工中混凝土的单位用水量必须严格控制在海工混凝土搅拌中特别 应该注意的是单位含水量的控制，11合同段海工混凝土采用上海华登牌聚羧酸型 超高效减水剂，减水率在25%以上，减水效果好施工过程中集料的含水量，往 往因为各种因素会发生变动，故现场控制海工混凝土搅拌的试验技术人员应该具 有高度的责任心，否则海工混凝土的强度、耐久性、外观质量就难以保证3、施工和养护良好的施工工艺是海工混凝土具有高强度和耐久性的必要条件，正确的浇筑 作业有利于海工混凝土的外观性能海工混凝土在设计中掺入了大量的掺合料， 水化速度比较慢，且后期水化需要一些水来完成发应。

在混凝土浇筑后应采取有 效措施，保证海工混凝土能有长时间的有效保湿养护二、海工混凝土的施工效果杭州湾大桥II合同段在长达三年的海工混凝土施工实践中，总结发现海工混 凝土具有以下施工效果：1、具有极好的强度和氯离子渗透性能在海工混凝土浇筑过程中按规定现场取样、成型和养护，按规范要求完成了 海工混凝土强度和氯离子渗透性试验，并按交通部质量评定标准的要求进行海工 混凝土质量评定本合同段。