1、高性能海工耐久混凝土生产工艺研究摘要：本文简要介绍了杭州湾跨海大桥 60米箱梁海工耐久混凝土的生产工艺，对海工耐久混凝土生产过程中的控制要点、生产设备、海工耐久混凝土的性能检测等方面进行了研究及总结。关键词：混凝土 水 性能 温度 箱梁1.工程概况青岛湾跨海大桥横跨青岛湾海域，海面宽阔，自然条件复杂，工程规模浩大，所处环境对结构腐蚀作用按不同分区从中等程度（C 级）至极端严重程度（F 级） ，结构设计使用年限为 100年，这对混凝土的耐久性提出了很高的要求。为此必须从混凝土生产工艺源头上进行研究，使混凝土在满足其设计要求的力学性能前提下，还具有较好的工作性能，以便于现场施工。2.混凝土生产过程
2、控制要点：2.1混凝土出盘温度控制混凝土的出盘温度的高低决定混凝土的施工质量，规范规定混凝土的入模温度在 532；混凝土在高于 32时凝固速度加快，造成坍落度损失严重、性能变差不利于施工；混凝土低于 5时凝固速度缓慢，混凝土易受冻害。混凝土的出盘温度取决于原材料的入机温度，青岛夏季最高气温达 40左右，砂石集料的温度在阳光直射下可达 45，这样混凝土的出盘温度就会超出 32。我们根据实际情况，在砂石料场加盖了防雨遮阳棚，防止阳光直射，降低砂石骨料的温度（通过测试，遮阳棚内外骨料的温差可达 10左右） ；用冷水机组将常温的搅拌用水冷却到5左右等措施，以达到控制混凝土出盘温度的目的。2.2原材料的
3、计量控制对混凝土搅拌设备的称重计量装置必须经过当地计量部门的计量检定，在使用过程中，根据生产量至少每周校核一次，以保证计量准确。粗、细集料称重的允许偏差控制在2%以内，水泥、水、外加剂、掺合料称重的允许偏差控制在1%以内。2.3粗、细集料的含水率的控制混凝土生产过程中应持续检测粗、细集料的含水率的变化，并根据其结果调整搅拌用水量及集料的用量，必要时对露天堆放的集料进行覆盖，以减少雨水的影响。2.4加料顺序的控制混凝土生产时，先加入粗细集料、水泥、掺合料、水搅拌一定时间后，再加入外加剂，以充分发挥外加剂的作用。2.5搅拌时间的控制调整混凝土的搅拌时间，以达到生产优质高性能混凝土的目的。3.高性能
4、海工耐久混凝土生产的技术准备3.1原材料的选用和储存青岛湾跨海大桥 60m预制箱梁混凝土选用了低碱含量和低 C3A含量的 P.42.5 水泥，以抑制碱骨料反应和控制混凝土早期的水化热，提高水泥的适应性；外加剂选用高性能聚羧酸系减水剂，以提高混凝土的工作性能；采用双掺法选用矿粉和级粉煤灰活性矿物掺合料，改善混凝土的综合性能，以提高混凝土的密实性，从而提高混凝土的耐久性。混凝土原材料（特别是骨料）的储存场地，应选用混凝土地坪，场地不能有积水现象，要有排水设施；砂石集料独立储存，避免混杂；水泥和掺合料要独立用密封罐储存，以防粉尘污染；外加剂应先与水拌匀。混凝土各种原材料的储存应相互独立。粗、细骨料露
5、天堆放时，应防止积水；夏季高温时应设置遮阳棚，避免因阳光直射使骨料温度过高，导致混凝土出盘温度过高；冬季雨、雪天气时，应加以覆盖，避免骨料结冰，影响混凝土质量。夏季施工时，通过设置粗骨料遮阳棚、为胶凝材料储存罐增加隔热涂层、用冷却水作为拌和用水（用制冰机制作冷却水）等措施降低原材料进入搅拌机时的温度，从而控制混凝土的入模温度在30以内。3.2混凝土配合比设计根据青岛湾跨海大桥专用施工技术规范的规定，我们选用水胶比 0.32，设计坍落度为 18020mm。采用双掺法来提高混凝土的综合性能，掺用聚羧酸系外加剂来减少单位用水量；大量掺用掺合料来增加混凝土的密实度、改善混凝土的和易性，提高混凝土的耐久
6、性。具体 C50理论配合比见下表：每 m3混凝土材料用量（kg）碎石（mm）P42.5水泥级粉煤灰矿粉 中砂5-16 10-25水高 效减水剂212 47 212 724 312 729 150 4.723.3搅拌、输送设备混凝土生产是一个工艺复杂而又是机械化、自动化程度较高的工序。搅拌机司机除熟悉电脑操作外,还应熟悉材料的性能和混凝土的基本知识。要操作好搅拌机械和处理好操作程序和材料之间的关系，就要求操作人员具有较高的素质和丰富的经验。我们的操作人员是经过搅拌站生产厂家培训，考试合格后上岗的。混凝土生产的质量和速度，大部分取决于搅拌设备的先进程度。我们为了保证高性能混凝土的质量，选用了南方路
7、机制造的 HZS-100模块式混凝土搅拌站。它的主机是 MSO3000双轴强制式搅拌机，具有国际先进水平，使得混凝土在较短的时间内得以充分的搅拌，每小时生产能力为 100m3。本合同段拥有 4台 HZS-100模块式混凝土搅拌站，生产能力完全能够满足 60m预制箱梁的施工需要。HZS-100 混凝土搅拌站图如下：砂、石集料均为皮带输送机输送，皮带机有遮阳、防雨棚，能防止雨天在输送过程中加大含水量；水泥、矿粉、粉煤灰采用螺旋输送器封闭输送（见上图） ；水和外加剂采用专用水泵输送。遮雨、防晒棚矿粉、水泥、粉煤灰桶仓4.高性能混凝土生产4.1骨料含水量检测每片 60m预制箱梁混凝土开始拌制前 2小时
8、，在现场取有代表性的样品测定骨料的含水量，计算含水率。4.2混凝土施工配合比设定 混凝土开始拌制前，按施工要求的混凝土等级，将理论配合比的混凝土各种原材料的用量比例和测定的含水率输入搅拌机控制电脑。电脑根据输入的数据，自动计算出施工配合比的各种材料用量。4.3搅拌投料顺序和搅拌时间的设定混凝土拌和物质量的好坏与搅拌时间有很大的关系。根据青岛湾跨海大桥专用施工技术规范的规定，总搅拌时间宜控制在 2.5min，加水完成后搅拌 100s（普通混凝土总搅拌时间约为 1.5min） 。根据实际施工的观察，该搅拌时间能满足高性能混凝土施工质量。投料顺序为：集料（砂、石） 、胶凝材料（水泥、矿粉、粉煤灰）
9、、水和外加剂。最后加水和外加剂，能充分发挥外加剂的作用，提高混凝土的密实性，从而提高混凝土的耐久性。4.4计量控制混凝土配合比的正确实施，主要依靠搅拌站的计量控制系统的精度。混凝土搅拌站的计量系统为电子传感器和 PANTHER T600工业称重终端，具有定值及配料控制作用。安装完成后，经当地计量主管部门计量检定合格，并在使用过程中，每星期进行定期校验，以保证混凝土原材料计量精度。整 个 配 料 系 统 的 计 量 全 部 采 用 电 子 秤 称 量 方 式 ， 性 能 可 靠 ， 计 量误 差 满 足 规 定 要 求5.混凝土性能检测5.1混凝土拌和物工作性能混凝土拌和物性能通常以和易性（坍落
10、度、扩展度、粘聚性、保水性）表示，和易性的好坏直接影响到混凝土的灌注质量；和易性好的混凝土可以减轻劳动强度，提高混凝土内在及外观质量；其检测方法按GB/T50080普通混凝土拌和物性能试验方法标准。在 60m预制箱梁混凝土的灌注过程中，加强检测和易性的频次，根据施工需要适当调整混凝土和易性，以保证 60m预制箱梁混凝土的顺利浇注。混凝土开始搅拌的前 2车，每车测定一次坍落度，并观察粘聚性和保水性，以检查混凝土拌和物的性能；以后搅拌过程中，随机抽样进行坍落度、扩展度、粘聚性、保水性检测，并取有代表性的样品检测一次拌和物的湿容重和含气量。5.2混凝土力学性能硬化后混凝土的质量，以混凝土的立方体抗压
11、强度来表示；它是在混凝土的生产过程中，留取样品制成标准立方体试件，经标准养护达到一定龄期后进行抗压试验；其检测方法按 GB/T50081普通混凝土力学性能试验方法标准。在每片 60m预制箱梁混凝土搅拌过程中，随机抽取样品制备 150150150mm立方体标准试件 9组，其中标准养护 28天强度试件 5组，4 组试件随梁现场养护，作为现场拆模和预应力张拉的依据；随机抽样制备 150150300mm棱柱体试件 2组，其中标准养护28天静力弹性模量强度试件 1组，1 组试件随梁现场养护，作为预应力张拉弹模的依据。5.3混凝土耐久性能高性能混凝土必须具有良好的耐久性，其表现在具有良好的抗渗性和抗冻性；
12、而抗渗性是混凝土耐久性的第一道防线，它可以阻止水和其它侵蚀性物质进入混凝土内部。青岛湾跨海大桥专用施工技术规范规定：84 天氯离子渗透系数不大于 1.510-12m2/s。具体方法如下：在每片 60m预制箱梁混凝土搅拌过程中，随机抽样制备 150150150mm立方体试件 6块，然后加工制作成 10050mm 氯离子渗透系数试件，分别标准养护 28天、56 天、84 天，用快速测定法（RCM 法）测定氯离子渗透系数。6.结束语经过杭州湾 540片 70m箱梁的制造，验证了按照我们的混凝土生产工艺生产出的预制箱梁线形流畅、混凝土密实、混凝土工作性能和力学性能优良，特别是表现出很好的抗裂性能和易于灌注的工作性能，截止目前如此大体积的预制箱梁还没有出现裂纹，这在桥梁建设史上也是罕见的，说明我们生产的混凝土性能卓越，也为同类工程的施工提供了参考。
