金塘大桥海工砼耐久性施工技术规程.doc

舟山大陆连岛工程金塘大桥专项技术规程 金塘大桥海工混凝土耐久性专项技术规程 2007.3.1 实施浙江省舟山连岛工程建设指挥部发布舟山大陆连岛工程金塘大桥专项技术规程金塘大桥海工混凝土耐久性专项技术规程编制单位：浙江省舟山连岛工程建设指挥部批准部门：浙江省交通厅实施日期：2007年3月1日（本页为交通厅文件）目 录前 言11总 则22 术语与符号32.1术语32.2主要符号63基本规定73.1结构类型与环境作用等级73.2耐久性设计基本要求84 海工耐久混凝土配制104.1 混凝土原材料优选104.2 海工耐久混凝土配合比设计要求134.3 混凝土的试配185结构措施和裂缝控制205.1一般规定205.2混凝土保护层205.3施工缝216混凝土施工226.1耐久混凝土施工控制226.2材料的运输、存贮与检验226.3混凝土拌和236.4混凝土输送246.5混凝土浇筑246.6 混凝土振捣266.7 混凝土养护276.8 夏季施工286.9 冬季施工296.10混凝土耐久性评定30附录A：按耐久性设计海工高性能混凝土的原则和方法1附录B：混凝土氯离子扩散系数快速测定方法（NT BUILD 492）4附录C ：钢筋阻锈剂性能试验方法9附录D：水泥基材料抗裂性能试验圆环试件11附录E：混凝土养护剂检验12附录F：混凝土的出机温度、浇筑温度的计算16附录G：氯离子侵入混凝土过程的Fick模型及计算方法17参考文献21前 言金塘大桥起于定海金塘岛的小岭，终于宁波镇海庄俞路，由东向西横跨灰鳖洋18.27公里海面，是舟山大陆连岛工程中规模最大的跨海大桥，其结构设计基准期为100年。金塘大桥气候条件恶劣，水文、地形、地质情况复杂。冬季受欧亚大陆冷气团控制，寒冷、干燥、多季风；夏季受太平洋暖湿气流控制，高温湿润，台风频繁，年平均台风影响次数2.56个，极大风速大于40m/s；工程海域潮位为不正规半日潮，涨潮历时略大于落潮历时，平均高潮位1.14m，平均低潮位-0.75m；实测最大潮速3.02m/s，最大潮差3.54m；海水年平均温度17.3，年均含盐度2.56%，环境腐蚀类型为类海水氯化物引起钢筋锈蚀的近海或海洋环境，作用等级从中等程度（C级）至极端严重程度（F级）。为提高氯盐侵蚀环境下混凝土结构的使用寿命，尤其是水位变化区混凝土结构在干湿循环、温度变化和氯盐侵蚀共同作用下的使用寿命，现行公路工程国内招标文件范本通用技术规范已不能完全满足本工程的需要，为此，在范本第400章的基础上，依据本桥专题研究，参考国内外相关行业技术规范、类似工程的实践经验，针对金塘大桥环境的侵蚀特性，制定严格的海工混凝土耐久性施工规定，强化与耐久性有关的技术条款，切实提高混凝土的耐久性，浙江省舟山连岛工程建设指挥部专题编制了金塘大桥海工混凝土耐久性专项技术规程，以期配合范本，规范施工。本规程由浙江省舟山连岛工程建设指挥部牵头编制，参加编制的单位有武汉港湾工程设计研究院、中交集团桥隧重点实验室，由张国志、屠柳青执笔，沈旺、张胜利、王昌将、许宏亮、王辉平、甘新平审定。浙江省舟山连岛工程建设指挥部 2006年12月1总 则1.0.1金塘大桥处于氯盐侵蚀的海洋环境，桥梁结构的耐久性很大程度上取决于混凝土材料本身的特性以及施工过程中的质量控制。为统一建桥各方思想（业主、监理和施工单位），贯彻混凝土耐久性设计与施工理念，从根本和源头上确保金塘大桥混凝土结构的耐久性，特制定金塘大桥海工混凝土耐久性专项技术规程（以下简称规程）。1.0.2本规程主要考虑环境作用对混凝土结构耐久性的影响。金塘大桥环境对混凝土结构材料的作用因素，主要涉及温度、风、湿度及其变化（干湿交替）和环境中氯盐对钢筋的腐蚀。1.0.3本规程以提高混凝土耐久性为核心，提出了抗渗性与抗裂性并重的耐久性设计理念，并以混凝土各项性能的均衡发展为目标。1.0.4 金塘大桥海工混凝土的配制与施工除应符合本规程外，尚应符合国家及行业现行的有关强制性标准的规定。凡规程未提及的内容应遵守有关现行标准的规定。1.0.5混凝土结构的耐久性与许多因素有关，如有基于工程现场经验类比或基于材料性能劣化模型计算结果的可靠依据，并通过专门的论证，可以修正或取代本规程的个别规定或要求。2 术语与符号2.1术语2.1.1 环境作用能引起结构材料性能劣化或腐蚀的环境因素，如刮风，温、湿度循环变化及各种有害介质等施加于结构上的作用。2.1.2腐蚀材料与周围的环境因素发生物理、化学或电化学作用而引起的渐进性损伤与破坏。对钢材常称为锈蚀。2.1.3结构使用年限 结构建成后，在预定的使用与维护条件下，结构所有性能均能满足原定要求的实际年限。2.1.4高性能混凝土（HPC）以耐久性为基本要求，并满足工程其它的特殊性能且匀质性良好，以常规材料和工艺制造的水泥基混凝土。组分上的特点是掺加优质的矿物掺和料和高效减水剂，选用较低的水胶比和较少的水泥用量，在制作上通过严格的质量控制和相配套的技术措施，从而达到良好的工作性、均匀性、密实性和体积稳定性。2.1.5大体积混凝土任意体量的混凝土，其尺寸足以要求必须采取措施，控制由于体积变形（温度及收缩作用）引起的裂缝者均称为大体积混凝土。其通常具有以下特征：不采取温控技术措施，水化热引起的内外温差超过25；结构构件最小断面尺寸1.0m；构件边界条件约束较大。2.1.6 混凝土早期热开裂混凝土由于水化热温升在早期易产生温度开裂，是由于当温度开始上升时混凝土的弹性模量还非常小，因此只有很小部分热膨胀转化为压应力；而随后的冷却过程中，弹性模量增大和松弛作用减小，在约束作用下产生大得多的拉应力，而此时混凝土的抗拉强度还很低，因此导致早期（7d前）热裂缝的出现。2.1.7海工耐久混凝土用常规原材料、常规工艺、掺加矿物掺和料及化学外加剂，经配比优化和严格的施工控制而生产的，在海洋环境中具有高耐久性、高尺寸稳定性和良好工作性的高性能混凝土。2.1.8混凝土强度等级按立方体抗压强度标准值fcu,k 确定，fcu,k即为150mm标准立方体试件,在温度20±2、RH大于95%的潮湿环境中养护28d，按照标准试验方法测得的具有95%保证率的抗压强度，单位：MPa，混凝土强度等级用符号C表示。2.1.9 氯离子在混凝土中的扩散系数表示氯离子在混凝土中扩散性能的一个参数。氯离子在混凝土中的扩散是溶于混凝土孔隙水中的氯离子从高浓度向低浓度区的传输。2.1.10胶凝材料用于配制混凝土的硅酸盐水泥与粉煤灰、磨细矿粉和硅灰等火山灰质或潜在水硬性矿物掺和料的总称。矿物掺和料在混凝土中的用量，以其占胶凝材料总量的百分比（重量比）表示。2.1.11水胶比 混凝土的用水量与胶凝材料（水泥+矿物掺和料）总量之比。当使用液体外加剂（如减水剂和阻锈剂）时，混凝土实际用水量的计算应考虑外加剂的含水量。在耐久混凝土的配合比中，常以胶凝材料用量的概念取代传统的水泥用量，以水胶比取代水灰比，作为判断混凝土密实性或耐久性的一个宏观指标。2.1.12大掺量矿物掺和料混凝土在配合比中单掺粉煤灰时的掺量不小于胶凝材料总量的30%；单掺磨细矿粉时的掺量不小于胶凝材料总量的50%；复合两种或以上矿物掺和料时，粉煤灰掺量不小于胶凝材料总量的30%，或各种矿物掺和料之和不小于胶凝材料总量的50%的混凝土。2.1.13碱集料反应(AAR)混凝土中的碱（Na+和K+）与砂、石集料中某些含有活性硅的成分起反应，引起混凝土膨胀、开裂，称为碱集料反应。发生碱集料反应的条件是：混凝土碱含量较高，集料有活性成份以及水分的参与。2.1.14延迟性钙矾石生成（DEF） 钙矾石是水泥中的石膏等硫酸盐和铝酸三钙（C3A）等铝酸盐与水接触起反应的水化产物，正常情况下应在水泥水化初期形成。如在硬化后的混凝土中剩有较多的早期未起反应的硫酸盐和C3A，则在混凝土以后的使用过程中如有水渗入时，就会发生化学反应，生成延迟性钙矾石，体积膨胀导致已硬化的混凝土开裂。 2.1.15 引气混凝土优质引气剂在混凝土中引入大量的球形微孔（孔径多小于200m）。这些均匀的微小封闭气孔可阻断混凝土中连通的毛细孔隙通路，降低毛细水的渗透作用，改善混凝土施工性能，减小泌水；并可以吸收、缓冲混凝土变形受约束产生的内应力，降低开裂风险。2.1.16防腐蚀附加措施在通过改善混凝土的密实性和增加保护层厚度等常规手段来提高混凝土结构耐久性的基础上所采取的其他特殊措施。如混凝土表面涂层、环氧涂层钢筋、控制渗透性模板、阴极保护等。2.1.17 钢筋阻锈剂能抑制混凝土中的钢筋发生电化学腐蚀反应的化学物质。掺入型阻锈剂为掺加到新拌混凝土中的化学外加剂，主要用于新建工程；渗透型阻锈剂涂于混凝土表面并渗透到混凝土中，主要用于既有工程的修复。2.1.18环氧涂层钢筋将填料、热固性环氧树脂与交联剂等外加剂制成的粉末，在严格控制的工厂流水线上，采用静电喷涂工艺喷涂于表面处理过的预热钢筋上，形成一层坚韧、抗渗透、连续的绝缘涂层的钢筋。2.1.19混凝土表面硅烷涂层涂于混凝土表面，使其具有低吸水率、低氯离子扩散速率的防腐蚀措施。2.1.20控制渗透性模板模板内侧的一层专用织物，可以排出新拌混凝土表面的多余水分和裹入的气泡并保湿，能有效提高表层或保护层混凝土的密实性和抗渗性。2.1.21净保护层厚度在耐久性设计中为控制钢筋锈蚀所必需的混凝土保护层厚度。净保护层厚度指从混凝土表面到最外侧钢筋的外缘，通常为箍筋或外侧分布筋而不是主筋。2.2主要符号2.2.1 -E 表示环境类别和环境作用等级。代表海水氯盐引起钢筋锈蚀的近海或海洋环境。后面大写英文字符表示环境作用的严重程度，从A到F依次递增。非炎热地区的潮汐区和浪溅区为E，炎热地区的潮汐区和浪溅区为F，如桥墩。2.2.2 D氯离子扩散系数；Dnssm非稳态氯离子电迁移系数，指在外加电场作用下氯离子在混凝土中快速迁移测得的扩散系数。Da从暴露于现场氯盐环境的混凝土构件中取样检测，并经过拟合计算的氯离子扩散系数。2.2.3 Ccr 氯离子临界浓度：混凝土内钢筋表面的氯离子增加到能使钢筋脱钝并开始锈蚀的浓度。2.2.4 Cs氯离子表面浓度：与氯盐环境接触处的混凝土表面的氯离子浓度。2.2.5 P-硅酸盐水泥；P-混合材料5%的硅酸盐水泥；PO-掺混合材615%的普通硅酸盐水泥。2.2.6 硅酸盐水泥熟料成份有C3S(硅酸三钙)、C2S（硅酸二钙）、C3A（铝酸三钙）、C4AF（铁铝酸四钙）等。C3S是水泥早期强度的主要来源，水化速度较快，水化发热量较大。C2S是水泥后期强度的主要来源，水化速度较慢，水化发热量最小。C3A水化最快，水化热和收缩最大，易开裂和受硫酸盐腐蚀。2.2.7 F-粉煤灰；S-矿粉；SF-硅灰。3基本规定3.1结构类型与环境作用等级3.1.1 混凝土结构类型 混凝土结构设计强度等级 表3.1.1项目金塘侧引桥东通航孔桥主通航孔以东非通桥主通航孔桥主通航孔以西非通桥西通航孔桥镇海侧引桥上部结构C50梁（现浇）C55主梁（现浇）C50箱梁 钢箱梁C50主梁C50主梁（现浇）C50箱梁墩身C30、C35（现浇）C55主墩C35过渡墩C40 （预制）C35（现浇）C50索塔、塔座C35过渡墩C40（预制）C40（现浇）C40（现浇）C35、C40承台C30、C40C40（垫石）C40C40（垫石）C40C40(垫石)C35、C40C40(垫石)C40（墩座）C40（承台）C40C40(垫石)C35、C40C40(垫石)桩C30、C35(钻孔桩）C35(钻孔桩）C35(钻孔桩）C35（填芯）C35（钻孔桩）C35（填芯）C35（钻孔桩）C30、C35（钻孔桩）注：以上数据以施工图为准。3.1.2 环境类型及环境作用等级 环境类型及环境作用等级 表3.1.2环境类别环 境 分 区等级工 程 部 位近海或海洋环境（类）水下区浸没于海水的水下区、泥中区-C基桩、引桥承台大气区轻度盐雾区平均水位15m以上的海上大气区，涨潮线100m300m陆上室外环境-D桥梁上部结构、靠海的陆上室外构件重度盐雾区平均水位15m以内的海上大气区，涨潮岸线100m内的陆上室外环境-E桥墩、索塔、箱梁、其他梁板结构浪溅区潮汐区和浪溅区-E基桩-F承台、墩座、桥墩注：环境分类与环境作用等级具体参考中国土木工程学会标准混凝土结构耐久性设计与施工规程（CCES01-2004修订版）。3.1.3 本桥除受到海水中氯盐引起的钢筋锈蚀外，在长期潮湿和有水长期作用的环境下，必须高度重视混凝土硫酸盐侵蚀、碱集料反应和延迟钙矾石反应的发生，并在设计、施工中采取相应的对策。3.2耐久性设计基本要求3.2.1 海工混凝土的耐久性，应根据不同的设计使用年限和不同的环境类别及其作用等级进行设计。同一结构中的不同构件或同一构件中的不同部位由于所处的局部环境条件有异，应予以分别对待。3.2.2 混凝土结构的耐久性设计内容1. 耐久混凝土的技术要求海工耐久混凝土设计，包括混凝土原材料的选用和配合比优化设计原则，除满足强度等级、水胶比、水泥用量、含气量、工作度等要求外，尚应满足混凝土抗裂性和抗氯离子渗透性能等要求。当环境作用等级为-C级或以上时，构件所需的混凝土强度常取决于耐久性要求。2. 与耐久性有关的结构构造措施根据结构所处的环境作用等级与设计使用年限，确定钢筋的保护层厚度，提出裂缝控制措施。3. 与耐久性有关的施工质量要求重点是混凝土养护（温度、湿度控制与湿养护期限与方法）、保护层质量控制、混凝土匀质性控制、裂缝控制。4. 结构使用阶段的检测与维修本工程环境作用等级为-C至-F，须对结构进行定期检测，根据检测结果进行耐久性评估。除目测外，检测的重点在确定表层混凝土劣化现状，如混凝土开裂情况、碳化深度、混凝土表层内不同深度的氯离子浓度分布，钢筋的锈蚀或锈蚀倾向等。定期检测的间隔时间视劣化速率而定。结构及其构件的使用年限可以通过维修延长。5. 防腐蚀附加措施在通过改善混凝土的密实性和增加保护层厚度等常规手段来提高混凝土结构耐久性的基础上所采取的其他特殊措施。本工程的防腐蚀附加措施包括混凝土表面涂层、环氧涂层钢筋、钢筋阻锈剂、锌加防腐钢筋、阴极保护等。6. 对于氯盐侵蚀环境下的重要混凝土工程，应根据具体环境条件和材料劣化模型，进行结构使用年限的验算。3.2.3 提高混凝土结构耐久性应遵循的一般原则1. 采用尽可能有利于阻挡或减轻环境对结构的侵蚀作用、便于施工并有利于保证施工质量的结构类型、结构布置和结构构造。2. 提高混凝土材料本身的耐久性。选用质量稳定并有利于改善混凝土抗裂性能的原材料，降低每方混凝土用水量并正确使用矿物掺和料，明确耐久混凝土的施工要求，保证混凝土有良好的匀质性、密实性、工作性和抗裂性。3. 海洋环境下应特别延长混凝土的保温、保湿养护时间，并尽量延迟新浇混凝土开始与海水接触的时间。 4. 使用定制保护层定位夹（块），以确保钢筋保护层厚度。5. 综合采用多种防护措施。 4 海工耐久混凝土配制4.1 混凝土原材料优选4.1.1水泥1. 本工程要求采用强度等级为42.5的质量符合国家标准硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥（GB 175）的II型硅酸盐水泥（P·II）。2. 为改善混凝土的体积稳定性和抗裂性，配制海工耐久混凝土不得使用立窑水泥，不宜使用早强、水化热较高和高C3A含量的水泥。硅酸盐水泥的细度（比表面积）宜小于350m2/kg，不得超过400m2/kg。C3A含量宜控制在6%10%。大体积混凝土宜采用C2S含量相对较高的水泥。3. 为防止碱集料反应的发生，采用低碱水泥，水泥的碱含量（按Na2O当量计）低于0.6%，且混凝土内的总含碱量（包括所有原材料）不超过3.0kg/m3。 4. 水泥质量应稳定，实际强度应与其强度等级相匹配。定期对分批进场的水泥进行胶砂强度的评定，标准差宜控制在3.0MPa以内。5. 水泥的氯离子含量应低于0.03%。6.水泥进场清单应包括生产厂商名称、水泥种类、数量以及厂商的质量保证书，以证明该批水泥已经试验分析，且符合标准规范要求。4.1.2 矿物掺和料（矿物外加剂）1. 矿物掺和料包括粉煤灰、磨细矿粉、硅灰等材料。掺和料的掺量应根据设计对混凝土各龄期强度、工作性和耐久性的要求以及施工条件和工程特点（如环境、混凝土拌和物温度、构件尺寸等）而定。2. 应检测所用各种矿物掺和料的碱含量。矿物掺和料中的碱含量应以其中的可溶性碱计算（如无检测条件时，粉煤灰可溶性碱约为总碱量的1/6，矿粉约为1/2）。3. 粉煤灰的主要控制指标和使用要求粉煤灰(F)必须来自燃煤工艺先进的电厂，选用组分均匀、各项性能指标稳定的低钙灰。粉煤灰的品质，应首先注重烧失量和需水量比。本工程粉煤灰的烧失量不大于5%（对预应力箱梁混凝土，烧失量不宜大于3%），需水量比不大于100%，三氧化硫含量不大于3%。其它指标应符合国家标准用于水泥和混凝土中的粉煤灰GB/T1596的规定。注：粉煤灰为配制海工高性能混凝土的必选组份，掺粉煤灰混凝土的水胶比应随粉煤灰掺量的增加而减小，优质粉煤灰的最大掺量可到胶凝材料总量的50%（以重量计）。4. 磨细矿粉的主要控制指标和使用要求配制海工混凝土宜将磨细矿粉作为胶凝材料的组份。作为掺和料的磨细矿粉比表面积宜控制在360440m2/kg；需水量比不大于100%；烧失量不大于5%；28d活性指数不小于95%；其它指标应符合国家标准用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣粉GB/T18046的规定。注：高细度的磨细矿粉，在一定掺量范围内，混凝土强度、抗氯离子渗透性随掺量的增大而提高，但混凝土的水化热温升、化学收缩和自收缩也随矿粉掺量的增加而增大，为防止混凝土收缩开裂，磨细矿粉的比表面积不宜超过440 m2/kg。5. 硅灰的主要控制指标和使用要求硅灰(SF)掺量应不超过5%。硅灰中的SiO2含量不小于85%，烧失量不大于6%，含水率不大于3%，比表面积不小于18000m2/kg。注：硅灰对提高混凝土抗氯盐侵蚀性有显著效果，但会增大混凝土的收缩、变形，易产生开裂。硅灰宜与大掺量粉煤灰复合使用。4.1.3 集料1. 配制海工耐久混凝土的集料应符合国标建筑用砂（GB/T14684）和建筑用卵石、碎石（GB/T14685）的技术要求。2. 选择料场时必须对集料进行潜在活性的检测，本工程不得采用可能发生碱集料反应（AAR）的活性集料。3. 进行粗集料供应源选择时，还应进行岩石的抗压强度检验。岩石的抗压强度与混凝土强度等级之比不应小于2。4.为提高混凝土的匀质性、抗渗性，本工程混凝土粗集料采用碎石，最大粒径不应超过25mm，表观密度不低于2600kg/m3。5. 粗集料应质地均匀坚固，粒形和级配良好、吸水率低、空隙率小，松散堆积密度不得低于1450 kg/m3（一般宜大于1500 kg/m3），空隙率宜小于45%。注：粗集料中最为重要的是石子的粒形和级配。粒形和级配好，可以在保证混凝土施工性能的前提下最大限度地减小用水量和水泥浆体量，提高混凝土强度和抗裂性能。6. 粗集料压碎指标应不大于10%，针片状颗粒含量应不大于10%，硫化物及硫酸盐含量（按SO3质量计）应小于0.5%。C50以上混凝土，粗集料压碎指标不宜大于8%，针片状颗粒含量不宜大于8%，吸水率不宜大于2%。7. 粗集料最大粒径应不超过结构物最小尺寸的1/4、钢筋最小净距的3/4和保护层厚度的2/3；当设置两层或多层钢筋时，不得超过钢筋最小净距的1/2；泵送混凝土的粗集料最大粒径，碎石不应超过输送管内径的1/3；水下灌注混凝土的粗集料最大粒径不得大于导管内径的1/6和钢筋最小净距的1/4。8. 本工程粗、细集料中的含泥量应分别低于0.8%和2.0%，泥块含量应分别低于0.5%和0.5%；坚固性（硫酸钠溶液法）5次循环后的质量损失应小于8%；水溶性氯化物折合氯离子含量应不超过集料重量的0.02%。C50及以上混凝土，粗集料中的含泥量应低于0.5%，不应含有泥块；坚固性（硫酸钠溶液法）5次循环后的质量损失应小于5%。9. 本工程细集料不得使用海砂或人工砂，应选用颗粒坚硬、强度高、耐风化的天然砂，云母含量小于2%。细集料应选用级配区中砂，细度模数宜控制在2.62.9，2.36 mm筛孔的累计筛余量宜大于15%，0.3mm筛孔的累计筛余量宜在85%92%范围内。在混凝土配制时应同时考虑砂的细度模数和级配情况。4.1.4 化学外加剂1. 所采用的化学外加剂，必须是经过有关部门检验并附有检验合格证的产品，其质量应符合混凝土外加剂（GB/T 8076）的规定，使用前应复验其效果。2. 各种化学外加剂应有厂商提供的推荐掺量、主要成分(包括复配组分)的化学名称、氯离子含量百分比、含碱量，以及施工中必要的注意事项，如超量或欠量使用时的有害影响、掺加方法等。3. 配制海工耐久混凝土宜采用聚羧酸类减水剂，其减水率应不低于25%。4. 当混合使用高效减水剂、引气剂、缓凝剂、膨胀剂、阻锈剂及其它防腐剂时，应事先专门测定它们之间的相容性。5. 化学外加剂的选用应严格考察生产厂家，根据其化学成份、产品质量，结合使用环境、施工条件，通过技术、经济性比较来确定。6. 化学外加剂掺量应通过试验，根据使用环境、施工条件、混凝土原材料的变化进行调整。7. 化学外加剂中的氯离子含量不得大于混凝土中胶凝材料总重的0.01%。4.1.5 拌和用水及养护用水1. 水的化学分析应按公路工程水质分析操作规程（JTJ 056）进行。饮用水可以不进行试验。2. 水中不应含有影响水泥正常凝结与硬化的有害杂质及油脂、糖类、游离酸类、碱、盐、有机物或其他有害物质。3. 海工耐久混凝土不得采用海水、污水和pH值小于5的酸性水。水中的氯离子含量应不大于200mg/L，硫酸盐含量（按SO42-计）应不大于500mg/L。4.2 海工耐久混凝土配合比设计要求4.2.1 海工耐久混凝土配制的基本要求1.矿物掺和料是海工耐久混凝土的必要组分；2. 选用坚固耐久、级配优良、粒形良好的洁净集料，优质高效减水剂（泵送剂）以尽量降低每方混凝土用水量；3. 规定混凝土中胶凝材料的最低和最高用量，以及适宜的水胶比范围；4. 使用优质引气剂，将适量引气作为配制耐久混凝土的常规手段；5. 在满足单方混凝土中胶凝材料最低用量要求的前提下，尽可能降低硅酸盐水泥用量，使用大掺量优质粉煤灰、矿粉等矿物掺和料，以降低混凝土水化热温升。6. 最大限度地减少胶凝材料用量及浆体率，提高混凝土体积稳定性。7. 热天浇筑大体积混凝土宜选用缓凝高效减水剂，以推迟和削减水化热温峰。8. 重要结构部位的大体积混凝土施工，应在配合比确定后进行混凝土物理、热学性能的测定（如劈裂抗拉强度、绝热温升），并根据现场实际工况进行大体积混凝土温度、应力场模拟计算，验证大体积混凝土的抗裂安全系数。4.2.2 混凝土配合比设计应根据不同结构部件、不同侵蚀等级、不同设计要求、不同施工方法分别进行设计。通过对新拌混凝土工作性能、硬化混凝土力学性能以及耐久性指标的测定（包括混凝土抗氯离子渗透性、开裂性能等的对比试验），确定以耐久性为目标的最终配合比。海工混凝土配合比设计方法见附录A。4.2.3混凝土（C50及以下）单方用水量不宜超过150kg/m3，C55箱梁用水量不宜超过160kg/m3。注：降低混凝土用水量可减少胶凝材料用量，增加集料所占的比例，提高混凝土抗渗、防裂性能。将拌和水最大用量作为控制混凝土耐久性的重要指标，比控制最大水胶比更为有利。因为控制水胶比不能解决混凝土中因浆体过多引起的收缩、水化热增加等负面影响。4.2.4 混凝土水胶比和胶凝材料用量范围应满足表4.2.4的规定。水胶比和胶凝材料用量范围 表4.2.4工 程 部 位最大水胶比（W/B）最小水胶比（W/B）胶凝材料最低用量(kg/m3)胶凝材料最高用量(kg/m3)桩基、封底混凝土（C30、C35）0.380.33400450承台、墩身（C30C40）0.380.33380450预制箱梁（C50）0.350.30450480现浇箱梁、索塔（C50）0.350.30450480现浇箱梁（C55）0.350.304505004.2.5 海水环境下钢筋混凝土应采用大掺量或较大掺量矿物掺和料的低水胶比混凝土，且宜复合使用矿物掺和料，对于环境作用等级E以上或掺量矿物掺和料用量很高时，可加入少量硅灰（5%以下）。混凝土矿物掺和料用量可参照表4.2.5。 混凝土矿物掺和料用量限定范围 表4.2.5环境作用等级水泥品种矿物掺和料限定范围-D、-E、-F（氯盐引起的严重至非常严重的钢筋锈蚀）P·水泥用量不小于：F/0.30+S/0.41用量不大于：F/0.60+S/0.81注：1）以上限定比例仅适用于P·、P·硅酸盐水泥； 2）F:粉煤灰/胶凝材料，S:磨细矿粉/胶凝材料。 采用大掺量矿物掺和料配制海工混凝土，可以增强混凝土密实性，从而有效抑制混凝土硫酸盐侵蚀、氯离子侵蚀及碱集料反应，并提高混凝土的抗裂性能。矿物掺和料复配比例除应满足表4.2.5，还应根据不同结构部位合理选取，大体积混凝土为防止混凝土开裂应尽量增加粉煤灰掺量，箱梁、墩身混凝土为提高抗氯离子渗透性能可适当增加磨细矿粉掺量，但应以氯离子渗透性满足要求为限。研究表明：磨细矿渣在温度较高时，其水化潜热要大于水泥，其掺量在050之间，胶凝材料的水化热随掺量增加而增大，且不易于泵送，为此应优化磨细矿渣掺量。4.2.6 采用北欧试验方法NT Build 492检测混凝土的抗氯离子渗透性（见附录B）。试样制作方法为：现场取样试件经标准养护，到达养护龄期84d后，钻芯取样检测试件的氯离子扩散系数。各结构部位混凝土抗氯离子渗透性应符合表4.2.6的要求。 混凝土抗氯离子渗透性要求Dnssm（84d龄期） 表4.2.6结 构 部 位混凝土氯离子扩散系数 （10-12 m2/s）钻孔灌注桩岸上3.5水下区3.0主通航孔等2.5承台陆上部分3.5海上部分2.5墩身陆上部分（现浇）3.0海上部分（现浇含滩涂）1.5海上部分（预制）1.5箱梁现浇1.5预制1.5主塔1.5 4.2.7 氯盐环境下，混凝土拌和物中由各种原材料引入的氯离子总量应不超过胶凝材料总量的0.1%（钢筋混凝土结构）和0.06%（预应力混凝土结构）。4.2.8为防止碱集料反应发生，混凝土内总碱量（包括所有原材料）应满足不超过3.0kg/m3的要求。4.2.9优化混凝土配合比，控制大体积混凝土内部最高温度不宜高于70。注：混凝土内部温度过高，有可能引起延迟性钙矾石生成，导致混凝土膨胀开裂。为此应限制水泥熟料的硫酸盐和C3A含量，采用低水胶比、大掺量矿物掺和料的密实混凝土，从而降低水化热、阻止水分进入，有效抑制延迟性钙矾石生成。4.2.10海工耐久混凝土宜通过适当引气来提高其耐久性，新拌混凝土中引气量一般可要求控制在4%6%，预制箱梁引气量控制在3%5%。有争议时可测定硬化混凝土气泡间距L，L应小于250m。试验方法见水运工程混凝土试验规程（JTJ270）“硬化混凝土气泡参数测定”。注：测含气量时，混凝土应在标准振动台上振动1530s（坍落度大的取低值）。现场泵送和高频振捣后的混凝土，应检测含气量损失，以判断引气剂品种的适用性。4.2.11承台、墩身、箱梁混凝土应进行抗裂性能的对比试验，从中优选抗裂性能良好的原材料和配合比。注：重要构件宜采用温度应力试验机评价不同配比混凝土的开裂敏感性能，且应测定混凝土的绝热温升、劈裂抗拉强度和收缩性能。圆环试件（见附录D）可用于评价混凝土抗干缩开裂的性能。4.2.12 通过限制混凝土早期强度的发展有效控制开裂。要求12h抗压强度不大于8MPa或24h不大于12MPa，对抗裂要求较高的构件（如浪溅区承台），宜分别不高于6MPa或10MPa，对于有预应力张拉的构件，此要求可适当放宽。 注：混凝土早期强度发展快，水化热温升高，导致混凝土弹模增长快，徐变减少，易产生温度裂缝，降低混凝土结构的使用寿命。4.2.13 承台、预制墩身的湿接头处于浪溅区，混凝土中掺加阻锈剂以防止钢筋锈蚀。4.2.14钢筋阻锈剂检验应符合表4.2.14的规定，阻锈剂性能试验方法见附录C。 阻锈剂质量标准 表4.2.14试 验 项 目规 定 要 求盐水浸烘试验浸烘8次后，掺阻锈剂比未掺阻锈剂混凝土试件钢筋腐蚀失重率减少40%以上（高效阻锈剂80%以上）掺阻锈剂与未掺阻锈剂混凝土抗压强度比90%掺阻锈剂与未掺阻锈剂的海工混凝土抗氯离子渗透性不降低4.2.15阻锈剂进场后应及时取样检测，检测项目为液体的颜色、状态、比重及pH值，混凝土拌和水量应减去阻锈剂的含水量。掺入阻锈剂后，应根据拌和情况适当延长搅拌时间。 注：本工程使用复合氨基醇类阻锈剂，该阻锈剂为水剂，比重1.06kg/L，pH值10±1，固含量20%，掺量为8kg/m3。4.2.16复合氨基醇类阻锈剂及聚羧酸类外加剂必须分别储存及计量，不得在搅拌前混合，计量器偏差在控制范围内。4.2.17 混凝土浇筑入模的工作性能，应符合表4.2.17坍落度的要求，坍扩度宜控制在要求范围内。混凝土浇筑入模时的工作性要求 表4.2.17混凝土类型坍 落 度（mm）坍扩度（mm）泵送混凝土180±20（2h坍落度损失小于10%）450±50水下灌注混凝土200±20（2h坍落度损失小于10%）550±504.3 混凝土的试配4.3.1混凝土配合比设计方案应包括以下内容：1. 各种原材料的品种、规格与来源；2. 用图表表示的细、粗集料级配，砂率及其组合集料级配；3. 水灰比、水胶比、集灰比、用水量；4. 与施工方法、混凝土结构类型、配筋及尺寸相关的混凝土工作性；5. 混凝土施工及养护工艺。 4.3.2 混凝土的配制强度，应根据混凝土强度等级、生产施工水平的差异和变化以及材料质量可能的波动确定。C40以下（灌注桩除外）混凝土配制强度不宜超出其设计强度等级的50%，C40及以上混凝土配制强度不宜超出设计强度等级的40%。从耐久性出发，混凝土配制强度不宜过高，特别是承台、墩身等浪溅区大体积混凝土。当混凝土配制强度富裕值过高时，监理工程师可以不予批准。4.3.3 配合比的确定不应以强度作为单一评价指标，而应综合考虑混凝土的工作性、力学性能，含气量、氯离子扩散系数、抗裂性能等耐久性指标以及经济、适用性等。4.3.4海工混凝土氯离子扩散系数按85%的保证率进行配制，报批的配合比氯离子扩散系数必须小于其配制值。配制值计算公式如下：Dcu,0 Dcu,k 1.04式中：Dcu,0 混凝土氯离子扩散系数配制值（84d）； Dcu,k 氯离子扩散系数设计值（84d）； 混凝土氯离子扩散系数标准差（10-12 m2/s）。注：海工混凝土的耐久性以渗透性及抗裂性的均衡发展为目标，为有效控制裂缝，并结合本工程采取的多种防腐蚀附加措施，提出混凝土氯离子扩散系数按85%保证率进行配制。应按统计资料取值，若无统计资料，主塔、箱梁、预制墩身可取0.20.3（10-12 m2/s）、钻孔桩取0.30.4（10-12 m2/s）。4.3.5 按附录B制作混凝土抗氯离子渗透性试件，分别检测28d、56d及84d混凝土氯离子扩散系数，掌握不同配比的发展规律，以供现场施工控制使用。以84d混凝土氯离子扩散系数作为评定依据。4.3.6 对承台、墩身、箱梁等大体积混凝土，在试配阶段应进行混凝土抗裂性能的对比试验，从中优选抗裂性能良好的混凝土原材料及配合比。4.3.7 对于预应力混凝土的抗压弹性模量、自由收缩和徐变试验应按设计要求的标准另行制备试件。4.3.8 混凝土配合比应在混凝土浇筑前至少35d报批，重要构件并应通过试浇注进行验证确定。4.3.9 当水泥、矿物掺和集料的品种、质量有改变时，必须重新设计配合比。当环境或混凝土平均温度升高或降低超过15时，应考虑调整配合比。5结构措施和裂缝控制5.1一般规定5.1.1 保证混凝土结构耐久性的必要措施包括：1. 隔绝或减轻环境腐蚀因素对混凝土的作用；2. 控制混凝土裂缝的数量、宽度和深度；3. 为钢筋提供足够厚度的混凝土保护层。5.1.2 根据耐久性设计要求，混凝土保护层厚度从箍筋外缘而不是主筋外缘算起。5.1.3 处于浪溅区和水位变动区部位的混凝土表面，如设计有要求时应采取浸渍防腐材料等特殊防水和防腐蚀措施，以保证盐分难以从毛细孔渗入混凝土。5.1.4 对于可能发生严重锈蚀的构件，浇筑在混凝土中并部分暴露在外的吊环、紧固件、连接件等铁件应与混凝土中的钢筋绝缘、隔离，并应采取严格的防腐蚀措施，以消除这类铁件的可能锈蚀对构件承载力的影响。5.1.5用于封闭预应力筋金属锚具的后浇混凝土，强度等级应符合设计规定；设计无规定时不宜低于构件混凝土