杭州灣跨海大橋工程大體積海工耐久性混凝土裂縫控制措施

 

　　關鍵詞：杭州灣跨海大橋；海工耐久性混凝土；裂縫控制；混凝土套箱

 

　　杭州灣大橋規模宏偉為世界矚目，質量要求高，設計基準期100年，作為大橋基礎的承臺工程，其施工質量將直接影響大橋的使用壽命，承臺混凝土采用海工耐久性混凝土，且為大體積混凝土，承臺裂縫控制是技術質量工作的大課題，本工程為了消除和控制承臺裂縫，我們主要從以下幾個方面采取綜合技術措施，取得了良好的效果。

　　本工程采用海工耐久混凝土，承臺處于水位變動區，混凝土設計強度等級C40，氯離子擴散系數≤2.5×10-12m2/s，混凝土中要求摻加阻銹劑；墩身處于浪濺區，混凝土強度等級C40，氯離子擴散系數≤1.5×10-12m2/s.

　?。?）原材料的選用。根據《杭州灣跨海大橋專用技術規范》要求，我們通過參考有關資料、向專家咨詢、對該地區各種原材料的產量、技術指標調研以及對初步擬定配合比試配，初步確定了采用的原材料。本工程采用甲供安徽寧國海螺牌P.Ⅱ42.5水泥，粗集料采用寧波北侖青峙石場5～25mm連續級配碎石，細集料采用閩江中砂，通過混凝土的試拌和對混凝土性能進行比對，減水劑采用上海麥斯特（羧酸類減水劑，減水率≥25%），阻銹劑采用山西凱翕克生產的亞硝酸鈣，礦粉采用上海寶田和安徽朱家橋S95礦粉，粉煤灰采用鎮江諫壁電廠一級粉煤灰。

　　（2）混凝土配合比的設計。為了消除和控制混凝土溫度裂縫，對減少混凝土的水化熱作了深入研究，進行了一系列的試驗。

　　我們通過對不同原材料、不同配合比進行比對，選擇水化熱引起的溫度峰值較小的配合比，進而控制套箱裂縫的開展。并決定在保證滿足混凝土強度、氯離子擴散系數要求的前提下，在原膠凝材料中摻入粉煤灰，同時適當減少膠凝材料中水泥用量，以達到有效減少混凝土水化熱的目的。

　　通過反復試驗，將膠凝材料用量由原來的435kg調整到405kg，實際大量使用的優化后的混凝土配合比見表1

　　在實際施工中，還根據不同季節的特點對配合比進行適當的調整?；炷僚浜媳鹊膬灮?，粉煤灰的摻入和膠凝材料用量的降低，對于大體積混凝土裂縫的控制起到了重要的作用。

　　采用混凝土套箱工藝進行承臺施工，為防止混凝土套箱在澆注承臺混凝土后出現裂縫，提高混凝土套箱的質量，增強其自身的抗裂能力也是一個重要的環節。我們重點從以下幾個方面入手加強對混凝土套箱預制質量的控制。

　?。?）控制套箱混凝土澆注質量，特別是對套箱頂部高性能混凝土浮漿的處理，加強二次振搗。

　?。?）加強對套箱的養護，混凝土套箱拆模前對頂部進行蓄水養護，拆模后進行不間斷灑水養護，防止出現干濕循環現象，養護時間不少于14天。

　?。?）加強對套箱內壁的鑿毛處理，特別是加強對預留槽口的鑿毛，以保證新老混凝土結合良好。

　?。?）加強對在套箱內壁預埋鐵件上焊接鋼結構的控制，焊接時間控制在套箱滿足養護期之后進行，焊接時不得在同一位置連續進行焊接作業，避免因焊接使預埋鐵件局部溫度過高而對套箱局部混凝土產生不利影響。

　?。?）混凝土套箱頂部預留槽口，使新老混凝土施工縫從結構上加強抗滲透能力。

　　（6）調整套箱配筋，增加環向鋼筋數量，將原環向鋼筋Φ25＠150調整為Φ20＠75，配筋率增加了28%，提高套箱抗豎向裂縫的能力。

　?。?）嚴格控制套箱鋼筋保護層厚度。據有關資料介紹，鋼筋控制混凝土裂縫出現的影響范圍為鋼筋直徑的6倍，調整后的套箱配筋為Φ20，保護層75mm，鋼筋間距75mm，施工中嚴格控制，保證鋼筋幫扎質量。　　

　?。?）加強養護。考慮到海工耐久性混凝土膠凝材料摻入大量的礦粉、粉煤灰后，水化時間較長，又采用了減水率高達25%～30%的高效減水劑，混凝土本身水灰比較小，為了滿足混凝土二次水化的要求，必須加強混凝土的養護，加強混凝土開始養護時間的控制。通過絕熱升溫實驗得知，混凝土澆注24小時左右，混凝土溫度達到峰值，在此時期內混凝土溫度上升較快，混凝土初凝后對底層混凝土進行蓄水養護，頂層混凝土采用土工布覆蓋，蓄水進行養護，養護時間不少于14天。

　?。?）循環水降溫。為降低混凝土內部因水化熱引起內部溫度升高，降低混凝土內外溫差，采取了冷卻循環水降溫措施。承臺混凝土是分兩層澆筑的，第一層混凝土厚1.3m埋設一層循環水管，第二層混凝土厚度1.7m埋設兩層循環水管，循環水管間距90cm，層距75cm，循環水管采用Φ33.5mm薄壁鋼管?；炷两K凝前即開始進行通水降溫，循環水降溫時間不少于7天，循環水每隔12小時調整一次通水方向，便于混凝土內部水化熱均勻散發。

　　為提高冷卻水循環降溫的效果，將循環水管直徑由33.5mm改為48mm，同時對循環水管的布置方式進行調整，使上層水管至混凝土表面的距離調整為50cm，水管間距由90cm向中心逐漸調整為60cm布置，以增加混凝土中心區域循環水管布置的密度，進而加強混凝土內部溫度的散發。

　　（3）混凝土冷水拌和。在“永和”號混凝土拌和船上安裝了冷水機組，冷水機組可以將拌和用水溫度降低20℃，船艙內的拌和用水通過冷水機組降溫后儲存到水罐內，混凝土拌和采用冷水拌和，降低混凝土的出機溫度和入模溫度，在施工過程中對混凝土的入模溫度進行測定，使入模溫度控制在28℃以下。

　　（4）承臺結構混凝土分兩次進行澆注。承臺結構直徑12m，高3m，采用混凝土套箱工藝施工的承臺，結構混凝土分兩次進行澆注，第一次澆注1.3m，第二次澆注1.7m，從而減少了混凝土一次澆注的體積，有利于混凝土水化熱溫度梯度和峰值的降低。

　?。?）保證混凝土的澆筑質量。混凝土澆注分層下灰，盡量減小分層厚度，適當延長混凝土的澆注時間，合理控制混凝土布料位置，由四周逐漸向中間下灰，混凝土分層振搗密實，保證混凝土的澆筑質量。

　　由于對承臺大體積混凝土施工采取了一系列防治和控制裂縫的技術措施，隨著施工工藝的不斷改進和完善，承臺混凝土的質量得到了保證，使混凝土套箱的裂縫得到了有效的控制，效果十分理想。采用混凝土套箱施工的承臺，澆筑一步結構混凝土施工后，無裂縫出現，澆注二步結構混凝土后，只有少數承臺，在套箱外側表面頂部以下有少量長度10cm～30cm，寬度不大于0.1mm的豎向裂縫，屬于無害裂縫范疇。