江阴靖江长江隧道工作井侧墙抗裂防渗研究与应用

为解决工作井侧墙混凝土收缩开裂及侧墙顶部与环框梁结合部位不密实而引起的渗漏问题，首先，采用考虑材料、结构、环境、施工等多因素耦合机制模型，[JP2]量化评估混凝土开裂风险，提出抗裂性控制指标； 然后，通过综合运用黏度调控、水化历程与膨胀历程双重调控技术，实现了工作井侧墙中低胶材混凝土自密实性能与抗裂性能协同； 最后，结合入模温度控制、冷却水管、控制布料间距与浇筑速率以及保温保湿养护等工艺措施，提出了超长大体积、分步浇筑的工作井侧墙抗裂防渗成套技术方案。工程应用结果表明，工作井侧墙与环框梁结合密实，单边最大长度为53.6 m、一次性浇筑累计长度达120 m、厚1.5 m的工作井侧墙未出现裂缝及渗漏。     

基于沉管管节预制的大体积混凝土温度监控及分析

大体积混凝土由于水泥水化热的存在,在浇注过程和浇筑完成后会持续、大量地产生热量,如果对产生的热量没有及时采取应对措施,将会对成型的混凝土结构产生不利影响。结合广州金光东沉管隧道大体积混凝土工程项目,运用温度控制技术,在隧道侧墙部位设置冷却管,混凝土浇筑前布控好温度测点传感器,隧道浇筑后的养护过程中实时对测点温度进行了监控并根据实际情况及时调整养护措施,将混凝土温度控制在规范范围内。监测结果表明,结构侧墙测点峰值温度为52.6℃,顶板测点峰值温度为63.0℃,侧墙测点最大内外温差为9.1℃,顶板测点最大内外温差为21.8℃,侧墙与顶板测点最大温差为9.2℃。混凝土峰值温度及内外温差均被有效地控制在规范和设计要求的范围内。     

红谷沉管隧道管节大体积混凝土温控与防裂技术

红谷双向6车道沉管隧道管节具有横断面尺寸大且结构形式复杂、一次浇筑混凝土体量大、内外温差及温度应力大和防渗抗裂性能要求高的特点。针对这些特点首先通过水化放热性能试验和小圆环开裂试验优选了胶凝材料体系,进而通过力学性能、耐久性能及抗渗性能试验确定了低热低收缩的混凝土配合比,然后开展现浇试块和管段的温度测试,分析大体积混凝土内温度变化规律和冷却水管的降温作用,并结合温控测试与信息化施工技术指导了后续管段预制中冷却水管的布置及相关温控防裂措施的动态部署。最后结合试验分析结果与现场施工环境,形成了管节混凝土入模温度控制、分段分次分节浇筑和快插慢拔捣固工艺、循环冷却水管通水时间和管节拆模时间控制、管节各部位针对性养护措施等贯穿管节预制全过程的防裂技术,确保了沉管管节大体积混凝土的防裂抗渗性能。     

沪通长江大桥主航道桥桥塔温度场与膨胀调控抗裂技术

沪通长江大桥主航道桥为主跨1 092m的双塔钢桁梁斜拉桥,桥塔高330m,塔身采用C60混凝土,单塔混凝土方量超过6万方(不含塔座)。为降低桥塔混凝土开裂风险,采用等温量热和变温变形试验确定水泥水化调控材料掺量以及复合膨胀材料配比,通过缩尺模型试验研究混凝土抗裂性能,基于此制备抗裂混凝土并应用于29号墩桥塔施工中。结果表明:0.2%掺量的水化调控材料可降低水泥水化放热速率峰值约50%;掺入配比为50%CaO+50%MgO的膨胀材料可增加混凝土温升阶段膨胀变形约1倍,减小温降阶段收缩变形约30%;与普通混凝土相比,抗裂混凝土模型中心温度峰值降低了6.4℃,膨胀变形增大了1倍以上,收缩变形减小100με;29号墩桥塔采用抗裂混凝土施工,显著降低了实体结构收缩拉应力与开裂风险。     

支架现浇箱梁顶板开裂原因分析

针对某支架现浇箱梁在施工过程中出现的横向裂缝,利用空间实体有限元软件对可能导致裂缝的原因进行了系统分析,分别对支架沉降、混凝土收缩、混凝土水化降温的效应进行分析。分析结果表明,混凝土分批浇筑的收缩差和后浇混凝土水化降温效应是导致背景桥梁出现横向裂缝的主要原因。在此类结构施工过程中,应尽量减小分批浇筑混凝土的收缩差,同时需要对后浇混凝土的入模温度和浇筑时间进行控制,降低混凝土降温收缩产生的约束应力,降低混凝土开裂的风险。     

大体积混凝土配比设计与综合温差控制技术

通过对大体积混凝土配合比设计及温差控制技术的研究与实践,认为大体积混凝土的性能应由绝热温升、强度、工作性、耐久性四项指标综合衡量;在温差控制中,应充分利用补偿收缩混凝土的温度补偿效应,并准确计算相关参数基本与实际相近;在实际施工中提出混凝土浇筑放热后注意开裂危险期,并严格监控温差变化。     

隧道底板混凝土浇筑水化热计算分析研究

为研究隧道底板一次浇筑施工过程中，结构的温度场和应力场的变化规律及结构抗裂性能，以深圳某隧道长40 m×宽16.25 m×厚1.2 m的底板为工程背景，进行分析。采用ANSYS，建立实体水化热效应温度场和应力有限元模型，并利用matlab处理温度荷载数据，结合实际浇筑方案和拆模时间，研究底板从浇筑至28 d的内部最高温度、最低温度、里表温差和拉应力变化规律。结果表明：混凝土底板在2～3 d内达到温度峰值，最高温度为52.54℃。在第28 d，混凝土里表温度基本与环境温度接近。里表温差最大为21.4℃，发生在2～3 d的时间段内。实际施工时，可采取一定的保湿通风和提高掺合料比等措施，来控制温度峰值。整个施工过程中，混凝土抗裂安全系数均大于1.15，满足规范要求。底板采取一次浇筑的施工方案切实可行。     

控制混凝土沉井开裂的施工控制关键技术研究

沪通长江大桥主航道桥为主跨1 092m的双塔钢桁梁斜拉桥,桥塔墩采用86.9 m(长)×58.7m(宽)×105m(高)的沉井基础,针对超长超宽混凝土沉井易发生早期裂纹的情况,研究控制混凝土沉井开裂的施工关键技术。考虑造成混凝土沉井开裂的因素——混凝土水化热、混凝土收缩、温度梯度,确定采用分节分块浇筑混凝土、设置后浇段以及局部抗裂钢筋相结合的裂纹控制措施。在上游段设置后浇段+增设抗裂钢筋、留2处不设置后浇段的措施,中间段设置后浇段、不设抗裂钢筋的措施,下游段设置后浇段+增设抗裂钢筋,并布置测量元件监测结构应变和应力。结果证明,设置抗裂钢筋使混凝土收缩应力沿钢筋轴向均匀分布,避免在截断处出现应力集中,设置后浇段可使后浇段两侧一定范围的混凝土自由变形,释放混凝土收缩产生的拉应力,提高了混凝土的抗裂性能,避免了混凝土沉井出现裂纹。     

沉管结构预制阶段裂缝控制参数影响分析

混凝土沉管隧道在越江和跨海工程中得到了较广的应用,预制方法从传统的干坞法预制发展为工厂法预制。沉管隧道的混凝土管节在工厂化预制阶段容易因温度梯度、收缩以及约束等原因出现危害性裂缝,影响沉管结构的正常使用和长期耐久性。采用数值仿真和试验研究相结合的方法,基于水化度方法建立了混凝土材料模型,综合考虑混凝土温度变形、自收缩和徐变等时变体积变形以及热-力学边界条件;针对沉管工厂化预制的各个阶段,对配合比、入模温度、养护环境温度、模板、拆模时间、养护时间以及保温养护措施等参数进行了对比分析;在温度场和应力场计算结果基础上,以开裂风险指数为主要判断依据,得到了沉管在预制过程中裂缝控制的关键影响因素。研究结果表明:工厂化预制沉管隧道混凝土管节的入模温度和养护温度是沉管结构预制各阶段的关键裂缝控制影响因素,两者之间的关系对沉管结构的裂缝控制有直接影响,入模温度较高时,可以通过提高养护温度来保证沉管开裂风险指数大于1.4。在冬季时,养护温度的提高使沉管有较好的保温效果,进而降低内外温差和开裂风险;但在夏季还需注意控制其内部最高温度。最后开展足尺节段温控试验,提出入模温度和养护温度的控制措施,并通过温度监测得到较高环境温度下的温度控制指标,以指导工厂化混凝土沉管预制阶段裂缝控制。     

某预应力混凝土连续箱梁桥顶板裂纹成因分析

从分层混凝土收缩、支架沉降、温差等方面,对某预应力混凝土连续箱梁桥在施工过程中出现的顶板裂纹成因进行分析,获得造成混凝土开裂的主次原因,并结合现场试验,分析裂纹对结构的承载能力的影响程度,提出相应的处理措施.     

云南昭会高速公路牛栏江特大桥承台大体积混凝土防裂控制技术应用

近年来,随着高等级公路的快速发展,桥梁工程得到广泛应用,但由于桥梁大体积混凝土工程因原材料特性差异较大、混凝土浇筑方法不同、内外温差控制不力及养生方式不当等原因导致裂缝病害频发。笔者结合实践经验,从大体积混凝土裂缝形式及成因分析入手,通过优选混凝土原材料、优化混凝土施工配合比、安置循环冷却管、选择低温时段浇筑等多种技术途径防止大体积混凝土开裂。通过实践,这些措施有效地降低了大体积混凝土开裂风险,对工程建设起到了很好的借鉴作用。     

合成纤维与膨胀剂对桥梁流态高性能混凝土初期开裂的控制作用

分析了合成纤维对混凝土的阻裂机理及膨胀剂的补偿收缩机理,并用收缩试验和温度—应力试验加以验证,通过工程应用实例进一步说明合成纤维及膨胀剂对大跨径桥梁流态高性能混凝土初期开裂的控制作用。     

桥塔混凝土在施工期变形荷载作用下开裂机理分析

通过对某大跨径斜拉桥混凝土索塔在温度、收缩作用下的数值仿真计算,结合现场实测数据分析,探索桥塔混凝土施工期间在变形荷载作用下的开裂机理,提出类似混凝土结构裂缝控制的构造处理措施和施工措施。     

泵闸工程大体积混凝土结构裂缝控制关键技术研究

温度荷载是导致泵闸混凝土结构产生裂缝的主要原因之一.泵闸中的进出口流道结构、底板、墩墙的尺寸往往属于大体积混凝土范畴,其为空间复杂异性体,尺寸大且个性化突出,若施工过程中温控措施不合理,混凝土浇筑块内外温差过大,结构在变形约束和温度荷载的作用下,容易产生过大拉应力,显著增加结构的开裂风险.结合航塘港泵闸实际工程,从材料措施、温控措施、结构措施,以及管理措施方面综合讨论了泵闸工程大体积混凝土结构裂缝控制关键技术.其成果可为相似的工程提供参考.     

混凝土Π型梁的水化热温度场研究

高强混凝土在大体积混凝土中应用时会产生大量的水化热,在混凝土中心位置形成一个高温带导致内外温差较大,从而使混凝土产生裂缝,因此研究在施工期的水化热温度场具有重要意义。以江西鄱阳湖大桥为工程背景,现场测试了П型主梁浇筑过程中的大量温度数据,通过分析得到了П型梁顶板混凝土对外界气温敏感,水化热对其影响较小;梁肋大体积混凝土在施工期由于水泥水化作用,不仅会在结构内部产生较高的温度,而且容易使混凝土表面与中心产生较大的温差,导致混凝土产生裂缝。因此,施工时应采取相应的温控措施,减小混凝土的水化热。     

混杂纤维增强内养生水泥混凝土力学、收缩及断裂性能研究

为明确玄武岩-聚丙烯混杂纤维与超吸水性聚合物(super-absorbent polymer,SAP)内养生剂对水泥混凝土性能的协同增强效果,借助抗压强度试验、弯曲试验、干燥收缩试验及平板塑性开裂试验,研究了混杂纤维掺量对SAP内养生水泥混凝土力学性能、断裂性能及收缩、抗裂性能的影响规律。基于扫描电镜试验,揭示了混杂纤维和SAP对水泥混凝土的增韧阻裂机理。结果表明:混杂纤维的掺入可有效提升水泥混凝土抗压强度和抗弯拉强度;混杂纤维-SAP改性水泥混凝土的断裂能相比SAP改性混凝土提高了105. 95%,单位面积总开裂面积降低了73. 7%;混合纤维与SAP的加入显著降低了水泥混凝土的收缩率,同时减少了混凝土收缩稳定所需时间; SAP所释放的内养生水分有效促进了胶凝材料的水化反应,而同时混杂纤维可对基体起到增韧作用,二者的有效结合对于增强水泥混凝土的力学性能和抗裂性能具有积极意义。     

沱江大桥塔梁固结段大体积 UHPC 温控仿真分析

超高性能混凝土（UHPC）水胶比低,胶凝材料用量大,水化热高,大体积UHPC易形成较大的温度应力,导致结构开裂。基于ANSYS的仿真分析技术,采用ANSYS参数化设计语言（APDL）开发了一套大体积UHPC温度场及温度应力的计算程序,将其应用于沱江大桥塔梁固结段施工期温控分析。分析结果表明,采用分块分层浇筑方式并采取聚氨酯保温和通水措施后,浇筑块开裂风险较低,宜加强底板保温养护和优化实心区水管排布保证温控质量。     

公路隧道二次衬砌混凝土温差收缩裂缝的分析与防治

公路隧道二次衬砌混凝土由于温差收缩引起的裂缝较为常见，一般有较强的规律性，本结合工程实际，用混凝土弹性理论对温差收缩引起的裂缝进行分析，并提出预防和处理措施。     

船闸廊道混凝土抗裂性能影响因素及施工改进措施

根据船闸闸首廊道混凝土侧壁裂缝这一常见质量通病的性状特点,分析认为裂缝产生的主要原因是混凝土干缩和内外温差引出。通过对混凝土施工的配合比设计、施工缝位置设置、混凝土输送及入仓方式和养护等环节的分析,找出影响廊道混凝土抗裂性能的因素。结合目前船闸工程混凝土浇筑的常规施工工艺,提出预防廊道侧壁开裂的建议措施。     

转体桥合龙段混凝土纵向开裂控制研究

为控制转体桥合龙段顶板处常出现的纵向开裂，以保定乐凯大街南延工程斜拉桥为例，通过数值模拟研究了合龙段两侧老混凝土对新浇筑合龙段混凝土早期收缩的约束作用，分析了不同龄期差对新浇筑混凝土收缩应力的影响。研究发现：新浇筑合龙段混凝土的收缩应力与新老混凝土的龄期差成正比；采用缩短新老混凝土的龄期差、延迟张拉合龙段两侧部分横向预应力筋、提前洒水润湿合龙段两侧老混凝土等方法，可降低合龙段新浇筑混凝土的早期收缩应力。在此基础上提出保定乐凯大街转体桥合龙段混凝土施工方案，并进行了现场测试实验，实验结果表明：该方案可有效控制合龙段混凝土的纵向开裂问题。