崇启大桥承台混凝土配合比设计及性能研究

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发布时间：2021-09-08

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崇启大桥承台混凝土配合比设计及性能研究
秦鸿根。王伦。庞超明，周建林
(1．东南大学材料科学与工程系江苏省土木工程材料重点实验室，江苏南京211189；
2．江苏省崇启大桥建设现场指挥部，江苏启东2266OO)
摘要：为提高江海交汇环境下大型桥梁承台混凝土的耐久性，试验测试崇启大桥承台混凝土的基本力学性
能、变形性能、氯离子扩散系数和相应胶凝材料的水化热等。研究表明，优化后的配合比混凝土基本力学性能满足
设计要求；掺4O ～6O 矿物掺合料的混凝土28 d干燥收缩率为(1．4～2．5)×1O～，到120 d趋于稳定；氯离子扩
散系数随龄期的增长和掺合料的增加而降低，双掺组为单掺组的2O ～3O ；大掺量矿物掺合料胶凝材料的7 d
水化热相对未掺组降低了3O 。通过优选，确定粉煤灰掺量4O 、矿粉掺量20 配合比为该桥承台混凝土配
合比。
关键词：桥梁；承台；混凝土；力学性能；变形性能；氯离子扩散系数；水化热；试验；研究
中图分类号：U443．25；TU528 文献标志码：A 文章编号：1671—7767(2011)04—0057—04
1 引言
崇启大桥位于长江口北支，处于江海交汇环境
条件下，即在大潮期高盐度海水会经过崇启大桥倒
灌入长江。水文监测结果表明，经过崇启大桥的海
水最大盐度可达25 g／1。因此江海交汇环境下中存
在大量的硫酸盐、氯盐等腐蚀性离子，同时承台混凝
土经受潮涨潮落的干湿循环作用，由于毛细管吸附，
氯离子的传输速度远大于饱水混凝土内、外氯离子
浓差引起的离子扩散速度，极大地加速了氯离子的
侵入、钢筋混凝土的损伤劣化速度，从而对混凝土提
出较高的耐久性要求。虽然崇启大桥是跨江大桥，
但由于其江海交汇的特殊服役环境，其承台混凝土
配合比设计必须按照海洋环境要求设计，设计要求
混凝土强度等级为C35，工作性良好，满足泵送施
工，水化热低，具有较高的抗裂性和抗氯离子侵蚀
性能。
对混凝土进行配合比设计优化，提高其耐久性
和抗裂性，是提高混凝土结构使用寿命的重要途径
之一口州]。通过加入大掺量复合矿物掺合料和高效
减水剂，采用低水胶比和较少胶凝材料用量的技术
措施，在提高混凝土强度的同时，增加密实度，使得
混凝土自身抗渗性提高，进而大幅度提高混凝土的
耐久性 ]。本文以崇启大桥为依托，采用大掺量粉
煤灰与矿粉双掺技术，优化设计了大体积混凝土配
合比，系统研究了混凝土的工作性、力学性能、抗氯
离子扩散性能和水化热等性能。
2 混凝土原材料和配合比设计
2．1 原材料
(1)水泥。试验中采用金宁羊P·Ⅱ42．5R水
泥，该水泥安定性合格，3 d抗折和抗压强度分别为
4．8 MPa和26．6 MPa，28 d抗折和抗压强度分别
为8．4 MPa和50．5 MPa。
(2)粉煤灰。试验中采用镇江谏壁I级粉煤
灰，其45 tLm筛余为7．5 ，烧失量为1．07 ，需水
量比为9O ，含水率为0．1 ，SO。含量为2．10 ，
活性指数为76 。该粉煤灰质量较好，具有非常优
异的减水效果。
(3)矿粉。试验中采用的矿粉性能为：比表面
积为478 m ／kg，烧失量为1．88 ，流动度比为
105 ，含水率为0．4 ，SO。含量为1．65 。7 d、
28 d活性指数分别为73 、89 。该矿粉质量一
般，需水量较大，活性较低。
(4)集料。细集料采用赣江中砂，细度模数为
2．90，空隙率为41．3 。粗集料采用湖北阳新产石
灰石，5～ 25 mm 连续级配，表观密度为2 700
kg／m。，空隙率为48．1 。
(5)减水剂。为保证高性能混凝土具有优良的
工作性能，满足实际工程施工要求，选用具有缓凝效
果的聚羧酸高性能减水剂JM—PCA，碱含量为