嘉魚長江公路大橋高性能砼與耐久性試驗

侯澤蘭（中交二公局第一工程有限公司，湖北 武漢 430000）

1 工程概況

嘉魚長江公路大橋橋型為主跨920m非對稱布跨單側混合梁斜拉橋，全橋橋跨布置為：5m×30m預應力混凝土連續小箱梁+[(70+85+72+73)m+920m+(330+100)m]非 對 稱 混 合 梁 斜 拉 橋 +[8×（6×50）m+5m×50m+(55+100+55)m]預應力混凝土連續箱梁。全橋長4660m，其中主橋為主跨920m非對稱單側混合梁、半漂浮體系斜拉橋，主橋長1650m。

2 本項目混凝土高性能及耐久性試驗重點難點

2.1 嘉魚橋混凝土高性能及耐久性試驗研究重點

1）主橋承臺大體積混凝土裂縫控制技術。

2）索塔高性能混凝土抗裂性與耐久性保障技術。

3）混合梁斜拉橋邊跨寬箱梁及鋼混結合段高性能混凝土配合比設計與防裂技術。

4）中等強度混凝土（墩柱C30-C40與預制梁、現澆箱梁C50）高性能化技術。

5）橋梁工程高性能混凝土應用技術指南編寫及施工管控。

2.2 嘉魚橋混凝土高性能及耐久性試驗研究難點

1）主塔承臺（塔座）大體積混凝土的溫控防裂。

承臺斷面尺寸大、澆筑方量大，強度等級高(C40)，絕熱溫升較高，溫升控制不當時，極易因內表溫差大產生較大溫度應力而導致開裂。

承臺長寬比接近2:1、變截面多，易在承臺長邊中間部位和承臺與封底、承臺與塔座交界處出現應力集中而導致開裂。

2）索塔高性能混凝土的高程泵送與防裂

混凝土要求：高流態、高強、高性能，砂率大、水泥經和膠凝材料用量高、水膠比低、混凝土自收縮大、溫升高，加上養護困難，干縮大，與溫度應力疊加易造成橋塔開裂。由于上塔柱錨固區承受多種動載作用，受力復雜，抗裂與疲勞性能要求高。這就與橋塔壁厚，一次澆筑量大，尤其是下塔樁實心段、中下塔柱連接段、下橫梁屬高強大體積混凝土，混凝土要求：低溫升、低收縮、高抗裂、坍落度不宜過大，避免浮漿過厚，砂率宜低，水泥膠凝材料用量低、工作性能差，高程泵送困難，易堵管等產生了矛盾。

3 專項試驗開展情況

3.1 編制并下發了《嘉魚長江公路大橋高性能混凝土應用技術指南》，并組織各工地試驗室進行宣貫、學習。嘉魚長江公路大橋高性能混凝土應用技術指南》從原材料性能、混凝土性能、配合比設計、混凝土生產及施工、混凝土質量檢驗等五個方面，對嘉魚橋高性能混凝土的設計、使用及檢驗提出要求，中心試驗室以正式通知形式下發各單位，并按指南要求從原材料進場、配合比試配開始嚴格審查各工地試驗室上報的混凝土配合比，不符合要求的堅決不予批復[1]。

3.2 通過工藝交底、問題咨詢和不定期巡查等方式督促各工地試驗室按照混凝土咨詢小組建議，先后完成了南北岸墩柱、北岸引橋預制小箱梁、懸臂澆筑變截面連續箱梁0#塊和標準懸澆節段、濕接縫補償收縮（微膨脹）混凝土、南岸灘橋箱梁（節段預制拼裝C55混凝土）等結構部位的配合比設計，并重點對2個標段的墩身的外觀質量、微細裂縫控制和預制箱梁外觀質量控制進行了管控。

3.3 完成了主橋10#、11#主墩承臺及塔座的大體積混凝土配合比優化設計試驗及絕熱溫升、抗氯離子滲透性、碳化性能試驗，著重研究了復合礦物摻合料摻量、緩凝劑品種與摻量對承臺混凝土絕熱溫升的影響規律，聚丙烯纖維對承臺混凝土劈裂抗拉強度和耐久性的影響，對比研究了主墩承臺大礦物摻合料混凝土在標準養護、中心點溫度匹配養護和表面點溫度匹配養護三種養護工況下的強度發展規律。完成了主橋南北岸兩個主墩承臺、塔座、下塔柱實心段的大體積混凝土溫控方案設計，并進行了溫度監測[2]。

表1 主墩承臺混凝土配合比（kg/m3）

表2 主墩承臺混凝土溫度場仿真計算結果

表3 節段預制拼裝C55混凝土配合比

4 主要研究成果及應用情況

4.1 采用低膠材用量、大礦物摻合料摻量（50%以上）和不同緩凝劑復配超緩凝劑的設計思路，配制了水化熱溫升低、溫峰延緩的C40大體積混凝土，在承臺分層澆筑面和永久暴露面摻入0.7-0.9kg/m3聚丙烯腈纖維，溫控及防裂效果良好。

4.2 依據塔柱不同高程對混凝土泵送工作性與抗裂性、疲勞受力性能要求的差異，通過膠凝材料用量、粉煤灰摻量、緩凝時間、混雜纖維摻入與否的調整，分五段設計了5個不同性能特點的索塔混凝土配合比用于施工；提出了復摻聚丙烯腈單絲纖維和聚丙烯粗纖維對塔柱根部實心段、中下、上中塔柱連接段、下橫梁、索塔錨固區等易開裂部位進行輔助防裂和增韌的技術措施。

4.3 通過膠凝材料組成優化和抗裂性對比試驗，結合設計和施工要求，提出了具有較低水化熱溫升、較低收縮徐變的抗裂性箱梁主體C55高性能混凝土和濕接縫微膨脹聚丙烯粗纖維C60混凝土初步設計配合比。

5 存在的問題及下一步工作計劃

5.1 存在的問題

1）現今各級工地試驗室對混凝土的認識普遍停留在以極大的強度富余保證混凝土強度，忽略混凝土其他性能，這就導致各施工監理單位對混凝土咨詢小組提出的優化建議存在不同程度的抵觸心理。

2）現場混凝土澆筑后的養生工作不到位，加大了大體積混凝土開裂的風險。

3）受料源產地環保政策影響，個別地材料源緊張、質量波動較大，尤其是細集料（洞庭湖黃砂），細度模數波動較大（2.5-3.0之間），增加了混凝土生產配合比的工作性能質量控制難度。

5.2 下一步工作計劃

1）定期組織施工監理單位相關責任人開展高性能混凝土設計及應用知識講座，從觀念上改變各單位對高性能混凝土唯強度保證論的思想。

2）根據招標文件要求，加快專項試驗研究的進度，補充完善相關研究試驗內容。

3）定期組織咨詢組專家對北引橋預制小箱梁、索塔、北邊跨現澆寬箱梁，南岸灘橋預制節段箱梁等部位混凝土外觀及內在質量的巡查，分析缺陷成因，提出解決方案。

6 結 語

綜合全文闡述可知，若想切實做好高性能混凝土與耐久性試驗，就需要在日常工作中不斷的對經驗進行積累，對施工中存在的問題進行不斷的探索與反思，進而有效的對施工中可能出現的問題進行預防及解決，切實實現對工程質量的嚴格的控制，確保工程質量。