子牙新河特大桥耐久混凝土施工质量控制

子牙新河特大桥耐久混凝土施工质量控制
代均德
摘要：由于滨海新区地域环境和气候特点，桥梁结构混凝土均采用耐久混凝土设计，本文从配合比设计、原材料选择和施工过程控制三个方面阐述耐久混凝土的施工质量控制，具有很好的借鉴意义，在混凝土耐久性防护领域具有良好的应用前景。
关键词：耐久性混凝土；施工；质量控制
天津市海滨大道是天津市东部沿海的一条交通干道，其主要功能是集疏“海洋经济发展带”各区域的南北主通道，同时兼有过境交通和区域交通，直接服务于滨海新区。子牙新河特大桥位于天津市滨海新区大港区境内，相继跨越子牙新河行洪通道、青静黄排水渠和北排水河等，全长10.868KM。全桥位于渤海西岸，属于渤海盐土典型地区，地区多为盐碱土和盐碱水环境，富含CL-、SO42-等多种离子，并且场区处于寒冷地区，雨雪天后，为保证通行，主要道路都喷洒冰盐水。桥梁结构所处的环境类型为II类，且地下水对混凝土存在结晶类腐蚀，对钢筋混凝土存在结晶分解复合类腐蚀，腐蚀等级均为严重腐蚀，桥梁结构设计基准期为100年，对混凝土性能要求高，因此全桥混凝土采取特殊防腐设计，采用耐久混凝土。在子牙新河特大桥的施工过程中，主要从配合比设计、原材料选择和施工过程管理三个方面控制耐久混凝土的施工质量。
一、耐久混凝土的配合比设计
耐久混凝土的设计中采用矿粉等比例取代水泥复掺为主，同时辅以高效减水剂，从而降低混凝土的水胶比，再掺入定量的防腐剂，增强混凝土的胶结性和抗渗透性。施工中应重点保证耐久性、工作性、适用性和强度：在E类环境作用等级下，最大水胶比0.36，最小胶凝材料用量不得少于360kg/m3，最大胶凝材料用量：C40以下混凝土不大于400kg/m3，C40～C50混凝土不大于450kg/m3，混凝土的抗冻耐久性指数DF桥面防水混凝土、防撞护栏、承台、系梁和墩柱不低于80%，钻孔灌注桩、盖梁及上部主梁抗冻耐久性指数DF不得低于60%。混凝土中总碱含量一般不宜超过3kg/m3，28天龄期的氯离子扩散系数DRCM值必须小于2X10-12m2/s。在墩柱、系梁和承台的混凝土中掺加亚硝酸钙阻锈剂，现浇箱梁和预制小箱梁以外的工程部位，在混凝土拌合物中掺加引气剂，含气量指标要满足规范要求。
二、原材料选择
（一）水泥的选用
水泥生产工艺和混凝土施工技术发展对混凝土性能的变化，直接影响到混凝土的耐久性。因此从提高混凝土耐久性的角度出发，从材料上讲主要因素则是水泥。水泥中氯离子的含量应尽可能的低，C3A含量不超过8%，水泥的细度（比表面积）不超过350m2/kg，游离的氧化钙含量不超过1.5%，优先选用C2S（硅酸二钙）含量较高而水化热较低的唐山“冀东”硅酸盐类水泥品种。
（二）骨料的选择
1.细骨料：砂选用级配良好、质地均匀粒径小于5mm的天然洁净福建闽江河沙，含泥量＜1.0%，泥块含量＜1.0%，云母含量＜2.0%，氯离子含量＜0.02.0%，轻物质含量＜1.0%，坚固性＜5%，严禁采用海砂。
2.粗骨料：选择质地坚硬粒径范围在5～25mm符合连续级配要求的无碱活性天津蓟县碎石，松散堆积密度>1500kg/m3，孔隙率≤40%，压碎值≤7%，氯离子含量≤骨料质量的0.02%，吸水率≤1%，针片状含量≤5%，坚固性<8%，含泥量≤0.7%。
(三)活性掺合料
适量掺用规定品质优质的粉煤灰、磨细矿渣粉、硅灰等活性矿物掺和料或复合矿物掺和料。实践证明，在水泥中掺入硅灰、粉煤灰、磨细矿渣等矿物掺和料，在保证强度的同时可降低水化热和收缩应力，提高混凝土的抗裂性；二次水化产物能堵塞水泥石中的孔隙，阻断渗透通路，提高混凝土的抗渗性及抗冻性、抗侵蚀性，避免碱骨料反应。本桥采用大站矿粉，试配证明混凝土的强度高，不易发生微裂，具有更高的水密性和耐久性及使用寿命。
(四)外加剂
选用具有减水率高、坍落度损失小、适量引气、能细化混凝土孔结构、能明显改善或提高混凝土耐久性、与水泥有良好的适应性好的北京“赞凯”高效复合外加剂。不含有氯、钾和钠盐类品种，减水率大于25%。
三、施工管理控制
混凝土采用自建拌和站集中拌合。搅拌、运输、振捣等设备根据拌合时间、搅拌能力、运输距离、浇筑数量、连续浇筑等因素进行综合配套实施。
（一）原材料进场及检验的控制
现场实际使用的各种原材料，必须与送样配制的理论配合比中所使用的原材料相一致。材料进场后, 目测原材料品质，取样检验，不合格清除出场，检验合格后保留相关资料。所有原材料做到先检后用; 集料堆放场地先硬化、分仓, 分类堆放; 粗骨料分级采购、分级运输、分级堆放、分级计量; 标识检验状态；胶凝材料、外加剂分罐储存，使用电子计量。储存罐采用顶部搭设遮阳棚和四周棉被包裹防晒进行防护。骨料在使用前必须进行筛选清洗, 严格控制含泥量、泥块含量，不得有其他杂物，级配良好, 并用钢结构雨棚对集料堆放场地进行遮挡防护, 降低集料的含水量差异和温度差别。
（二）拌合过程的控制
依据理论配合比和施工配合比, 核查各种材料质量、搅拌设备系统运行及仪表精度情况。对微机控制搅拌站计量参数资料要及时分析, 动态校正计量，计量精度准确到±0.4%，每周至少校核一次。验证混凝土的和易性、可泵性、测试坍落度。搅拌时按照细骨料和掺合料先干拌，再加水泥和部分用水，最后加粗骨料、减水剂溶液和剩余拌合水的投料顺序投料。每一搅拌阶段不少于30s, 总搅拌时间比常规混凝土延长40s至3min。拌制第一盘混凝土时, 增加水泥和细骨料用量10%, 保持水胶比不变以便搅拌机持浆。操作手进行岗前培训, 持证上岗; 拌合时, 有技术人员在搅拌站全过程值班, 随处理出现的各种情况。
（三）运输过程的控制
混凝土运输采用混凝土搅拌车运输。混凝土搅拌车通过施工便道道路，运输要求道路平坦畅通，保证混凝土在运输车内保持均匀性，运到施工浇筑地点时不分层、不离析、不漏浆，且坍落度和含气量满足规范验标要求。混凝土的入模时间控制在搅拌后60min 内，最长时间不超过1/2 混凝土初凝时间。混凝土初凝时间由试验室根据施工气温试验确定，并符合有关规范要求。在交通拥堵和气候炎热等情况下，在保证混凝土性能前提下适当增加混凝土初始坍落度防止混凝土坍落度损失过大。
（四）浇筑过程的控制
浇筑混凝土前根据不同的结构断面尺寸、施工环境、施工条件做好浇筑方案，包括浇筑起点、浇筑进展方向和浇筑厚度、振捣器具布置等。混凝土浇筑过程中, 严格按事先确定的浇筑方案施工。浇筑混凝土前指定专人仔细检查钢筋保护层垫块的位置、数量及其紧固程度，并作重复性检查，以提高钢筋保护层厚度尺寸的质量保证率。构件侧面和底面的垫块至少应为4 个/m2, 绑扎垫块和钢筋的铁丝头不得伸入保护层内。清除模板内的各种杂物。墩、台、预应力梁的混凝土浇筑采用整个平截面范围内水平分层进行浇筑。浇筑间隙时间控制在90min 内，混凝土的一次摊铺厚度控制在60cm 以内，水下混凝土采用导管法进行浇筑。浇筑时倾落高度小于2m 时采用自由倾落，大于2m 时用滑槽、串筒、漏斗等器具辅助输送混凝土，保证混凝土不出现分层离析现象。混凝土的浇筑需连续进行, 在浇筑过程中严格控制混凝土的均匀性和密实性。
（五）振捣过程的控制
墩身承台混凝土振捣采用插入式高频振动棒，预应力混凝土小箱梁采用侧振并辅以插入式振捣器振捣。采用插入式高频振捣器振捣混凝土时宜采用垂直点振方式振捣，每点的振捣时间以表面泛浆或不冒大气泡为准，振捣时间一般控制在30s 以内，快查慢拔，同时要避免过振。混凝土较粘稠时应加密振点分布。在振捣混凝土过程中加强检查模板支撑的稳定性和接缝的密合情况以防漏浆。振捣时不得碰撞模板、钢筋及预埋件。
（六）加强养护和防范混凝土裂纹的控制
加强养护是控制温差、干缩等防裂纹的重要措施。混凝土浇筑完毕后反复收光、抹平、压实，直至混凝土具有一定的强度，有效防止早期干缩裂纹的产生。混凝土保护层采用小直径专用捣固棒振捣，以此提高保护层混凝土的密实度，增强混凝土抗裂性能。冬季施工预制小箱梁采用蒸汽养生，严格控制升降温幅度，防止出现升降温梯度过大出现的温度裂纹。
试验数据显示，各项耐久混凝土指标均满足设计和规范要求，从子牙新河特大桥的耐久混凝土施工可以看出：针对环境条件从配合比设计、材料选择、施工管理、检测预测等方面采取综合措施，能够从根本上保证混凝土的耐久性。从选材方面应根据工程所处的环境合理选择水泥品种，选用质量良好、技术条件合格的砂石骨料，提高其粒形和级配品质参数。施工方面通过强化管理，以及在混凝土搅拌均匀、浇灌和振捣密实，加强养护方面加强控制，才能制备出品质优良的高强、密实、体积稳定的耐久性混凝土。