10橋梁大體積混凝土收縮變形與裂縫控制

1、橋梁大體積混凝土收縮變形與裂縫控制江蘇省建筑科學(xué)研究院有限公司江蘇蘇博特新材料股份有限公司高性能土木工程材料國家重點實驗室田 倩首屆橋梁智慧建造技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展論壇 綱 要橋梁混凝土控裂需求及技術(shù)問題橋梁混凝土收縮及裂縫控制關(guān)鍵技術(shù)橋梁混凝土裂縫控制智能化發(fā)展展望橋梁混凝土控裂需求及技術(shù)問題我國橋梁技術(shù)發(fā)展特點跨越式發(fā)展是我國橋梁技術(shù)進(jìn)步特征我國已經(jīng)成為全球橋梁大國且具有優(yōu)勢關(guān)鍵技術(shù)古代：趙州橋近代：錢塘江大橋現(xiàn)代：北盤江第一橋材料、設(shè)計、建造與管養(yǎng)技術(shù)實現(xiàn)跨越式創(chuàng)新與突破時間橋梁總數(shù)/萬座橋梁總長/萬公里2007572.32012713.72017835.246%126%橋梁類型主跨世界排名前十

2、中國橋梁數(shù)量斜拉橋7懸索橋6拱橋6梁橋6中國公路截止2018.6月統(tǒng)計我國橋梁結(jié)構(gòu)發(fā)展對混凝土性能要求橋梁結(jié)構(gòu)發(fā)展方向超大跨、超水深少維護(hù)、長壽命抗裂性、耐久性混凝土性能要求滬通大橋，主跨1092 m 深中通道，120年設(shè)計壽命平潭海峽大橋，水深50 m 港珠澳大橋，120年設(shè)計壽命大范圍、長距離丹昆特大橋，164 km長 港珠澳大橋，55 km長 工作性、超高強(qiáng)橋用混凝土開裂問題突出大體積：承臺、錨碇變截面：塔座、索塔根部復(fù)雜應(yīng)力：錨固區(qū)、橫梁等大表體比：箱梁、索塔等溫度裂縫表面龜裂鋼管混凝土拱橋鋼-混凝土組合索塔技術(shù)要求：密封條件下混凝土微膨脹、無收縮橋梁結(jié)構(gòu)對混凝土抗裂性需求迫切部分結(jié)構(gòu)

3、對混凝土收縮性能要求較高某承臺監(jiān)測結(jié)果（設(shè)置冷卻水管）水泥水化速率快、集中放熱冷卻水管降溫效果有限放熱更為集中收縮：溫縮和自收縮疊加C50混凝土絕熱溫升：50；自收縮200約束：先澆部分對后澆部分約束外荷載：豎向軸力、彎矩開裂風(fēng)險系數(shù)（拉應(yīng)力/抗拉強(qiáng)度）可達(dá)到2以上下塔柱橫梁橋梁混凝土收縮裂縫控制技術(shù)問題橋梁承臺等大體積混凝土溫控難度較大外約束、外荷載下開裂問題突出橋梁混凝土收縮裂縫控制技術(shù)問題混凝土分層/分節(jié)施工泌水速率1.0采用“多場耦合”抗裂性評估模型，對材料和施工工藝調(diào)整優(yōu)化，將開裂風(fēng)險系數(shù)控制在閾值以下，提出針對性的控裂技術(shù)方案是否低于閾值工程應(yīng)用裂縫控制工程應(yīng)用裂縫控制滬通長江大橋

4、公鐵兩用兩塔五跨斜拉橋，主塔高度（330m）與體量均位居世界第一下塔柱：壁厚1.64.2 m中塔柱：壁厚1.82.2 m上塔柱：壁厚1.22.5 m主塔C60砼溫升高、自收縮大；彈模發(fā)展快、內(nèi)外約束引起收縮應(yīng)力大混凝土抗裂關(guān)鍵難題材料與工藝措施結(jié)合，控制實體結(jié)構(gòu)砼開裂風(fēng)險 配比優(yōu)化材料優(yōu)選與品質(zhì)控制降低膠材總量與水泥用量功能材料雙重調(diào)控水化熱調(diào)控+膨脹劑工藝措施入模溫度冷卻水管外保溫開裂風(fēng)險降低5%-10%開裂風(fēng)險降低20%-30%風(fēng)險系數(shù)控制在閾值之內(nèi)開裂風(fēng)險降低15%-20%溫度自收縮收縮應(yīng)力開裂風(fēng)險工程應(yīng)用裂縫控制裂縫控制技術(shù)方案結(jié)構(gòu)部位開裂風(fēng)險控制目標(biāo)主要技術(shù)方案混凝土配合比冷卻水管參

5、數(shù)入模溫度T0控制保溫養(yǎng)護(hù)時間1#、10#節(jié)段表面0.7低溫升抗裂砼（配合比優(yōu)化+水化熱調(diào)控材料+MgO膨脹劑雙重調(diào)控技術(shù)）40mm直徑鑄鐵管，0.5m間距，1m/s流速夏季時（日均氣溫Ta23），T023；春秋季時（Ta=5-23），T0氣溫+5；冬季時（Ta5），T0=5-1510d1#、10#節(jié)段中心1.0其它節(jié)段表面0.740mm直徑鑄鐵管，1.0m間距，1m/s流速10d其它節(jié)段中心1.0兼顧技術(shù)、經(jīng)濟(jì)效益的平衡及施工的便利性，采用了結(jié)構(gòu)砼開裂風(fēng)險表面0.7，中心1.0的方案工程應(yīng)用裂縫控制實體結(jié)構(gòu)混凝土溫度、變形監(jiān)測結(jié)果抗裂砼中心最大溫升較基準(zhǔn)砼降低約4抗裂砼溫降收縮較基準(zhǔn)砼降低4

6、0%工程應(yīng)用裂縫控制工程應(yīng)用裂縫控制得到咨詢會院士、專家認(rèn)可，塔柱實體結(jié)構(gòu)混凝土裂縫數(shù)量平均降低率近80%，可以做到少裂甚至部分節(jié)段不裂實體結(jié)構(gòu)混凝土裂縫控制效果工程應(yīng)用裂縫控制墩高176m部分壁厚達(dá)7m強(qiáng)度等級C50平塘特大橋550m跨三塔斜拉橋，主塔高328m混凝土抗裂關(guān)鍵難題采用機(jī)制砂，同時粉煤灰摻入比例受限塔柱C50砼膠材與水泥用量大，絕熱溫升50，28d自收縮200開裂風(fēng)險突出工程應(yīng)用裂縫控制控裂方案關(guān)鍵技術(shù)協(xié)同調(diào)控：水化熱調(diào)控+補(bǔ)償收縮（鈣鎂復(fù)合）內(nèi)降外保：冷卻循環(huán)水+外保溫+入模溫度控制高抗裂混凝土+內(nèi)降外保的技術(shù)方案，輔以入模溫度、分層厚度調(diào)控，降低砼開裂風(fēng)險50%以上，且風(fēng)險

7、系數(shù)小于1.0C50實心過渡段工程應(yīng)用裂縫控制實施效果無可見溫度裂縫產(chǎn)生含TRI無TRI最大溫升45內(nèi)外溫差20關(guān)鍵技術(shù)協(xié)同調(diào)控：水化熱調(diào)控+補(bǔ)償收縮（鈣鎂復(fù)合）內(nèi)降外保：冷卻循環(huán)水+外保溫+入模溫度控制溫降收縮降低50%以上工程應(yīng)用無收縮混凝土鋼管混凝土構(gòu)件試驗管內(nèi)自密實混凝土測試齡期內(nèi)無收縮管內(nèi)C55砼應(yīng)變監(jiān)測結(jié)果馬灘紅水河特大橋、六景郁江特大橋、南京長江五橋等藏木大橋（在研）鋼管混凝土拱橋、鋼-混凝土組合索塔實橋混凝土全拱肋的超聲波波速的合格率均為100%，未出現(xiàn)脫空現(xiàn)象，保障了鋼管和混凝土協(xié)同工作六景郁江大橋典型截面超聲波檢測馬灘紅水河大橋典型截面超聲波檢測210天不收縮60天不收縮工程應(yīng)用無收縮混凝土實橋技術(shù)實施效果橋梁混凝土裂縫控制智能化發(fā)展展望橋梁混凝土裂縫控制智能化發(fā)展展望抗裂性設(shè)計：荷載、非荷載裂縫控制一體化設(shè)計模擬協(xié)調(diào)優(yōu)化可視施工思想施工技術(shù)設(shè)計意圖設(shè)計方案材料：作用時間及大小調(diào)控，定向高效降低收縮塑性階段硬化階段齡期塑性收縮自收縮干燥收縮溫降收縮蒸發(fā)抑制削弱溫峰收縮