东海大桥高性能海工混凝土施工性能的研究
概要：本文通过对当前中外高性能海工混凝土的比较研究，分析了符合东海大桥地理环境下百年寿命要求的理化条件，以及所采取的手段。其研究结论可为其他工程以借鉴。
0.引言
海水环境是混凝土所处的最严峻的环境条件之一，混凝土结构需承受机械与人为等高强度的受力要求，结构易于失效，同时，混凝土结构在此环境中使用还会遭受冰冻、风浪和水质等多种天然因素的作用，容易使混凝土遭受损伤而缩短其耐久年限。已有的普通混凝土结构在这种环境中的力学性能与耐久性问题日益尖锐，从而不得不每年花费巨额费用来对其进行维修，这一难题引起全世界工程界的普遍关注。在东海大桥建设过程中这是一个必须攻克的技术难关而被各方面关注，本文就此从施工方面谈几点认识。
1.海工混凝土概述 所谓“高性能”是指混凝土具有高强度、高耐久性、高流动性等多方面的优越性能。高性能混凝土(High Performance Concrete HPC)是从高强混凝土(High Strength Concrete HSC)发展而来。而应用于海工工程中专门开发的的高性能海工混凝土除了高强度的力学性能外还可有效提供对钢筋的保护，使其耐久性方面大大优于传统混凝土结构。 为提高海上大桥及其它海上工程的高强度及高耐久性的要求，国内外众多的工程技术人员在实际的工程建设中采取了各种提高高强度及高耐久性的方法和措施，经不断研究、试验与比选，开发了采用掺加掺和料（矿渣、粉煤灰、硅粉等）的高性能混凝土。矿渣不仅起强度作用同时还可以起降低水化热的作用；硅粉可提高混凝土的抗渗性及耐磨性，同时降低水化热；粉煤灰可提高混凝土抗氯离子渗入的能力，同时还与矿渣和硅粉一样可降低水化热。 高性能混凝土是用混凝土的常规材料、常规工艺，在常湿下，以低水胶化、大掺量优质掺合料和较严格的质量控制制作的高耐久性、高尺寸稳定性、良好工作性及较高强度的混凝土[2] [6]。
2.国内外高性能海工混凝土研究与应用 我们从几例高性能海工混凝土的实际应用谈起，也就是在目前国内外在建或已建海上大桥或其它海工工程上的研究与应用情况分析开始。
2.1 丹麦大贝带桥海峡工程[3][4] 大贝尔特海峡工程首次提出了使用寿命为100年，即保证其力学性能同时规定钢筋在百年寿期内不得开始锈蚀。为此，预先进行了大量专题研究，规定了严格的混凝土技术标准，见表1。通过规定掺加一定量微硅粉和粉煤灰保证混凝土的低渗透性；通过引气和气泡质量控制保证其抗冻性；通过掺加微硅粉保证耐磨性(抗海冰冲磨)；通过限制活性骨料含量、限制总含碱量、掺加微硅粉和粉煤灰防止碱集料反应；抗硫酸盐侵蚀—使用抗硫酸盐水泥和掺加微硅粉保证；通过使用低热水泥、掺加微硅粉与粉煤灰降低水化热，浇筑时采用对混凝土内部降温控制热应力裂缝。 实际采用的混凝土配合比配制的混凝土7天抗压强度不小于35Mpa，28天抗压强度不小于50Mpa。
2.2 丹麦-瑞典厄勒海峡工程[3]
2000年7月正式投入使用的厄勒海峡工程是跨越厄勒海峡连接丹麦与瑞典的交通工程，结构保证具有100年使用寿命。可更换的混凝土构件(如防浪的护面块体可具有50年使用寿命，在使用寿命内不允许钢筋开始锈蚀；允许进行养护，但必须避免进行大规模维修和更换结构构件。结构中采用了阴极保护，但应在不考虑使用阴极保护的情况下获得百年使用寿命。混凝土技术标准对原材料与配合比要求见表2。
2.3 中国香港青马大桥[3] 青马大桥建于1992～1997年期间，为公路、轻轨两用悬索桥，主跨1377m，是香港新机场的配套工程，设计使用寿命为120年。该工程主要考虑的耐久性因素是氯离子渗透引起钢筋锈蚀、碱集料反应和热应力裂缝。
2.4 日本明石海峡大桥[1] 日本明石海峡大桥是一座三跨双铰加劲桁梁悬索桥，为目前全世界最长的悬索桥。施工部门从多方面采取措施以保证结构的耐久性和可靠性，大桥的基础部分全部采用现浇高性能海工混凝土。
3. 施工混凝土测试结果分析 由施工混凝土在不同养护条件下其强度变化，以及部分施工完的箱段不同养护条件下的力学性能可以发现：相对于自然养护与标养，蒸养条件下施工混凝土的强度的形成大大加快，尤其表现在刚浇注完后的一段时间内（1d～10d），但是不同的养护方式下施工混凝土的28d强度大体一致，即与试拌试验结果一样，验证了不同的养护方式并不改变混凝土的28d强度，而只是改变混凝土强度形成的线路，而这对于预制量很大的情况则具有十分重要的意义，蒸养可以在有限的模板平台基础上使混凝土强度快速形成从而最大限度地利用模板，进一步加快施工进度。 施工经验与控制质量。东海大桥非通航孔段预制墩柱分为低墩、中墩和高墩。一般单节预制高度为8.5m，重量280T，最大单节预制高度为13m，超过13m的墩柱采用分节预制，最大单节重量为330T。为了保证墩柱的质量，经过摸索、实践，总结出就高性能混凝土在实际墩柱施工中较有参考价值的施工经验，即要保证选择与加工的模板型号与墩身预制型号相匹配，通用性强，并且尽量少的维修还要保证质量；还要求选择与加工的模板能满足所有的预制墩身的高度要求，保证一次成型。
4.结语 对于以耐久性作为设计目标的跨海大桥，高性能混凝土具有极为重要的意义，耐久性和防腐蚀等问题，这是各大海工工程设计寿命的基础，是跨海大桥满足100年设计寿命极为关键的保证。然而，由于高性能混凝土的研究与应用是近十几年才开展起来的，它对于裂缝控制及消除处理的研究也是相当关键技术，因此有赖于众多技术的共同研究提高。综而言之，高性能混凝土是个广泛的概念，海工混凝土的研究成果会在今后工程中不断丰富，更好地为工程服务是我们的期待。
篇2：普通混凝土力学性能试验操作规程(2)
普通混凝土力学性能试验操作规程（2）
执行标准《普通混凝土力学性能试验方法》GBJ81-85
立方体抗压强度试验
混凝土立方体抗压强度试验所采取的试验机量程应能使试件的预期破坏值不小于全量程的20%，也不大于全量程的80%。
试件如为标准养护，从养护地点取出后，应尽快进行试验，以免试件内部的温湿度发生变化。
试验前先将试件擦试干净，测量尺寸，并检查其外观。试件尺寸测量精确至1mm，并根据此计算试件的承压面积。如实测尺寸与公称尺寸之差不超过1mm，可按公称尺寸进行计算。
试件要求:试验前检查试件承压面平整度，承压面与相邻面的不垂直度，及是否有缺棱掉角情况，如有，则应在试验记录中加以注明。
将试件安放在试验机的下压板上，试件的承压面应与成型时的顶面垂直。试件的中心与试验机下压板中心对准。开动试验机，当上压板与试件接近，调整球座，使接触均衡。
试验应连续而均匀地加荷，加荷速度应为：当混凝土强度等级低于C30时，取每秒钟0.3~0.5Mpa（对于标准试件，即6.75~11.25N/s）；混凝土强度等级高于或等于C30,取每秒钟0.5~0.8Mpa（对于标准试件，即11.25~18N/s）。及时清理试验机下压板上残留的试验碎屑。
混凝土立方体抗压强度应按下式计算（精确至0.1Mpa）：
——混凝土试件抗压强度（Mpa）
P——破坏荷载（N）
A——试件承压面积（mm2）
以三个试件测值的算术平均值作为该组试件的抗压强度值。三个测值中的最大值或最小值中如果有一个与中间值的差值超过中间值的15%时，则把最大及最小值一并舍除，取中间值作为该组试件的抗压强度值。如有两个测值与中间值均超过中间值的15%，则该组试件的试验结果无效。
取150×150×150mm试件的抗压强度为标准值，其它尺寸试件测得的强度值均应乘以尺寸换算系数，其值对200×200×200mm试件为1.05；对100×100×100mm试件为0.95。
抗折强度试验
混凝土抗折强度试验应采用150×150×600（或550）mm小梁作为标准试件。制作标准试件所用混凝土中骨料的最大粒径不应大于40mm。
必要时可以采用100×100×400mm试件，此时混凝土中骨料的最大粒径不应大于30mm。
试件如标准养护，从养护地点取出后应及时进行试验。试验前，试件应保持与原养护地点相似的干湿状态。
先将试件擦干净，测量尺寸，试件尺寸测量精确至1mm，并据此进行强度计算。在试件承压区及支承区标明接触线（跨距取试件截面高度的3倍）。
试件要求:试件不得有明显缺陷。在跨中1/3梁的受拉区内，不得有表面直径超过7mm并深度超过2mm的孔洞。试件承压区及支承区接触线的不平度应为每100mm不超过0.05mm。否则应在试验记录中加以注明。
按要求调整支承架及压头的位置，跨距取试件截面高度的3倍，所有间距尺寸偏差不应大于±1mm。将试件在试验机的支座上放稳对中，承压面应选择试件成型时的侧面。开动试验机，当加压头与试件快接近时，调整加压头及支座，使接触均衡。
试件的试验应连续而均匀地加荷，加荷速度应为：当混凝土强度等级低于C30时，取每秒种0.02~0.5Mpa（即0.15~0.375kN/s）；混凝土强度等级高于或等于C30,取每秒种0.05~0.08Mpa（即0.375~0.6kN/s）。记录破坏荷载和破坏位置。
试件破坏时如折断面位于两个集中荷载之间时，抗折强度应按下式计算（精确至0.01MPa）：
混凝土抗折强度（Mpa）
P破坏荷载(N)
L支座间距即跨度(mm)
b试件截面宽度(mm)
h试件截面高度(mm)
以三个试件测值的算术平均值作为该组试件的抗压强度值（精确至0.1MPa）。三个测值中的最大值或最小值中如果有一个与中间值的差值超过中间值的15%时，则把最大及最小值一并舍除，取中间值作为该组试件的抗压强度值。如有两个测值与中间值均超过中间值的15%，则该组试件的试验结果无效。
三个试件中如有一个其折断面位于两个集中荷载之外时（以受拉区为准），则该试件的试验结果应予舍弃，混凝土抗折强度按另两个试件的试验结果计算。如有两个试件的折断面均超出两个集中荷载之外，则该组试验无效。
采用100×100×400mm非标准试件时，取抗折强度乘以尺寸换算系数0.85。
篇3：大厦C60高性能混凝土施工专项技术方案
大厦C60高性能混凝土施工专项技术方案
1 概述
本工程主塔楼的混凝土墙及柱混凝土设计强度等级有C45、C50、C55 C60 多种。
由于混凝土强度等级越高，水泥用量越多，温升越高，易造成混凝土温度应力过大，致使混凝土开裂，减弱建筑物耐久性。为确保结构长城杯，高标号混凝土应在强度、耐久性及和易性方面具备高性能，通过高性能超塑化剂和粉煤灰等掺合料，来降低混凝土的水胶比，提高混凝土的流动性，保持适度的粘度系数，合理的配合比设计，使混凝土高性能化。因此，C60 高性能混凝土的配制、浇筑和养护以及质量管理都是至关重要，必须认真对待每一环节，才能确保混凝土质量。
主塔楼各部分结构构件的高性能混凝土强度等级 表10-1
构件部位 强度等级
地下三层～地上14 层墙柱 C60
地上15-地上20 层墙柱 C55
地上21-地上25 层墙柱 C50
地上26-地上30 层墙柱 C45
2 施工准备
2.1 搅拌站选用
施工前，由业主、施工及监理三方对北京市各大型混凝土搅拌站的资质等级、生产能力、运输能力及质量管理与控制方面等的进行全面的考查评定，最后确定混凝土由三～四家搅拌站集中供应，其中两家做为备用。
2.2 配合比确定
良好配合比是保证高性能混凝土质量的前提，为此，我单位试验室将委派专人与搅拌站试验室有关人员一起进行严格的设计和试配。结合国内实际情况和工艺特点，坚持不采用特殊原材料、不改变常规施工工艺的原则。
1）试配的C60 混凝土须满足以下性能指标要求
（1）配制强度：满足R 配＞R+1.645δ；
（2）初凝时间6～8 小时，终凝时间8～10 小时；
（3）坍落度损失：经时损失率不大于10%，120min 后扩展度不小于450mm；
（4）水化热：推迟水化热峰值出现的时间，并使峰值降低15%～20%，最高时温度不超过55℃。
（5）混凝土采用泵送，因此要具有较好的流动性和良好的可泵性、保塑性，不产生离析泌水；
（6）收缩：各个龄期的收缩不高于普通C30 混凝土。
2）为满足以上技术指标，通过以下几种途径对高性能混凝土进行配合比设计及配制。
（1）在保证混凝土强度的情况下，水泥用量取低限值，有效减少水化热，减少收缩；
（2）合理掺入的优质粉煤灰，以延缓凝结时间，降低水化热，提高后期强度和耐久性，改善混凝土和施工性能；
（3）采用复合高效外加剂，改善混凝土的和易性，并在保持通常坍落度情况下，降低水用量，提高混凝土的强度。
在试配过程中，对于高性能混凝土粘度问题（即流空时间）采用以倒坍落度筒测定流空时间和扩展度为主，坍落度为参考的可泵性评定方法，一般扩展度≥500mm，流空时间12～30s。
3）原材料选择
配制高强混凝土的关键之一是选择原材料。没有优质的原材料，不可能配制出符合要求强度等级的高性能混凝土。
（1）水泥
在低水胶比的高性能混凝土中，水泥的含碱量过高，会使水泥凝结时间缩短，流动性降低，从而影响混凝土性能。为预防碱－骨料反应，应尽量降低单方水泥用量，并选用水泥活性高（含碱量＜0.6%、需水量低的水泥，以满足混凝土含碱量（Na2O＋0.658K2O 计）＜3Kg/m3 要求。在建筑工程中，适于配制C60 高性能混凝土的水泥主要有硅酸盐类水泥和硫铝酸盐系两大类。根据以往我单位多次使用C60 高强混凝土的成功经验，本工程建议选用冀东水泥厂生产的P.O52.5 普通硅酸盐水泥，该水泥标准稠度28%，初凝时间2h5min，终凝时间3h45min，28d 抗压强度为58.4Mpa。
（2）粗细集料
对高性能混凝土来说，粗骨料的性能对混凝土的抗压强度及弹性模量能起到制约作用。一般采用碎卵石，其最大粒径不大于31.5mm，级配连续，含泥量不应超过1.0%，泥块含量不应超过0.5%，针片状颗粒含量不应超过5%；并应满足泵送要求，碎石不宜大于1：3～1：4。
细集料宜选用石英含量较高的圆形颗粒状优质天然河砂，细度模数宜为2.6～3，且含泥量应不大于2%，泥块含量不应大于1.0%，本工程优先选用中粗砂，其能够满足本工程的使用要求。
（3）掺合料和高效复合减水剂
粉煤灰中含有大量的硅、铝氧化物，它与水泥的水化产物进行水化反应，改善混凝土的孔结构，使孔分布更加合理。加入粉煤灰还可改善混凝土的流动性，减少拌合水用量。由于粉煤灰颗粒越细，参与二次水化热的界面越大，故采用优质Ⅱ级粉煤灰，使用前按国家标准GB1596-91 规定，进行细度、烧失量和含水率检验，合格后方可使用。
本工程所用高效减水剂应符合设计及相应标准的技术要求，其掺量应根据施工要求，通过试验室试配确定。一经确定，将不再更改。
3 现场施工
3.1 施工工艺流程
施工准备→混凝土搅拌、运输→混凝土浇筑、振捣→混凝土养护。
3.2 混凝土搅拌、运输
考虑到本工程C60 混凝土结构为竖向结构，采用塔吊及输送泵进行浇筑。施工中应注意以下几点：
1）对混凝土入模温度进行控制。
2）工长要提前呈报混凝土浇筑申请令和浇筑令给搅拌站以足够的时间进行检查试运转及原材料施工配合比的校对、核实等一系列工作。
3）保证混凝土浇筑的连续性
施工前应由调度提前与搅拌站联系，将混凝土浇筑申请单送至搅拌站，明确混凝土强度等级、浇筑时间、初凝时间（一般为6～8h 左右）和工程量。以便搅拌站进行综合安排。
3.3 混凝土浇筑
1）建立混凝土浇筑组织机构
每次浇筑混凝土必须由项目副经理级以上人员担任总指挥，操作面上安排一名工长专门负责指挥协调，处理浇筑过程中出现的一般问题，地面上安排专人负责地面指挥车辆进出场，协调搅拌站及时供应混凝土。
2）混凝土验收
混凝土运至现场后，工长、质检首先要进行验收，试验员检测坍落度（如果做混凝土试块见证取样，则请见证监理工程师共同参加）。混凝土搅拌车到达浇筑地点后，必须将罐快速反转两周，以防混凝土离析。
3）混凝土浇筑
本工程混凝土考虑墙柱混凝土与梁板混凝土分开浇筑。墙、柱混凝土浇筑前，先在墙柱根部浇筑50 厚与同混凝土配合比
的水泥砂浆，然后浇筑混凝土。第一步浇筑高度应控制在300～400mm 高度范围，及时进行振捣，避免拆模后墙柱根部出现漏振等混凝土质量通病，以后每层浇筑高度控制在300mm。布料时应采用5m 橡胶软管，使混凝土缓慢流入墙柱内。浇筑高度超过3m 时，采用串筒浇筑。为了解决混凝土粘稠下料困难的问题，可在吊斗口上安装附着式振捣器；浇筑应连续作业，尽量避免浇筑中断两小时以上。4）混凝土振捣
墙柱混凝土采用HZ-50 型插入式振捣棒振捣，结点部位空隙较小处，可采用HZ6*-30 型插入式振捣棒振捣，柱头部位梁柱采用插入式振捣棒振捣，振捣上一层混凝土时要插入下一层50mm 左右，每根柱至少插入四根振捣棒振捣。
5）特殊部位的混凝土浇筑
窗洞口下混凝土浇筑：由于窗洞口两侧有暗柱且钢筋较密，振动棒无法插入。为保证混凝土振捣密实，窗洞下口上表面模板最后在混凝土浇筑至窗洞下口时进行封闭。下料时应从窗洞口两侧同时下料，并用振动棒从窗洞口下插入进行分层振捣，并用小锤敲击模板，根据模板外侧所弹窗口下口线检查饱和度，直至浆满为止（可在窗洞口下侧模板上表面钻2 个10mm 的小孔进行排气和检查）。
洞口侧混凝土浇筑：较大的预留洞、预埋管以及门窗洞口两侧部位浇筑混凝土时，要对称下料，振捣棒从两侧斜插振捣，不得从一侧赶浆浇筑，以防造成洞口偏位。
梁板柱节点混凝土浇筑：根据图纸设计要求，梁板柱接头处混凝土强度级差不大于一级的部位，柱混凝土可与梁板混凝土一起浇筑；混凝土强度级差大于等于二级的部位的柱混凝土必须与梁板混凝土分开浇筑。浇筑时，先浇筑柱头混凝土，然后浇筑梁板混凝土，在不同强度等级混凝土交接处可利用临时双层铅丝网支挡柱子，梁板混凝土要循回浇筑，梁板与柱混凝土浇筑时间差控制在柱混凝土初凝之前（一般控制在2 小时以内），以使不同等级混凝土之间不出现冷缝。
施工缝处理：浇筑混凝土前，将混凝土凿毛，剔除表面松散的混凝土及浮浆，至密实处，用水冲洗干净，并保持湿润后方可浇筑新的混凝土。施工缝处必须待已浇筑混凝土的抗压强度不小于1.2MPa 时，才允许继续浇筑。墙柱水平施工缝处混凝土浇筑时，混凝土浇筑时先浇50mm 厚与待浇筑的混凝土同配合比的水泥砂浆，然后继续浇筑混凝土，应细致操作加强振捣，使新旧混凝土紧密结合。
4 试件成型及养护
1）混凝土试件用100×l00×l00mm 的立方体试模成型。
2）施工现场设置临时标养室，临时标养室墙体采用红砖与加气块复合墙体，聚苯板保温屋面，防水砂浆地面。内设水池、加热电炉、测温仪、温度计、试件架。温度控制仪设在标养水池内。标养池由试验工监控温度情况，每4h 记录一次，若发现温度与标准要求不符应及时调整。
3）每工作班次做不少于3 组试件，1 组用于与构件同条件养护，另2 组放入标养池标养，分别用于测定7d、28d 龄期试件强度。
5 混凝土养护
常温施工的高性能混凝土浇筑12h 后，松动墙、柱木夹板模板的螺栓，使模板与混凝土接触面脱离2～3mm，在墙、柱上面架设带孔的塑料管，接通自来水连续浇注，以造成隔气保温的养护条件，降低混凝土水化热高峰时的温差。混凝土拆模后，墙体、柱满挂草帘子浇水养护，总养护时间不少于14d，可避免混凝土内部失水。
柱模板在24 小时后进行拆除，拆除后立即用事先准备好的黑色塑料布包裹严密，其外再用保温材料进行包裹。根据测温结果，至柱内温度与大气温度之差不大于25℃时，方可拆除柱的包裹材料。
6 工程质量
1）同条件养护的试件和标准养护组试件强度的综合评定值均应满足《混凝土结构工程施工及验收规范》CB50204-20**）要求，才可核定该批量混凝土强度合格。
2）构件进行外观检查，混凝土构件振捣密实，无蜂窝、孔洞、露筋、夹渣等缺陷，对可能出现收缩变形的薄弱处，检查无裂缝，外观质量符合《建筑工程施工质量验收统一标准》GB50300－20**）中混凝土工程（Ⅱ）基本项目的优良标准。