東海大橋高性能海工混凝土施工性能的研究
概要：本文通過對當前中外高性能海工混凝土的比較研究，分析了符合東海大橋地理環境下百年壽命要求的理化條件，以及所采取的手段。其研究結論可為其他工程以借鑒。
0.引言
海水環境是混凝土所處的最嚴峻的環境條件之一，混凝土結構需承受機械與人為等高強度的受力要求，結構易于失效，同時，混凝土結構在此環境中使用還會遭受冰凍、風浪和水質等多種天然因素的作用，容易使混凝土遭受損傷而縮短其耐久年限。已有的普通混凝土結構在這種環境中的力學性能與耐久性問題日益尖銳，從而不得不每年花費巨額費用來對其進行維修，這一難題引起全世界工程界的普遍關注。在東海大橋建設過程中這是一個必須攻克的技術難關而被各方面關注，本文就此從施工方面談幾點認識。
1.海工混凝土概述 所謂“高性能”是指混凝土具有高強度、高耐久性、高流動性等多方面的優越性能。高性能混凝土(High Performance Concrete HPC)是從高強混凝土(High Strength Concrete HSC)發展而來。而應用于海工工程中專門開發的的高性能海工混凝土除了高強度的力學性能外還可有效提供對鋼筋的保護，使其耐久性方面大大優于傳統混凝土結構。 為提高海上大橋及其它海上工程的高強度及高耐久性的要求，國內外眾多的工程技術人員在實際的工程建設中采取了各種提高高強度及高耐久性的方法和措施，經不斷研究、試驗與比選，開發了采用摻加摻和料（礦渣、粉煤灰、硅粉等）的高性能混凝土。礦渣不僅起強度作用同時還可以起降低水化熱的作用；硅粉可提高混凝土的抗滲性及耐磨性，同時降低水化熱；粉煤灰可提高混凝土抗氯離子滲入的能力，同時還與礦渣和硅粉一樣可降低水化熱。 高性能混凝土是用混凝土的常規材料、常規工藝，在常濕下，以低水膠化、大摻量優質摻合料和較嚴格的質量控制制作的高耐久性、高尺寸穩定性、良好工作性及較高強度的混凝土[2] [6]。
2.國內外高性能海工混凝土研究與應用 我們從幾例高性能海工混凝土的實際應用談起，也就是在目前國內外在建或已建海上大橋或其它海工工程上的研究與應用情況分析開始。
2.1 丹麥大貝帶橋海峽工程[3][4] 大貝爾特海峽工程首次提出了使用壽命為100年，即保證其力學性能同時規定鋼筋在百年壽期內不得開始銹蝕。為此，預先進行了大量專題研究，規定了嚴格的混凝土技術標準，見表1。通過規定摻加一定量微硅粉和粉煤灰保證混凝土的低滲透性；通過引氣和氣泡質量控制保證其抗凍性；通過摻加微硅粉保證耐磨性(抗海冰沖磨)；通過限制活性骨料含量、限制總含堿量、摻加微硅粉和粉煤灰防止堿集料反應；抗硫酸鹽侵蝕—使用抗硫酸鹽水泥和摻加微硅粉保證；通過使用低熱水泥、摻加微硅粉與粉煤灰降低水化熱，澆筑時采用對混凝土內部降溫控制熱應力裂縫。 實際采用的混凝土配合比配制的混凝土7天抗壓強度不小于35Mpa，28天抗壓強度不小于50Mpa。
2.2 丹麥-瑞典厄勒海峽工程[3]
2000年7月正式投入使用的厄勒海峽工程是跨越厄勒海峽連接丹麥與瑞典的交通工程，結構保證具有100年使用壽命。可更換的混凝土構件(如防浪的護面塊體可具有50年使用壽命，在使用壽命內不允許鋼筋開始銹蝕；允許進行養護，但必須避免進行大規模維修和更換結構構件。結構中采用了陰極保護，但應在不考慮使用陰極保護的情況下獲得百年使用壽命。混凝土技術標準對原材料與配合比要求見表2。
2.3 中國香港青馬大橋[3] 青馬大橋建于1992～1997年期間，為公路、輕軌兩用懸索橋，主跨1377m，是香港新機場的配套工程，設計使用壽命為120年。該工程主要考慮的耐久性因素是氯離子滲透引起鋼筋銹蝕、堿集料反應和熱應力裂縫。
2.4 日本明石海峽大橋[1] 日本明石海峽大橋是一座三跨雙鉸加勁桁梁懸索橋，為目前全世界最長的懸索橋。施工部門從多方面采取措施以保證結構的耐久性和可靠性，大橋的基礎部分全部采用現澆高性能海工混凝土。
3. 施工混凝土測試結果分析 由施工混凝土在不同養護條件下其強度變化，以及部分施工完的箱段不同養護條件下的力學性能可以發現：相對于自然養護與標養，蒸養條件下施工混凝土的強度的形成大大加快，尤其表現在剛澆注完后的一段時間內（1d～10d），但是不同的養護方式下施工混凝土的28d強度大體一致，即與試拌試驗結果一樣，驗證了不同的養護方式并不改變混凝土的28d強度，而只是改變混凝土強度形成的線路，而這對于預制量很大的情況則具有十分重要的意義，蒸養可以在有限的模板平臺基礎上使混凝土強度快速形成從而最大限度地利用模板，進一步加快施工進度。 施工經驗與控制質量。東海大橋非通航孔段預制墩柱分為低墩、中墩和高墩。一般單節預制高度為8.5m，重量280T，最大單節預制高度為13m，超過13m的墩柱采用分節預制，最大單節重量為330T。為了保證墩柱的質量，經過摸索、實踐，總結出就高性能混凝土在實際墩柱施工中較有參考價值的施工經驗，即要保證選擇與加工的模板型號與墩身預制型號相匹配，通用性強，并且盡量少的維修還要保證質量；還要求選擇與加工的模板能滿足所有的預制墩身的高度要求，保證一次成型。
4.結語 對于以耐久性作為設計目標的跨海大橋，高性能混凝土具有極為重要的意義，耐久性和防腐蝕等問題，這是各大海工工程設計壽命的基礎，是跨海大橋滿足100年設計壽命極為關鍵的保證。然而，由于高性能混凝土的研究與應用是近十幾年才開展起來的，它對于裂縫控制及消除處理的研究也是相當關鍵技術，因此有賴于眾多技術的共同研究提高。綜而言之，高性能混凝土是個廣泛的概念，海工混凝土的研究成果會在今后工程中不斷豐富，更好地為工程服務是我們的期待。
篇2：普通混凝土力學性能試驗操作規程(2)
普通混凝土力學性能試驗操作規程（2）
執行標準《普通混凝土力學性能試驗方法》GBJ81-85
立方體抗壓強度試驗
混凝土立方體抗壓強度試驗所采取的試驗機量程應能使試件的預期破壞值不小于全量程的20%，也不大于全量程的80%。
試件如為標準養護，從養護地點取出后，應盡快進行試驗，以免試件內部的溫濕度發生變化。
試驗前先將試件擦試干凈，測量尺寸，并檢查其外觀。試件尺寸測量精確至1mm，并根據此計算試件的承壓面積。如實測尺寸與公稱尺寸之差不超過1mm，可按公稱尺寸進行計算。
試件要求:試驗前檢查試件承壓面平整度，承壓面與相鄰面的不垂直度，及是否有缺棱掉角情況，如有，則應在試驗記錄中加以注明。
將試件安放在試驗機的下壓板上，試件的承壓面應與成型時的頂面垂直。試件的中心與試驗機下壓板中心對準。開動試驗機，當上壓板與試件接近，調整球座，使接觸均衡。
試驗應連續而均勻地加荷，加荷速度應為：當混凝土強度等級低于C30時，取每秒鐘0.3~0.5Mpa（對于標準試件，即6.75~11.25N/s）；混凝土強度等級高于或等于C30,取每秒鐘0.5~0.8Mpa（對于標準試件，即11.25~18N/s）。及時清理試驗機下壓板上殘留的試驗碎屑。
混凝土立方體抗壓強度應按下式計算（精確至0.1Mpa）：
——混凝土試件抗壓強度（Mpa）
P——破壞荷載（N）
A——試件承壓面積（mm2）
以三個試件測值的算術平均值作為該組試件的抗壓強度值。三個測值中的最大值或最小值中如果有一個與中間值的差值超過中間值的15%時，則把最大及最小值一并舍除，取中間值作為該組試件的抗壓強度值。如有兩個測值與中間值均超過中間值的15%，則該組試件的試驗結果無效。
取150×150×150mm試件的抗壓強度為標準值，其它尺寸試件測得的強度值均應乘以尺寸換算系數，其值對200×200×200mm試件為1.05；對100×100×100mm試件為0.95。
抗折強度試驗
混凝土抗折強度試驗應采用150×150×600（或550）mm小梁作為標準試件。制作標準試件所用混凝土中骨料的最大粒徑不應大于40mm。
必要時可以采用100×100×400mm試件，此時混凝土中骨料的最大粒徑不應大于30mm。
試件如標準養護，從養護地點取出后應及時進行試驗。試驗前，試件應保持與原養護地點相似的干濕狀態。
先將試件擦干凈，測量尺寸，試件尺寸測量精確至1mm，并據此進行強度計算。在試件承壓區及支承區標明接觸線（跨距取試件截面高度的3倍）。
試件要求:試件不得有明顯缺陷。在跨中1/3梁的受拉區內，不得有表面直徑超過7mm并深度超過2mm的孔洞。試件承壓區及支承區接觸線的不平度應為每100mm不超過0.05mm。否則應在試驗記錄中加以注明。
按要求調整支承架及壓頭的位置，跨距取試件截面高度的3倍，所有間距尺寸偏差不應大于±1mm。將試件在試驗機的支座上放穩對中，承壓面應選擇試件成型時的側面。開動試驗機，當加壓頭與試件快接近時，調整加壓頭及支座，使接觸均衡。
試件的試驗應連續而均勻地加荷，加荷速度應為：當混凝土強度等級低于C30時，取每秒種0.02~0.5Mpa（即0.15~0.375kN/s）；混凝土強度等級高于或等于C30,取每秒種0.05~0.08Mpa（即0.375~0.6kN/s）。記錄破壞荷載和破壞位置。
試件破壞時如折斷面位于兩個集中荷載之間時，抗折強度應按下式計算（精確至0.01MPa）：
混凝土抗折強度（Mpa）
P破壞荷載(N)
L支座間距即跨度(mm)
b試件截面寬度(mm)
h試件截面高度(mm)
以三個試件測值的算術平均值作為該組試件的抗壓強度值（精確至0.1MPa）。三個測值中的最大值或最小值中如果有一個與中間值的差值超過中間值的15%時，則把最大及最小值一并舍除，取中間值作為該組試件的抗壓強度值。如有兩個測值與中間值均超過中間值的15%，則該組試件的試驗結果無效。
三個試件中如有一個其折斷面位于兩個集中荷載之外時（以受拉區為準），則該試件的試驗結果應予舍棄，混凝土抗折強度按另兩個試件的試驗結果計算。如有兩個試件的折斷面均超出兩個集中荷載之外，則該組試驗無效。
采用100×100×400mm非標準試件時，取抗折強度乘以尺寸換算系數0.85。
篇3：大廈C60高性能混凝土施工專項技術方案
大廈C60高性能混凝土施工專項技術方案
1 概述
本工程主塔樓的混凝土墻及柱混凝土設計強度等級有C45、C50、C55 C60 多種。
由于混凝土強度等級越高，水泥用量越多，溫升越高，易造成混凝土溫度應力過大，致使混凝土開裂，減弱建筑物耐久性。為確保結構長城杯，高標號混凝土應在強度、耐久性及和易性方面具備高性能，通過高性能超塑化劑和粉煤灰等摻合料，來降低混凝土的水膠比，提高混凝土的流動性，保持適度的粘度系數，合理的配合比設計，使混凝土高性能化。因此，C60 高性能混凝土的配制、澆筑和養護以及質量管理都是至關重要，必須認真對待每一環節，才能確保混凝土質量。
主塔樓各部分結構構件的高性能混凝土強度等級 表10-1
構件部位 強度等級
地下三層～地上14 層墻柱 C60
地上15-地上20 層墻柱 C55
地上21-地上25 層墻柱 C50
地上26-地上30 層墻柱 C45
2 施工準備
2.1 攪拌站選用
施工前，由業主、施工及監理三方對北京市各大型混凝土攪拌站的資質等級、生產能力、運輸能力及質量管理與控制方面等的進行全面的考查評定，最后確定混凝土由三～四家攪拌站集中供應，其中兩家做為備用。
2.2 配合比確定
良好配合比是保證高性能混凝土質量的前提，為此，我單位試驗室將委派專人與攪拌站試驗室有關人員一起進行嚴格的設計和試配。結合國內實際情況和工藝特點，堅持不采用特殊原材料、不改變常規施工工藝的原則。
1）試配的C60 混凝土須滿足以下性能指標要求
（1）配制強度：滿足R 配＞R+1.645δ；
（2）初凝時間6～8 小時，終凝時間8～10 小時；
（3）坍落度損失：經時損失率不大于10%，120min 后擴展度不小于450mm；
（4）水化熱：推遲水化熱峰值出現的時間，并使峰值降低15%～20%，最高時溫度不超過55℃。
（5）混凝土采用泵送，因此要具有較好的流動性和良好的可泵性、保塑性，不產生離析泌水；
（6）收縮：各個齡期的收縮不高于普通C30 混凝土。
2）為滿足以上技術指標，通過以下幾種途徑對高性能混凝土進行配合比設計及配制。
（1）在保證混凝土強度的情況下，水泥用量取低限值，有效減少水化熱，減少收縮；
（2）合理摻入的優質粉煤灰，以延緩凝結時間，降低水化熱，提高后期強度和耐久性，改善混凝土和施工性能；
（3）采用復合高效外加劑，改善混凝土的和易性，并在保持通常坍落度情況下，降低水用量，提高混凝土的強度。
在試配過程中，對于高性能混凝土粘度問題（即流空時間）采用以倒坍落度筒測定流空時間和擴展度為主，坍落度為參考的可泵性評定方法，一般擴展度≥500mm，流空時間12～30s。
3）原材料選擇
配制高強混凝土的關鍵之一是選擇原材料。沒有優質的原材料，不可能配制出符合要求強度等級的高性能混凝土。
（1）水泥
在低水膠比的高性能混凝土中，水泥的含堿量過高，會使水泥凝結時間縮短，流動性降低，從而影響混凝土性能。為預防堿－骨料反應，應盡量降低單方水泥用量，并選用水泥活性高（含堿量＜0.6%、需水量低的水泥，以滿足混凝土含堿量（Na2O＋0.658K2O 計）＜3Kg/m3 要求。在建筑工程中，適于配制C60 高性能混凝土的水泥主要有硅酸鹽類水泥和硫鋁酸鹽系兩大類。根據以往我單位多次使用C60 高強混凝土的成功經驗，本工程建議選用冀東水泥廠生產的P.O52.5 普通硅酸鹽水泥，該水泥標準稠度28%，初凝時間2h5min，終凝時間3h45min，28d 抗壓強度為58.4Mpa。
（2）粗細集料
對高性能混凝土來說，粗骨料的性能對混凝土的抗壓強度及彈性模量能起到制約作用。一般采用碎卵石，其最大粒徑不大于31.5mm，級配連續，含泥量不應超過1.0%，泥塊含量不應超過0.5%，針片狀顆粒含量不應超過5%；并應滿足泵送要求，碎石不宜大于1：3～1：4。
細集料宜選用石英含量較高的圓形顆粒狀優質天然河砂，細度模數宜為2.6～3，且含泥量應不大于2%，泥塊含量不應大于1.0%，本工程優先選用中粗砂，其能夠滿足本工程的使用要求。
（3）摻合料和高效復合減水劑
粉煤灰中含有大量的硅、鋁氧化物，它與水泥的水化產物進行水化反應，改善混凝土的孔結構，使孔分布更加合理。加入粉煤灰還可改善混凝土的流動性，減少拌合水用量。由于粉煤灰顆粒越細，參與二次水化熱的界面越大，故采用優質Ⅱ級粉煤灰，使用前按國家標準GB1596-91 規定，進行細度、燒失量和含水率檢驗，合格后方可使用。
本工程所用高效減水劑應符合設計及相應標準的技術要求，其摻量應根據施工要求，通過試驗室試配確定。一經確定，將不再更改。
3 現場施工
3.1 施工工藝流程
施工準備→混凝土攪拌、運輸→混凝土澆筑、振搗→混凝土養護。
3.2 混凝土攪拌、運輸
考慮到本工程C60 混凝土結構為豎向結構，采用塔吊及輸送泵進行澆筑。施工中應注意以下幾點：
1）對混凝土入模溫度進行控制。
2）工長要提前呈報混凝土澆筑申請令和澆筑令給攪拌站以足夠的時間進行檢查試運轉及原材料施工配合比的校對、核實等一系列工作。
3）保證混凝土澆筑的連續性
施工前應由調度提前與攪拌站聯系，將混凝土澆筑申請單送至攪拌站，明確混凝土強度等級、澆筑時間、初凝時間（一般為6～8h 左右）和工程量。以便攪拌站進行綜合安排。
3.3 混凝土澆筑
1）建立混凝土澆筑組織機構
每次澆筑混凝土必須由項目副經理級以上人員擔任總指揮，操作面上安排一名工長專門負責指揮協調，處理澆筑過程中出現的一般問題，地面上安排專人負責地面指揮車輛進出場，協調攪拌站及時供應混凝土。
2）混凝土驗收
混凝土運至現場后，工長、質檢首先要進行驗收，試驗員檢測坍落度（如果做混凝土試塊見證取樣，則請見證監理工程師共同參加）。混凝土攪拌車到達澆筑地點后，必須將罐快速反轉兩周，以防混凝土離析。
3）混凝土澆筑
本工程混凝土考慮墻柱混凝土與梁板混凝土分開澆筑。墻、柱混凝土澆筑前，先在墻柱根部澆筑50 厚與同混凝土配合比
的水泥砂漿，然后澆筑混凝土。第一步澆筑高度應控制在300～400mm 高度范圍，及時進行振搗，避免拆模后墻柱根部出現漏振等混凝土質量通病，以后每層澆筑高度控制在300mm。布料時應采用5m 橡膠軟管，使混凝土緩慢流入墻柱內。澆筑高度超過3m 時，采用串筒澆筑。為了解決混凝土粘稠下料困難的問題，可在吊斗口上安裝附著式振搗器；澆筑應連續作業，盡量避免澆筑中斷兩小時以上。4）混凝土振搗
墻柱混凝土采用HZ-50 型插入式振搗棒振搗，結點部位空隙較小處，可采用HZ6*-30 型插入式振搗棒振搗，柱頭部位梁柱采用插入式振搗棒振搗，振搗上一層混凝土時要插入下一層50mm 左右，每根柱至少插入四根振搗棒振搗。
5）特殊部位的混凝土澆筑
窗洞口下混凝土澆筑：由于窗洞口兩側有暗柱且鋼筋較密，振動棒無法插入。為保證混凝土振搗密實，窗洞下口上表面模板最后在混凝土澆筑至窗洞下口時進行封閉。下料時應從窗洞口兩側同時下料，并用振動棒從窗洞口下插入進行分層振搗，并用小錘敲擊模板，根據模板外側所彈窗口下口線檢查飽和度，直至漿滿為止（可在窗洞口下側模板上表面鉆2 個10mm 的小孔進行排氣和檢查）。
洞口側混凝土澆筑：較大的預留洞、預埋管以及門窗洞口兩側部位澆筑混凝土時，要對稱下料，振搗棒從兩側斜插振搗，不得從一側趕漿澆筑，以防造成洞口偏位。
梁板柱節點混凝土澆筑：根據圖紙設計要求，梁板柱接頭處混凝土強度級差不大于一級的部位，柱混凝土可與梁板混凝土一起澆筑；混凝土強度級差大于等于二級的部位的柱混凝土必須與梁板混凝土分開澆筑。澆筑時，先澆筑柱頭混凝土，然后澆筑梁板混凝土，在不同強度等級混凝土交接處可利用臨時雙層鉛絲網支擋柱子，梁板混凝土要循回澆筑，梁板與柱混凝土澆筑時間差控制在柱混凝土初凝之前（一般控制在2 小時以內），以使不同等級混凝土之間不出現冷縫。
施工縫處理：澆筑混凝土前，將混凝土鑿毛，剔除表面松散的混凝土及浮漿，至密實處，用水沖洗干凈，并保持濕潤后方可澆筑新的混凝土。施工縫處必須待已澆筑混凝土的抗壓強度不小于1.2MPa 時，才允許繼續澆筑。墻柱水平施工縫處混凝土澆筑時，混凝土澆筑時先澆50mm 厚與待澆筑的混凝土同配合比的水泥砂漿，然后繼續澆筑混凝土，應細致操作加強振搗，使新舊混凝土緊密結合。
4 試件成型及養護
1）混凝土試件用100×l00×l00mm 的立方體試模成型。
2）施工現場設置臨時標養室，臨時標養室墻體采用紅磚與加氣塊復合墻體，聚苯板保溫屋面，防水砂漿地面。內設水池、加熱電爐、測溫儀、溫度計、試件架。溫度控制儀設在標養水池內。標養池由試驗工監控溫度情況，每4h 記錄一次，若發現溫度與標準要求不符應及時調整。
3）每工作班次做不少于3 組試件，1 組用于與構件同條件養護，另2 組放入標養池標養，分別用于測定7d、28d 齡期試件強度。
5 混凝土養護
常溫施工的高性能混凝土澆筑12h 后，松動墻、柱木夾板模板的螺栓，使模板與混凝土接觸面脫離2～3mm，在墻、柱上面架設帶孔的塑料管，接通自來水連續澆注，以造成隔氣保溫的養護條件，降低混凝土水化熱高峰時的溫差。混凝土拆模后，墻體、柱滿掛草簾子澆水養護，總養護時間不少于14d，可避免混凝土內部失水。
柱模板在24 小時后進行拆除，拆除后立即用事先準備好的黑色塑料布包裹嚴密，其外再用保溫材料進行包裹。根據測溫結果，至柱內溫度與大氣溫度之差不大于25℃時，方可拆除柱的包裹材料。
6 工程質量
1）同條件養護的試件和標準養護組試件強度的綜合評定值均應滿足《混凝土結構工程施工及驗收規范》CB50204-20**）要求，才可核定該批量混凝土強度合格。
2）構件進行外觀檢查，混凝土構件振搗密實，無蜂窩、孔洞、露筋、夾渣等缺陷，對可能出現收縮變形的薄弱處，檢查無裂縫，外觀質量符合《建筑工程施工質量驗收統一標準》GB50300－20**）中混凝土工程（Ⅱ）基本項目的優良標準。