【关键技术】跨海集群工程混凝土结构120年使用寿命保障关键技术(二)
2024-01-09 14:12:22 作者:中交四航研究院 来源:中交四航研究院 分享至:

 

跨海集群工程混凝土结构120年使用寿命保障关键技术(二)

海工高性能混凝土配制和质量控制技术

 

01

技术背景

港珠澳大桥受海水、海风、盐雾、潮汐、干湿循环等众多因素影响,配制高耐久性混凝土是提高混凝土结构耐久性措施中最有效、直接且经济的根本性措施,海工高性能混凝土必须能够承受使用环境中的各种物理化学因素的破坏作用,同时需要具有高的工作性、高的体积稳定性以及高的抗裂性。此外,还应重点考虑施工过程中的混凝土耐久性质量控制,混凝土容重控制、成熟度控制、钢筋保护层厚度控制、水胶比控制等是混凝土耐久性质量控制的关键核心问题。

 

02

技术内容及特点

技术内容包括:

1)基于暴露试验的混凝土材料长期性能,揭示了粉煤灰和矿渣粉等掺合料中铝硅酸盐水化产物改善孔结构、固化氯离子,提高混凝土耐久性的机理,提出了海水环境中以铝硅酸盐为主相的长寿命混凝土胶凝材料体系设计新理念;

2)通过工程数据统计分析,揭示了海工高性能混凝土氯离子扩散系数的正态分布统计规律,首次建立了具有95%保证率的混凝土配制耐久性指标计算方法,构建了强度和耐久性双保证率控制的海工高性能混凝土配合比设计技术。提出了海工长寿命混凝土耐久性、力学性能、工作性和抗裂性等协同提升的海工高性能混凝土配合比设计新方法,确定了满足120年设计使用年限要求的港珠澳大桥岛、桥、隧等主体结构不同构件混凝土材料基准配合比;

3)建立了基于混凝土拌合物水胶比监测技术的海工高性能混凝土耐久性超前预测模型,解决了长期以来混凝土工程耐久性控制滞后、出现问题难以补救的技术难题;研究并确定了混凝土成熟度(温度和时间的乘积)与氯离子扩散系数之间的相关关系,首次提出不同现场气温条件下混凝土构件接触海水的控制时间,保证了结构早期免受海水侵蚀;基于Pearson和Spearman相关性统计分析理论,获得了原材料各项指标波动对混凝土氯离子扩散系数的敏感性影响,实现了混凝土质量的动态控制。

 

基于长期性能的混凝土胶凝材料体系对比

 

与国内外已有的同类技术相比具有以下特点:

传统的利用快速试验确定掺矿物掺合料的胶凝材料组成的方法,不能体现混凝土的长期性能;此外常规混凝土配合比设计仅考虑抗压强度保证率,无法反应混凝土耐久性的指标,本成果提出了海水环境长寿命高性能混凝土以铝硅酸盐为主相的胶凝材料组成新理念,创立了强度和耐久性双控、且具有95%保证率的混凝土配合比设计方法,形成了工作性、耐久性、力学性能和抗裂性能协同提升的高性能混凝土配制技术,创新了一套长寿命、高品质海工高性能混凝土质量控制技术。

 

03

推广应用情况

提出了港珠澳大桥不同构件的高性能混凝土推荐配合比,成为各标段选用施工配合比的基准;编制的《港珠澳大桥混凝土耐久性质量控制规程》成为工程专项质量控制标准。

 

港珠澳大桥预制桥墩

 

 

04

前景展望

海工高性能混凝土的配制技术与施工现场质量控制技术成果,可操作性强,指标规定合理、技术体系完善,对指导施工单位、建立单位做好工程混凝土质量控制发挥重要作用,并可为深中通道、平陆运河等类似重大工程的施工质量控制提供参考依据。

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