6
大板抗裂试验
混凝土抗渗试验
Cl−扩散系数试验
混凝土抗冻实验
7
标号 水
大体积混凝土推荐配合比（kg/m3）
水泥 粉煤灰 矿粉
砂
石
减水剂 减缩增韧剂
C30 142 96
159
163
795 1055
3.8
4.2
C40 145 140
140
140
780 1060
4.73
4.3
C50 150 230
130
大体积混凝土裂缝控制技术
1
1 研究背景
• 目前桥梁工程中广泛运用的大体积混凝土，常会因为施工期间(配合 比设计、入模温度、养护措施等因素)控制不当而产生大量温度裂缝， 致使影响工程质量。
• 实际工程中通常采用预埋冷却水管通水来降低大体积混凝土的升温峰 值，减小内表温差，进行温控。但是这种方式在实际施工中控制不当 也会产生温度裂缝降低耐久性能。
128
204
299
346
458
9
（2）抗冲磨大体积混凝土配合比设计极其性能
现状：构件所处环境含沙量大，流速急，混凝土表面冲刷 磨损和融蚀破坏严重。
措施一：通过基于密实骨架堆积方法并优化胶凝材料浆 体的组成，提高浆体和骨料间的界面粘结特性，提高混凝土 自身耐冲磨特性.
措施二：在混凝土中掺入经特殊处理的高强聚丙烯仿钢 纤维，在其内部构成一乱向支撑体系，产生有效的多向二级 加强效果，赋予了混凝土一定的韧性，改善混凝土的抗裂性 能及抗冲磨性能。
• 众多工程实践表明：冷却水管会存在压浆不实的问题，水、有害离子 和空气容易渗入进去，导致金属冷却水管锈蚀，影响桥梁结构安全性
• 冷却水管用量较大，增大工程成本， • 现代桥梁的建设条件及存在环境越来越恶劣。高盐分、高流速、高含
沙量对桥梁承台混凝土的冲刷造成磨蚀，影响其使用寿命。
2
1 研究背景
• 桥梁大体积混凝土裂缝控制技术通过探明不同入模温度下胶凝材料体 系的水化放热特性曲线和结合不同结构部位大体积混凝土的特点，通 过引入计算机有限元分析方法，将工程实际概况导入软件进行匹配计 算，利用密实骨架堆积原理形成针对不同结构形式的最佳混凝土配合 比设计方法，从而实现取消冷却水管施工，达到抑制桥梁大体积混凝 土结构温度裂缝产生，满足低温升、高抗渗、耐冲磨、水下不分散的 要求，并实现降低工程造价，提高结构使用寿命的目的。
（4）针对索塔部位实心段大体积混凝土超高、超远距离泵送且标号较 高（C50）、水化温升比较高易造成内外温差较大、自收缩比较大、易开 裂的特点，制备出抗裂耐久、工作性能优良的高性能混凝土；
（5）提出桥梁各部位大体积混凝土施工质量评价体系，制定相应施工
工艺及质量控制技术指南。
4
（1）不同强度等级低温升抗裂大体积混凝土配合比 优化设计及耐久性能
（2）针对沉井部位混凝土易遇水分散的特点，开发适用于水下大体积 混凝土的抗水分散剂，并利用其制备出具有抗水分散、自密实、低温升抗 裂性能的大体积混凝土；
（3）针对承台部位混凝土易受水冲磨的特点，设计并制备出边部耐冲
磨高抗裂混凝土，中部低温升混凝土的梯度结构，提出了抗渗耐冲磨抗裂 梯度大体积混凝土结构设计与施工方法；
10
抗冲大体积磨混凝土性的配合比与能
编号 C
抗冲磨混凝土配合比（Kg/m3）
F
矿粉
硅 灰
砂
石
减水剂
1 160 120 140 / 775 1070
4.5
2 160 120 140 / 775 1070
59.3
P25 F300
4.8
氯离子渗 透系数 （×1012m2/s） 2.0 1.5 1.0
8
低温升抗裂混凝土与普通混凝土收缩对比结果
标号
水 水泥 粉煤灰 矿粉
砂
石
减水剂
减缩增韧 剂
C30 （抗裂）
142
96
159
163
795 1055
3.8
4.2
C50 （抗裂）
150
230
130
120
770 1050
密实骨架堆积法设计法
原理：密实骨架堆积原理是通过寻求混凝土中的粗细集料的最大容重来寻找最小 空隙率，通过曲线拟合可以得出骨料间的最佳比例，使得制备出的混凝土有较好 的工作性、较高的强度、优良的耐久性和经济性。 方法：密实堆积设计是通过矿物掺和料填充细集料空隙、矿物掺和料和细集料的 混合物填充粗集料之间的空隙来实现最小空隙率Vv，再利用Vv控制混凝土中的 水泥浆体用量Vp，从而达到减少混凝土中水泥用量和单位用水量。浆量Vp与空 隙Vv 、集料表面积s（含粉煤灰）和浆量厚度t之间的关系为： Vp= Vv+s×t=N×Vv ，依据强度和耐久性要求设定水胶比，借鉴普通混凝土的水胶比 取值，C30混凝土的水胶比可在0.36～0.40之间选取，C40混凝土的水胶比在 0.32~0.36之间选取，C50混凝土的水胶比在0.28~0.32之间选取；最后再求出拌和
5.28
4.8
C30 （普通）
158
290
100
/
795 1055
3.8
/
C50 （普通）
150
400
80
/
750 1070
5.8
/
标号
3d
7d
28d
60d
180d
C30（抗裂）
59
113
174
233
286
C30（普通）
82Biblioteka 168231304
382
C50（抗裂）
88
143.
230
293
369
C50（普通）
120
770 1050
5.28
嘉绍大桥大体积混凝土的性能
标号
坍落度 （mm）
0h
1h
抗压强度（MPa）
3d
7d
28d
抗渗等 抗冻 级 等级
C30
220 200 19.8
32.5
45.8
P18 F300
C40
220 200 23.5
37.9
52.1
P20 F300
C50
210 195 29.6
47.6
水量。
5
（1）不同强度等级低温升抗裂大体积混凝土配合比 优化设计及耐久性能
技术措施： 1）采用密实骨架堆积法来进行大体积混凝土配合比设计，通过掺 矿物掺合料减少水泥用量，降低混凝土水化温升、内外温差及其 带来的温度应力，避免产生温度裂缝，提高混凝土耐久性和体积 稳定性。 2）掺加具有减缩、增韧的聚合物外加剂，减少混凝土的收缩，提 高混凝土的抗裂性能。
3
2开发的大体积裂缝控制技术
针对桥梁的承台、锚锭、索塔、沉井等各部位大体积混凝土服役环境，
进行大体积混凝土低温升梯度设计与综合抗裂技术研究，取得如下的研究 成果：
（1）建立大体积混凝土开裂敏感性试验与评价方法，开发低温升高抗 裂大体积混凝土的增韧、增稳技术，提出低温升抗裂大体积混凝土的配合 比设计方法和控制指标；