跨海大桥桩承台海工砼材料及配合比浅析

跨海大桥桩承台海工砼材料及配合比浅析

屈有辉

中国水电建设集团十五工程局有限公司

摘要：文章通过柬埔寨Koh Puos跨海大桥桩基础和承台海工混凝土，简要介绍了所用材料及配合比的配制研究。

关键词：海工 混凝土

柬埔寨Koh Puos大桥长900m，下部基础桩基和承台均处在海水环境中，当海水中的氯离子侵入混凝土中钢筋的表面时，就会破坏钢筋表层的钝化膜，导致钢筋锈蚀膨胀和结构破坏，为了防止海水对砼和钢筋的腐蚀，我们采用海工混凝土，其特性除强度和拌和物的和易性满足设计和施工要求外，还应根据结构物的具体使用条件和环境，具备所需要的耐久性。

1. 海工混凝土的特点

海工混凝土特点在与良好的工作性能、耐久性好、高强度。

1.1良好工作性：海工混凝土必须具备良好的流动性、可塑性和保水性，稳定性要好，要易于振捣并且包裹性能良好。

1.2 耐久性好：混凝土的耐久性是根据海洋环境气候来确定的，不管是什么样的环境，耐久性指标都会有严格要求，必须通过氯离子渗透试验指标来确定其耐久性。

1.3高强度：海工混凝土在材料和养护上和普通混凝土相同，主要区别在与，同样的水灰比（水胶比）下，海工混凝土掺入了优质的掺合料以及高效减水剂，使海工混凝土具有较高的强度。

2. 海工混凝土耐久性指标试验

海工混凝土的耐久性指标，是指在海水环境中氯离子的渗透的指标，为了预防腐蚀必须降低渗透系数是控制的关键，其途径可以采用海工水泥、掺入阻锈剂、加入优质矿物参合料以及降低水灰比等方法来提高混凝土的密实度，从而提高其耐久性。

氯离子渗透指标

2. 1. 耐久性的试验方法

试验方法是采用美国ASTM C1202—05标准，将混凝土样品切割成直径5cm*10cm的圆柱体，浸泡的3%的氯化钠溶液中，采用导线连接，测试混凝土样品在浸泡6小时后，在60V直流电的加压下，监测样品一端通往另一端电流量大小，结构物的渗透性与通过的总库伦数有直接关系，以通过的库伦数来确定渗透的大小。

3、原材料选用及试验

水泥：经过多次试验采用泰国产TPI V型抗硫酸盐水泥（硅酸盐水泥），其特性和普通硅酸盐水泥比较，细度细腻，化学成分中含有SiO₂、Al₂O₃、Fe₂O₃、CaO、和C₄AF+2C₃A，这几种成分经过反应后提高水泥的早期和后期强度、提高耐化学侵蚀和干缩性较好。从而提高了水泥的密实度，降低了渗透性和抗化学侵蚀性，其安定性、凝结时间、抗压强度符合规范要求。

砂石：采用当地产河砂和石料，经试验，河砂细度模数为2.8的中砂，其级配、含泥量、泥块含量均符合规范要求；石料采用5—25mm连续级配碎石，其泥块含量、含泥量、针片状、压碎值指标均符合规范要求，满足海工混凝土所用砂石料质量要求。

粉煤灰：采用低钙型一级粉煤灰，经试验细度、需水比、烧失量、含水量符合一级粉煤灰标准，掺入后降低了水泥用量、增加了其流动性、改善和易性、降低表面温度裂缝、增强了混凝土的密实度、提高混凝土的抗腐蚀能力。

减水剂：采用Sika2000 AT高效缓凝减水剂，减水率可达16%，根据不同参量可延长混凝土初凝时间、保持工作性、延长水化时间、消除裂缝的产生。

阻锈剂：采用富斯乐Conplast CN以亚硝酸钙为基础的防腐剂，其含量不低于30%，特点是能在氯化物作用前在钢筋上形成钝化层，亚硝酸钙能在钢筋上转化为耐腐蚀的物质，从而是钢筋具有抗腐蚀性，其次亚硝酸钙能加快混凝土的凝结时间，能提高混凝土强度等作用。

4、混凝土配合比设计

大桥海工混凝土设计采用普通混凝土配合比设计规程进行计算，试配强度按照公式fcut=fcuk+1.645σ进行计算，根据海水环境混凝土施工要求，选用了海工水泥，惨入了适量的粉煤灰、减水剂和阻锈剂，为了满足泵送和吊斗施工，坍落度设计为120—160mm，经过不断进行拌制优化，选择了最佳配合比，配合比如下：

桩基配合比

承台配合比

5、海工混凝土的施工控制

海工混凝土施工质量控制是非常重要的，首先一定要确保原材料质量，其次是混凝土的搅拌系统、施工控制和养护。

5.1原材料方面，试验室加强原材料的检测力度，提高原材料抽检频率，严格按照规范进行检验。

5.2混凝土搅拌主要检查混凝土搅拌系统，检查计量系统是否准确，混凝土搅拌是否均匀、塌落度等。

5.3好的施工工艺是确保海工混凝土质量的关键，正确的浇注作业，才能确保混凝土的密实度、均匀性，强度和耐久性。

5.4 海工混凝土中掺入了适量的粉煤灰，水化速度相对较慢，且后期水化需要充足的水分来完成，必须保证混凝土面长期保持湿润。

6、施工效果

大桥项目在海工混凝土的施工过程中，按规范进行现场塌落度测试，其和易性、粘度、流动性、保水性均符合要求，试件成型养护，其28强度极大的满足设计要求，混凝土拆模后其外观颜色均匀，无蜂窝、麻面、狗洞等不良外观质量缺陷。

经过马来西亚TESTECH SDN BHD检测公司对已完成的承台取芯进行了氯离子渗透试验以及实物现场进行了超声波检测和强度回弹试验，试验结果：氯离子渗透试验通电量均在1000—2000库伦之间，属于低渗透；超声波检测混凝土内部均匀、密实；现场强度回弹检测强度均大于45Mpa；根据试验结果混凝土质量合格。

通过混凝土抗压强度和氯离子渗透试验结果来看，平均强度偏高，渗透系数低渗透，揭示了此配合比还存在优化空间，在满足强度的前提下，通过采取措施，尽可能的降低氯离子的通电量，达到非常低的渗透量，为今后研究海工混凝土和配合比设计提供了一个明确的方向。

6、结束语

通过Koh Puos大桥施工实践，使我们在海工混凝土配合比设计和施工上有了更进一步的了解，也提升了我们在这方面的不足，使我们拥有了一定的技术和经验，为以后海工混凝土施工提供一点素材，进一步研究海工混凝土。