第七篇-海工混凝土施工及海水造漿工藝總結(jié)

第七篇海工混凝土施工及海水造漿工藝總結(jié)第一章海工混凝土施工技術(shù)總結(jié)第一節(jié)高性能海工混凝土概述及性能一、高性能海工混凝土概述杭州灣大橋Ⅱ合同段包括北航道橋和北側(cè)高墩區(qū)引橋，為了確保主體混凝土結(jié)構(gòu)使用壽命達到100年，樁基礎(chǔ)、承臺、墩身、主塔等均使用海工混凝土，混凝土方量大，施工環(huán)境惡劣。每個部位海工混凝土要求的氯離子滲透系數(shù)均不同，氯離子滲透用84天滲透系數(shù)來表征，其中樁基礎(chǔ)要求≤×10-12m2/s，承臺要求≤×10-12m2/s，墩身和主塔結(jié)構(gòu)要求≤×10-12m2/s，從下部結(jié)構(gòu)到上部結(jié)構(gòu)，抗?jié)B性能要求由低到高。Ⅱ合同段高性能海工混凝土設(shè)計方量大約15萬方，其中C30樁基混凝土約9萬余方，C30承臺混凝土約2萬余方，C40墩身混凝土約2萬方，C50塔身混凝土約2萬余方。高性能海工混凝土是用混凝土常規(guī)原材料、常規(guī)工藝，經(jīng)配比優(yōu)化而制作的，在海洋環(huán)境中具有高耐久性、高體積穩(wěn)定性和良好工作性的高性能結(jié)構(gòu)混凝土材料。混凝土氯離子滲透性和含氣量是海工混凝土目前區(qū)別于其它類型混凝土最主要的兩個指標。在國外已建沿海橋梁工程中，很多橋梁結(jié)構(gòu)的破壞其主要原因是來自混凝土病害，由此對混凝土耐久性研究受到國外混凝土專家的高度重視，經(jīng)過多年的研究，他們對高性能海工混凝土的研究已趨于成熟，有關(guān)技術(shù)成果已廣泛應(yīng)用于橋梁工程中。我國工程技術(shù)人員雖然對高性能海工混凝土的研究已有多年，但在跨海橋梁工程中的實際應(yīng)用仍屬于起步階段，在2005年通車的東海大橋上，我國第一次采用了高性能海工耐久性混凝土技術(shù)，經(jīng)過東海大橋的設(shè)計和施工實踐的過程，有關(guān)工程技術(shù)人員對高性能海工混凝土的技術(shù)性能雖然有所見識，但畢竟所積累的技術(shù)經(jīng)驗有限，高性能海工混凝土在不同水文和地質(zhì)條件下的跨海橋梁工程應(yīng)用中，其配合比設(shè)計和施工技術(shù)仍然不夠充分和完善。二、高性能海工混凝土的特點1、高強度在混凝土材料、施工工藝及養(yǎng)護條件相同，當普通混凝土的水灰比與高性能海工混凝土的水膠比相等時，海工混凝土的標準強度要大幅度高于普通混凝土，這是因為海工混凝土摻加了優(yōu)質(zhì)摻合料，如在杭州灣大橋海工配合比設(shè)計中我們就摻加了優(yōu)質(zhì)粉煤灰和礦粉，混凝土水化后產(chǎn)生的孔隙被填充，使混凝土結(jié)構(gòu)變得更加密實；另外，海工混凝土摻加了超高效減水劑，混凝土中的水膠比大大減小，使海工混凝土獲得了較高的強度。受摻合料水化速率的影響，在同養(yǎng)護條件下混凝土早期強度相比普通混凝土要低，隨著混凝土齡期的增長，在標準養(yǎng)護下當混凝土達到28天時，海工混凝土比同水膠比的普通混凝土要高得多。在杭州灣大橋施工中，我們曾把同標號不同部位的海工混凝土與相應(yīng)的普通混凝土作比較，海工混凝土28天標準強度要比同水膠比下的普通混凝土約高出6%～8%的范圍。2、耐久性好海工混凝土是高性能混凝土的一個分支，它具有高性能混凝土的很多優(yōu)點，但與其它類型高性能混凝土又存在差異，主要區(qū)別在于海工混凝土的耐久性指標上，高性能混凝土耐久性指標主要包括抗氯離子滲透性、抗凍性、抗裂性、抗碳化、抗堿骨料反應(yīng)、抗化學(xué)腐蝕和表面磨損性能等。而其它類型的高性能混凝土對抗氯離子滲透性和抗凍性指標沒有作具體要求。海工混凝土耐久性指標是根據(jù)不同海洋環(huán)境和海域氣候條件來決定的，但無論在何種海洋環(huán)境下設(shè)計和建造橋梁，對海工混凝土氯離子滲透性都會有嚴格的要求，橋梁工程各部位海工混凝土用不同的氯離子滲透指標來控制，以滿足各種海洋環(huán)境對混凝土提出的耐久性要求?？箖鲂灾笜艘彩呛９せ炷恋囊粋€耐久性設(shè)計指標，當海洋區(qū)域內(nèi)氣候寒冷時才加以考慮。杭州灣大橋施工規(guī)范對海工混凝土抗凍性要求不高，只是要求新拌混凝土中含氣量一般控制在4～6%，氣泡間隔系數(shù)小于250μm即可。3、工作特性普通混凝土的工作性能體現(xiàn)在凝聚性、易密性、可塑性、流動性方面，Ⅱ合同段攪拌出來的海工混凝土具有以上良好的工作性能，而且這幾方面的工作性能已超越了普通混凝土。混凝土流動性大，施工中易于振搗，硬化后體積穩(wěn)定性好，海工混凝土雖然塌落度比較大，但是集料包裹性能良好，這樣不易分層和泌水，極大地工程需要，加快了混凝土的澆筑速度。而對泵送性能來說海工混凝土有其自身缺點。在高性能海工混凝土配合比設(shè)計中采用了雙摻技術(shù)，混凝土材料中使用了比表面積比水泥大的優(yōu)質(zhì)粉煤灰和磨細礦粉等礦物摻和料，使拌出來的混凝土的黏性比較大，另外又受低水膠比的影響，使海工混凝土泵送效果不是很好。在結(jié)構(gòu)施工中工作面如果不高，混凝土泵送問題不大，可是要將混凝土輸送到高達178m塔頂那將是十分困難的，這是杭州灣大橋海工混凝土施工中的一個十分棘手的難題。海工混凝土的高空泵送是個難題，作為試驗人員應(yīng)該從配比優(yōu)化或者微調(diào)方面入手，盡可能要為施工一線解決實際問題，避免因直接泵送困難就變更方案而采取高空搭設(shè)平臺進行混凝土接力泵送，這樣將會增加工程施工成本，也給工程施工帶來了安全隱患。其實在配合比設(shè)計階段，試驗人員就要想到這個難題，如何讓海工混凝土既能泵送正常，又能符合相關(guān)規(guī)范要求，順利完成工程任務(wù)，這是實踐工作中試驗人員面臨的一個苛待解決的難題。不管是什么混凝土，就是它有一流的性能，如果不能應(yīng)用于施工實踐，也將變得毫無意義，同樣海工混凝土必須與施工實際結(jié)合起來，試驗人員要通過相關(guān)的技術(shù)改良，使海工混凝土能順利泵送。第二節(jié)高性能海工混凝土使用材料及試驗方法一、混凝土原材料杭州灣大橋Ⅱ合同段混凝土所采用的各種原材料均為業(yè)主招標采購，各標號混凝土所用原材料均相同，其品種規(guī)格和來源如下：砂：產(chǎn)地福建閩江砂場，中砂、細度模數(shù)2.63、含泥量0.8、表觀密度2.64g/cm3；碎石：產(chǎn)地寧波北侖，5~25mm連續(xù)級配，壓碎值5.3%、含泥量%、針片狀顆粒含量4.8%、表觀密度2.63g/cm3，篩分結(jié)果符合5-25mm的連續(xù)級配；水泥：P.II42.5、安徽海螺牌，3天抗壓強度32.0MPa、28天抗壓強度52.8MPa；礦粉：上海寶田S95級,比表面積442m2/kg、3天活性指數(shù)81%、28天活性指數(shù)116%、需水量比100%；粉煤灰：江蘇常熟電廠I級風(fēng)選灰,細度9.1%、需水量比91%、燒失量3.5%、含水量0.2%、三氧化硫含量0.68%；外加劑：上海華登HP4000A型減水劑，為聚羧酸型減水劑，減水率27.5%、3天抗壓強度比168%、28天抗壓強度比145%；拌合用水：自來水，各項指標符合海工混凝土拌和用水要求。二、海工混凝土試驗方法1、使用的主要儀器設(shè)備STWJ-60臥式攪拌機、1m2振動臺、STYE-2000型壓力試驗機、STLZ-2型氯離子滲透儀等2、主要試驗方法混凝土強度試驗試件采用標準試件、標準養(yǎng)護方法，在規(guī)定的時間內(nèi)測定海工混凝土的抗壓強度。海工混凝土抗氯離子試驗采用ASTMC1202混凝土直流電量法，試驗儀器采用清華大學(xué)改進的ASTMC1202電量法測試儀，通過量測混凝土試件在30V直流電壓下通電6h通過的電量，以評價混凝土的滲透性，試件采用標準試件用取芯薪機切割成規(guī)定直徑的圓柱體，然后進行氯離子滲透試驗。海工混凝土的抗裂試驗采用傳統(tǒng)的平板試驗，觀察規(guī)定齡期約束混凝土板塊的開裂情況。第三節(jié)高性能海工混凝土配合比一、設(shè)計思路杭州灣大橋Ⅱ合同段所有施工配合比按正交法設(shè)計，并結(jié)合《杭州灣大橋施工規(guī)范》、《海港工程施工規(guī)范》和相關(guān)的配合比設(shè)計規(guī)范要求設(shè)計，配制強度按普通混凝土配制強度計算。海工混凝土水膠比、膠凝材料數(shù)量按照大橋規(guī)范要求進行，摻合料用量是在參考湛江海灣大橋試驗數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上結(jié)合實際設(shè)計指標進行優(yōu)化的?；舅悸凡襟E如下：根據(jù)經(jīng)驗確定基準配合比→根據(jù)正交設(shè)計配制混凝土試件→結(jié)合海工混凝土設(shè)計指標選擇最佳配合比→施工應(yīng)用→海工配合比的優(yōu)化二、設(shè)計配比表7-1-3-1海工混凝土配合比一覽表原材料部位設(shè)計標號水泥礦粉粉煤灰砂碎石水外加劑樁基C3024702037779891446.0承臺C3015080190810990140墩身C401881401407351016141主塔C50230180707431028147三、配比技術(shù)指標按照正交設(shè)計優(yōu)化后的全橋配合比各項試驗技術(shù)指標均能滿足大橋規(guī)范要求，其技術(shù)指標如下表。表7-1-3-2海工混凝土設(shè)計配比試驗技術(shù)性能一覽表指標部位設(shè)計標號塌落度(cm)擴展度(cm)含氣量(%)初凝時間(h)28強度（MPa）84d氯離子滲透（1×10-12m2/s）和易性樁基C3022574．21852．11．814良好承臺C3020584．02051．61．331良好墩身C4019．5604．6961．60．912良好主塔C502145230．923良好第四節(jié)高性能海工混凝土的施工效應(yīng)一、海工混凝土的施工控制海工混凝土的質(zhì)量控制是一個嚴格的系統(tǒng)工程，它與混凝土原材料質(zhì)量、混凝土的攪拌、施工控制和養(yǎng)護都有密切的關(guān)系，項目部對海工混凝土的質(zhì)量十分重視，采取各項對應(yīng)措施保證了海工混凝土的質(zhì)量。1、原材料控制原材料方面，試驗室加強了對原材料的檢測力度，提高了原材料的抽檢頻率，按照大橋規(guī)范要求嚴格控制材料的技術(shù)指標，對新進混凝土外加劑應(yīng)該進行強度校核。根據(jù)不同季節(jié)對各類原材料的管理也作了嚴格要求，按照夏季和冬季的溫控措施對集料和拌和水作降溫和保溫處理。2、攪拌控制Ⅱ合同段標段混凝土分為海上和岸上供應(yīng)，B1~B10墩海工混凝土由我公司委托岸上的秦山攪拌站負責(zé)供應(yīng)，B11~B13墩海工混凝土由我公司的長大18#加工輸送。對混凝土的拌和管理主要是檢查混凝土攪拌系統(tǒng)和輸送系統(tǒng)是否正常，檢查計量系統(tǒng)是否準確，觀察輸送混凝土壓力是否穩(wěn)定，觀察混凝土拌和是否均勻，觀察集料的包裹和工作性能。海工混凝土攪拌時間也應(yīng)該受到控制，攪拌時間對混凝土的和易性有影響，特別是對含氣量影響很大。各部位海工混凝土在澆筑過程中應(yīng)根據(jù)實際情況合理選擇的攪拌時間，通過觀察和試驗把混凝土含氣量控制在既有利于混凝土泵送和振搗又有利于混凝土的耐久性能。海工混凝土拌和物對用水量特別敏感，用水量稍微增多，就容易發(fā)生混凝土離析，因此施工中混凝土的單位用水量必須嚴格控制。在海工混凝土攪拌中特別應(yīng)該注意的是單位含水量的控制，Ⅱ合同段海工混凝土采用上海華登牌聚羧酸型超高效減水劑，減水率在25%以上，減水效果好。施工過程中集料的含水量，往往因為各種因素會發(fā)生變動，故現(xiàn)場控制海工混凝土攪拌的試驗技術(shù)人員應(yīng)該具有高度的責(zé)任心，否則海工混凝土的強度、耐久性、外觀質(zhì)量就難以保證。3、施工和養(yǎng)護良好的施工工藝是海工混凝土具有高強度和耐久性的必要條件，正確的澆筑作業(yè)有利于海工混凝土的外觀性能。海工混凝土在設(shè)計中摻入了大量的摻合料，水化速度比較慢，且后期水化需要一些水來完成發(fā)應(yīng)。在混凝土澆筑后應(yīng)采取有效措施，保證海工混凝土能有長時間的有效保濕養(yǎng)護。二、海工混凝土的施工效果杭州灣大橋Ⅱ合同段在長達三年的海工混凝土施工實踐中，總結(jié)發(fā)現(xiàn)海工混凝土具有以下施工效果：1、具有極好的強度和氯離子滲透性能在海工混凝土澆筑過程中按規(guī)定現(xiàn)場取樣、成型和養(yǎng)護，按規(guī)范要求完成了海工混凝土強度和氯離子滲透性試驗，并按交通部質(zhì)量評定標準的要求進行海工混凝土質(zhì)量評定。本合同段海工混凝土的強度和氯離子滲透指標均高標準的滿足了規(guī)范要求，質(zhì)量達到優(yōu)良，其技術(shù)指標統(tǒng)計如下表7-1-4-1。表7-1-4-1全橋海工混凝土技術(shù)指標統(tǒng)計一覽表指標部位設(shè)計標號28d抗壓強度（MPa）標準差（Sn）84d氯離子滲透試驗（1×10-12m2/s）質(zhì)量評定試驗組數(shù)平均值平均值試驗組數(shù)平均系數(shù)系數(shù)指標良好樁基C3060850．92．55321．343．0良好承臺C3025448．72．4571．172．5良好墩身C4019456．82．151．081．5良好主塔C5037264．52．0671．161．5良好從上表統(tǒng)計的數(shù)量看出，Ⅱ合同海工混凝土的施工質(zhì)量得到了有力控制，標準差在2.0左右，離散性不大；氯離子滲透系數(shù)控制在1左右，極大的滿足了規(guī)范要求，說明在在海工混凝土的質(zhì)量管理上是成功的。從海工混凝土氯離子滲透系數(shù)較小、平均強度偏高的特性也揭示了我們配制的海工混凝土有進一步的優(yōu)化空間，如果在強度和氯離子滲透系數(shù)都能滿足的前提下，可以通過配比的優(yōu)化來提高海工混凝土的泵送性能，這為我們今后進一步研究海工混凝土和對配合比的設(shè)計優(yōu)化指明了一個可行的方向。2、良好的混凝土外觀本合同段澆筑海工砼承臺約23040方、墩身約18060方、塔柱約20950方，大體積承臺6座，其中特大體積承臺達6000余方。B10主墩承臺澆筑時，混凝土入模溫度控制在11℃左右，澆筑完成后混凝土溫控監(jiān)測數(shù)據(jù)表明：出水口溫差在10℃以內(nèi)，在混凝土澆筑完成后72h左右散熱性能差的結(jié)構(gòu)中心部位埋設(shè)的測溫點溫度為59℃，并在此溫度下持續(xù)了4h后溫度開始下降，說明該部位混凝土達到了溫度峰值。再經(jīng)過幾天的觀測承臺沒有出現(xiàn)溫差引起的裂縫，混凝土表面平整、色澤均勻。墩身和索塔的外觀性能良好，在混凝土拆模后，蜂窩、麻面、坑洞等外觀缺陷出現(xiàn)的次數(shù)很少，幾乎沒有發(fā)生過因海工混凝土質(zhì)量問題而引起的裂縫和缺陷，拆模后混凝土表面光滑，沒有出現(xiàn)色差現(xiàn)象，海工混凝土外觀受到外界好評。其良好的外觀主要有以下原因①由于海工混凝土摻入優(yōu)質(zhì)摻合料降低了入模溫度、削弱了混凝土溫度峰值、推遲了混凝土達到溫度峰值的時間、縮小了結(jié)構(gòu)內(nèi)外部混凝土溫差，將混凝土溫差控制在一個合適的范圍內(nèi)，避免了因溫差而引起裂縫。②項目部溫控措施到位，對需要加強溫控措施的如進行大體積混凝土施工和嚴寒或者酷暑不利季節(jié)施工時，在結(jié)構(gòu)部位施工前進行了專門的技術(shù)交底，由專人落實，設(shè)置冷卻水管，埋設(shè)溫度測點，連接測溫儀。混凝土溫控的實施，產(chǎn)生了良好的工程質(zhì)量效應(yīng)。③項目部方案編寫結(jié)合實際、可操性強、技術(shù)交底清晰明、現(xiàn)場施工人員切實落實方案措施，按照規(guī)范和施工方案要求嚴格按要求進行海工混凝土的施工、振搗、養(yǎng)護。④養(yǎng)護水采用循環(huán)養(yǎng)護而且及時到位。3、海工混凝土泵送杭州灣跨海大橋北航道橋主塔為鉆石型結(jié)構(gòu)，高度為178m，由塔座、下塔柱、橫梁、中塔柱、上塔柱、塔冠五部分組成。下塔柱泵送高度為40m，下塔柱泵送高度為40m，中塔柱泵送高度為136m，上塔柱泵送高度為174m，泵送難度將隨著工程進展而加大。樁基、承臺、墩身、主塔配比中的摻合料摻量較高，除了泵送性能不夠好外，混凝土其它工作性能良好，墩身泵送高度只有40余米，承臺泵送距離也不長，由于我們使用的泵機性能較好，海工混凝土粘性對墩身和承臺施工影響不大，混凝土泵送順利，施工進度迅速。但是我們自從進入中塔柱施工后，由原主塔配比施工攪拌混凝土?xí)r，泵機壓力就非常大，泵送困難，混凝土爆管、斷卡的次數(shù)越來越多，這就需要我們盡快解決海工混凝土的高空泵送問題。影響海工混凝土泵送性能有很多方面，施工中應(yīng)綜合控制就不一一列舉，現(xiàn)僅從混凝土配比優(yōu)化和微調(diào)方面敘述試驗室在主塔海工混凝土泵送上采取的一些方法。1）保持水膠比不變，適當降低礦粉用量，提高水泥用量在海工混凝土配合比設(shè)計的初期，由于我們?nèi)狈９せ炷粱拘阅艿恼J識，尤其對海工混凝土氯離子滲透性能摸不清，單純地認為要使氯離子滲透性能達到設(shè)計要求，就要摻入高摻量的礦物摻合料，后來我們經(jīng)過試驗研究認為這個設(shè)計方向應(yīng)該是正確的。膠凝材料的配合比例不同將影響到混凝土氯離子滲透系數(shù)，它們之間是怎樣的比例就能滿足海工混凝土的設(shè)計要求，這是一個嶄新的領(lǐng)域，在這點上我們是模糊的。試驗數(shù)據(jù)表明，在原主塔配比試驗中混凝土氯離子滲透系數(shù)是很小的，只有0.92，而設(shè)計指標為1.5，原配比中礦粉用量達到180Kg，而水泥用量只有230Kg。大家知道摻合料特別是礦粉如果用量過大，就會導(dǎo)致海工混凝土的粘性大，這樣就不利于海工混凝土的泵送。既然是大摻量礦粉給混凝土泵送帶來了困難，那么我可以適當降低礦份用量，把減少的礦粉加到水泥用量上而保持水膠比不變。當?shù)V粉用量減少水泥用量增多時氯離子滲透系數(shù)就會變大，混凝土強度也許就會適當降低。我們分析了主塔海工混凝土配合比實驗的試驗數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)了原來的配比強度特別高，平均強度接近70MPa，施工中沒有必要這么高的強度，而混凝土氯離子系數(shù)稍微提高一點也是可以的，這樣只要適宜降低礦粉量，主塔海工混凝土各項指標仍還能符合規(guī)范要求。于是在中塔施工時把礦粉用量減少了80Kg、水泥用量相應(yīng)增加了80Kg，用新的配比就完成了中塔柱136m高空的混凝土泵送任務(wù)。上塔柱施工時在中塔柱的基礎(chǔ)上又減去40Kg礦粉順利完成了上塔柱174m及塔冠178m高空的混凝土泵送任務(wù)，混凝土各項指標能滿足海工混凝土技術(shù)要求。2）通過觀察，適當提高混凝土砂率在海工混凝土施工又發(fā)現(xiàn)混凝土拌和物的包裹情況不是很穩(wěn)定，在包裹情況不好時，會出現(xiàn)泵機壓力比平常要大，經(jīng)常發(fā)生泵卡斷裂，有時候會出現(xiàn)泵管突然爆裂現(xiàn)象。碼頭取樣時發(fā)現(xiàn)碎石由卷揚機從船上卸下來，由于碎石是自重作用從船上散落到碼頭的平地上，導(dǎo)致成堆碎石粒徑分布不均，堆下的碎石粒徑比堆頂?shù)钠骄睆揭?。碎石由碼頭運輸?shù)綌嚢枵竞笥譀]有用鏟車重新拌勻，致使攪拌的混凝土極配時好時壞。所以當碎石極配不好時，當碎石的粒徑偏大，粗集料的空隙率就大，就會影響到混凝土的泵送性能，這時適當提高混凝土的砂率并觀察它的包裹性能以及泵機壓力情況。按照普通混凝土設(shè)計理念，有些試驗人員很可能還是堅持以往的觀點認為高性海工能混凝土設(shè)計強度仍由水灰（膠）比來控制，從而在海工混凝土配比設(shè)計中忽略了砂率對海工混凝土強度的影響?，F(xiàn)階段很多研究表明由于高性能海工混凝土中摻入了大量摻合料，這些摻合料其性能與水泥完全不同，砂率會改變漿體強度和骨料與漿體結(jié)合面的力學(xué)性能，當砂率提高到一定程度時混凝土強度會急劇降低。施工中應(yīng)盡可能去控制好砂率，不要一味地盲目施工通過砂率來提高泵送效果，如果控制不好就很有可能出現(xiàn)質(zhì)量隱患和事故。在控制砂率上試驗人員平時應(yīng)該多做試驗，做到心中有數(shù)。在主塔施工中用到的最佳砂率是43%，這個數(shù)據(jù)僅供參考，不能照搬照抄。3）通過觀察，適當降低或提高外加劑用量海工混凝土粘性大，與混凝土外加劑也是有關(guān)系的，本工程使用的為聚羧酸類外加劑，其減水性能非常好，減水率達到了25%以上，而且混凝土的凝聚性、流動性特別好，這是其他類型外加劑很難做到的。大減水率導(dǎo)致混凝土單位用水量少，而海工混凝土膠凝材料特別多，這樣混凝土流動性雖然好，但是混凝土拌和物很干、粘性就更大，當粘性超出一定范圍時就會出現(xiàn)粘底現(xiàn)象，這就說明此時的外加劑用量過多，應(yīng)該適當降低一點?？鄢笆亢螅敾炷劣盟砍雠浜媳扔盟亢芏?，混凝土拌和物的狀態(tài)又與設(shè)計相似時，我們就應(yīng)該適當提高外加劑用量減少單位用水量；另外，當水泥用量提高時外加劑用量也要相應(yīng)提高。在主塔施工中，當原配比水泥用量由230Kg提高到300Kg后，配比外加劑用量由5.2Kg提高到6.0Kg，水泥用量提高了70Kg，外加劑用量提高0.8Kg。4）施工中含氣量的調(diào)整影響混凝土泵送性能因素還有混凝土的含氣量。規(guī)范上明確規(guī)定泵送混凝土含氣量不宜超過5%；當施工中含氣量檢查超出規(guī)范就要通知外加劑廠家作出相應(yīng)的調(diào)整把含氣量降低下來，如果含氣量過低則通過提高攪拌時間來控制。為了解決海工混凝土高塔可泵性問題，項目部組織了技術(shù)力量對海工混凝土性能進行研究，對配比進行優(yōu)化。主要從膠凝材料之間的比例入手做了大量的試驗，找到了適宜施工的配比并成功地應(yīng)用于主塔施工中。第五節(jié)結(jié)語對海工混凝土如果進行有針對性地優(yōu)化，使海工混凝土擁有良好的泵送性能是有可能的，但想達到與普通混凝土類似的泵送效果還是有點困難。另外，海工混凝土由于早期強度低，后期強度高，當工期緊迫時因混凝土原因產(chǎn)生的裂縫也時常發(fā)生?；炷亮芽p是個綜合問題，涉及到各方面的因素，施工中只有采取綜合措施，才能把裂縫程度控制在我們理想的范圍內(nèi)。每個工地的實際情況是不一樣，其工程材料的性質(zhì)也不同，可是解決問題的思路應(yīng)該是相似的，所以公司的試驗人員應(yīng)該多學(xué)習(xí)，并善于積累施工實踐經(jīng)驗，使自己具備預(yù)知的能力，到真正需要解決施工難題的時候，也就不會手腳忙亂了。其實當公司的試驗技術(shù)整體水平真正達到一定層次和高度時，就會引起更多的人來關(guān)注試驗和檢測工作，就會更加重視工程質(zhì)量和成本。通過長達4年施工實踐，杭州灣大橋項目部組織相關(guān)技術(shù)人員開展了跨海大橋高性能海工混凝土相關(guān)課題的研究，在收到良好經(jīng)濟效益的同時優(yōu)質(zhì)的海工混凝土質(zhì)量和外觀為我們的企業(yè)樹立了良好的形象。另外，通過研究和實踐，也提升了項目部基層技術(shù)人才的新技術(shù)研發(fā)和應(yīng)用水平，使我們對高性能海工混凝土配比設(shè)計及其使用性能有了更深地的認識。總結(jié)這些年來，我們在海工混凝土上擁有的技術(shù)和實踐經(jīng)驗，不僅有利于公司進一步展開海工混凝土性能問題的研究，而且對公司今后的跨海大橋施工建設(shè)也是極為迫切和重要的。由于受時間和經(jīng)驗的方面的不足，我們對海工混凝土的認識存在局限性，認識水平還有待提高，因此對高性能海工混凝土配合比設(shè)計、生產(chǎn)及施工技術(shù)在橋梁工程中的具體應(yīng)用，還有待工程技術(shù)人員進一步地總結(jié)和補充。第二章沿海強潮區(qū)海水造漿工藝總結(jié)第一節(jié)工程概況及海水造漿工藝研究背景一、工程地質(zhì)杭州灣跨海大橋Ⅱ合同段包括北航道橋和北側(cè)高墩區(qū)引橋，全橋共計152條鉆孔灌注樁基礎(chǔ)，其中主墩樁基52根，樁徑2.8m，平均樁長125mm，平均樁長93m；高墩區(qū)引橋樁基礎(chǔ)每墩8根，樁徑2.5m，平均樁長92m。北航道橋工程區(qū)段基巖面標高為-180m～-190m。鉆孔揭露均為第四系松散沉積物，橋位區(qū)段表層為亞砂土，其下由上至下的順序分布為淤泥質(zhì)亞粘土、淤泥質(zhì)粘土、粉砂、亞粘土、粉砂、亞粘土、細砂、亞粘土、細砂、亞粘土，厚約130m。橋位處海底地形平坦，覆蓋層很厚，地層巖性分布比較均勻，受漲落潮水的影響，沖淤交互進行。二、海水造漿工藝研究背景本工程樁基均屬于深孔大直徑鉆孔灌注樁，這為深孔大直徑鉆孔泥漿工藝研究提供了條件。由于工程地質(zhì)、水質(zhì)、泥漿材料等因素決定著鉆孔的泥漿配比，不同的海域施工泥漿配比也是不同的，在樁基礎(chǔ)開工前必須做泥漿對比試驗，從中優(yōu)化選擇泥漿配比。本工程參考廈門海滄大橋、湛江海灣大橋等海灣特大型橋梁等特大型跨海大橋的海水造漿技術(shù)，對海水和淡水造漿技術(shù)性能作對比，試圖配制新的符合本工程特點的低廉優(yōu)質(zhì)泥漿。第二節(jié)海水泥漿的特點及技術(shù)要求一、海水泥漿的特點1）海水中含有的Ca2+、Na+離子，對海水泥漿性能產(chǎn)生了很大影響，不利于配制優(yōu)質(zhì)泥漿。海洋地質(zhì)水文條件比較復(fù)雜，要求鉆孔泥漿的各項技術(shù)指標更高，給試驗的配制工作帶來了難度。2）由于海水中含有大量的無機鹽類，故要求泥漿性能必須穩(wěn)定，對鹽的敏感性較低，可以抗較高鹽類的污染，性能變化小。3）海水泥漿需具有低的失水率和較高的懸浮鉆渣能力。二、海水泥漿的技術(shù)要求g/cm3左右；含砂率過大會降低粘度，含沙率一般控制到小于2%；PH值較高的泥漿中泥漿的粘度上升，但過高的PH值會使孔壁表面軟化而致孔壁坍塌。根據(jù)《杭州灣跨海大橋施工專用技術(shù)規(guī)范》的要求終孔后的泥漿指標標密度要在（1.03～1.10）g/cm3，粘度在（17～20）s，膠體率大于98%，含砂率小于2%，PH值在9～11。第三節(jié)鉆孔泥漿材料通過檢索現(xiàn)有國內(nèi)外海水泥漿技術(shù)的有關(guān)文獻，結(jié)合杭州灣大橋海域的實際情況，在保證配制海水泥漿性能指標的前提下，本著價格經(jīng)濟、性能穩(wěn)定及便于就地取材的原則，對不同性質(zhì)的造漿材料進行了試驗對比，按對比結(jié)果選擇適宜的造漿材料。一、水配制泥漿對水有一定要求，飲用水可以直接使用，但使用海水時應(yīng)做拌和試驗。當水中的Ca2+濃度達到100PPm以上時，膨潤土就會凝聚和沉降分離；當水中的Na+濃度達到500PPm以上時，膨潤土的濕漲性就下降極快，達到近于海水濃度（3400PPm）就會產(chǎn)生凝聚。為此在用海水直接造漿時需選用適宜處理劑，使海水泥漿性能能滿足要求。二、造漿土體結(jié)合在湛江海灣大橋的造漿經(jīng)驗，膨潤土和抗鹽粘土都具有相對密度低含砂量少，造漿后的泥皮薄、穩(wěn)定、固壁能力高、阻力小和造漿能力大等特點，故選用膨潤土和抗鹽粘土作為比選材料。膨潤土加入水后，水很快進入蒙脫石的晶格層，膨潤土很快濕脹，并在濕脹后成為一種帶有電荷的親水膠體，通過顆粒間的靜電斥力保持穩(wěn)定的懸浮狀態(tài)，使泥漿處于穩(wěn)定狀態(tài)。試驗中的膨潤土物理指標及化學(xué)成分見表7-2-3-1。表7-2-3-1膨潤土的物理指標及化學(xué)構(gòu)成表指標名稱粒度PHSiO2Al2O3Fe2O3MgOCaONa2OK2O燒失量指標值200目通過97%71.95%8.16%6%4%6%2%6%12.7%抗鹽粘土是以優(yōu)質(zhì)凹凸棒粘土為原料，經(jīng)特殊加工制成的鉆孔泥漿材料，抗鹽粘土適用于地質(zhì)鉆探、海洋鉆井和含鹽地質(zhì)鉆井，具有較高的熱穩(wěn)定性和抗鹽性，使用它可保護井壁減少廢井率，提高鉆井效率，降低鉆井成本。試驗中抗鹽粘土技術(shù)標準見表7-2-3-2。表7-2-3-2抗鹽粘土技術(shù)標準稱一級品600轉(zhuǎn)讀數(shù)≥30格篩余（200目）≤8%三、泥漿分散劑使用分散劑是為了防止鹽分或海泥對泥漿的污染，防止鉆孔坍塌，提高泥漿的再生功能。常用的有堿類（如：Na2CO3、NaOH）和木質(zhì)素磺酸鹽類（俗稱FCL鐵鉻鹽）。杭州灣大橋技術(shù)規(guī)范對PH要求高，選擇堿類散劑，根據(jù)需要利用堿的摻量來控制PH值的大小。為此在選材試驗中分別用Na2CO3和NaOH,做同配比的泥漿性能試驗并通過比較合理選擇泥漿分散劑。四、泥漿增粘劑使用增粘劑可增強防止鉆孔坍塌的作用，在泥漿受鹽分或水泥污染時起保護凝膠的作用，同時可提高鉆孔效率。一般工程中常用的有羧甲基纖維素，由于海水中陽離子和Cl-的大量存在會降低泥漿粘度，我們選用了具有抗鹽性的CMC，它能在海水中不降粘，并可與任何鹽類形成完全溶解的高粘度溶液。表7-2-3-3CMC物理化學(xué)指標值指標名稱外觀有效成份(%)氯化物(%)2%水溶液粘度mPa·s干燥減量(%)代替度(D.S)PH指標值白色絮狀粉末≥80%≤8.0%≥1400≤10%≥第四節(jié)鉆孔泥漿試驗與分析一、泥漿試驗鉆孔泥漿試配試驗共14組，是在以往施工實踐的基礎(chǔ)上對泥漿配比進行適當調(diào)整，并使其具有可比較性。泥漿配比試驗數(shù)據(jù)見表7-2-4-1。表7-2-4-1泥漿配比表試驗編號泥漿組分配比（g）aB10#-19#樁原漿/b原狀漿+海水+CMC+Na2CO3c原狀漿+淡水+CMC+Na2CO3d澎潤土+海水+CMC+NaOH600：3000：4.0：6e澎潤土+淡水+CMC+NaOH600：3000：4.0：6f澎潤土+淡水+CMC+Na2CO3600：3000：4.0：9g澎潤土+海水+CMC+Na2CO3600：3000：4.0：9h澎潤土+海水+CMC+Na2CO3600：3000：4.8：10i抗鹽粘土+海水+Na2CO3200：1180：3j抗鹽粘土+淡水+Na2CO3200：1180：3k澎潤土+淡水+CMC+Na2CO3600：3000：4.2：10l澎潤土+海水+CMC+Na2CO3600：3000：4.0：9m澎潤土+淡水+CMC+Na2CO3600：3000：3.8：9n原狀漿+海水+CMC+Na2CO3注：1）b、n組原狀漿是在施工場地取海泥，經(jīng)海水拌合制成與a組原漿密度、稠度、PH值非常近似的泥漿；2）c組原狀漿是在施工場地取海泥，經(jīng)淡水拌合，制成與a組原漿密度、稠度、PH值非常近似的泥漿。表7-2-4-2各組配比泥漿的物理性能指標表試驗編號密度(g/cm3)稠度(s)含砂率(%)PH值a187654440b18726865c209989897d179413535e1910493836f288989695g187424241h209989897i2210878380j2810959089k189999898l179464545m179959490n25999896二、試驗分析1、原狀漿分析在本標段各工段樁基鉆孔過程中，進行了取樣和試驗工作得出原狀漿不能滿足規(guī)范要求（以a組試驗加以說明）。在B10#-19#樁的出渣口取一定數(shù)量的原狀漿，測得密度1.25g/cm3、稠度18s、含砂率1.5%、PH值7、24h膠體率65%、72h膠體率40%，分層現(xiàn)象嚴重，泥漿質(zhì)量非常差，不能滿足《杭州灣跨海大橋施工專用技術(shù)規(guī)范》的要求，表明直接用原狀漿造漿是行不通的。于是在此組試驗試驗的基礎(chǔ)上，分別用海水和淡水試配了b和c組，試驗結(jié)果表明c組由CMC和Na2CO3組成的淡水泥漿性能比較好，c組和a組相比技術(shù)性能有所提高，于是又在c組的基礎(chǔ)上通過增加泥漿增粘劑CMC的量對其優(yōu)化基本上達到了預(yù)期的效果。2、澎潤土和抗鹽粘土造漿的比較通過澎潤土和鹽粘土相關(guān)配比的泥漿比較，當配置物理指標相接近的泥漿時抗鹽粘土比澎潤土用量要小得多，說明抗鹽粘土的造漿效果要好于澎潤土，但抗鹽粘土作為泥漿組成材料其市場價格較高，經(jīng)濟效果不明顯。3、海水和淡水的造漿比較通過對澎潤土和鹽粘土分別配置海水和淡水泥漿可以看出，淡水造漿的效果無論用澎潤土還是鹽粘土，同配比的淡水造漿要比海水泥漿密度要小，性能要穩(wěn)定，但是淡水施工中要兼顧成本和運輸費用。用海水泥漿通過增加一定數(shù)量的泥漿分散劑和增粘劑，可以達到同淡水泥漿同樣的效果。選擇淡水造漿還是海水造漿，要視工程特點、施工條件統(tǒng)籌考慮，考慮成本優(yōu)化選擇。4、穩(wěn)定性分析泥漿穩(wěn)定性與密度和膠體率在密度滿足施工要求時，72h泥漿膠體率是決定性因素，72h膠體率越大穩(wěn)定性越大。當膠體率相同時泥漿稠度越大泥漿越穩(wěn)定，經(jīng)研究分析上述14組泥漿中c、f、h、k、n組穩(wěn)定性要好，72小時的膠體率都能達到95%。5、抗?jié)B性分析抗?jié)B性是我們在深孔大直徑鉆孔灌注樁在施工過程中，根據(jù)杭州灣大橋橋位地質(zhì)情況對泥漿性能提出的新要求。一般來說同地質(zhì)條件下深孔大直徑鉆孔灌注樁在終孔后孔壁受到壓力要比淺孔大得多，要求泥漿的抗?jié)B性性能要好，使孔壁外海水很難以滲流的方式進入樁孔，從而減弱地下海水對泥漿質(zhì)量影響的程度。由于受試驗條件得限制，很難做到與施工狀態(tài)一致。本次建立了一種試驗?zāi)Ｐ停瑏韲L試判斷泥漿抗?jié)B性能。用海泥做成一個底面封閉的圓筒泥團，泥團外徑34cm、內(nèi)徑28cm、高度13cm，將泥團放入一個內(nèi)徑37cm、高度15c