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青岛跨海大桥是目前国内在建的第3座跨海大海,设计耐久寿命为100年。本课题针对实际工程的具体要求,开展了青岛跨海大桥海工高性能混凝土(HighPerformanceMarineConcrete简称HPMC)的专题试验研究,系统研究了大掺量矿物掺合料HPMC的物理力学性能和耐久性,为该工程建设奠定科学的理论和试验基础。
首先,通过测定减水率及抗压强度比等多项试验,对减水剂进行了科学合理的选择;对不同等级的HPMC进行配合比设计及抗压强度试验研究;在此基础上,系统研究了HPMC的膨胀收缩和绝热温升等物理性能;并且研究了HPMC的抗渗性、耐腐蚀系数、抗碳化性能及抗氯离子渗透性等耐久性能。
研究表明,CW、马贝、西卡三种高效减水剂具有最为优良的性能;通过合理调整复合矿物掺合料的组成比例,可以配制出满足强度等级要求的大掺量矿物掺合料HPMC;掺加矿物掺合料的HPMC收缩增大,粉煤灰和矿渣掺量比例不应低于3∶1;HPMC温峰出现时间比基准混凝土推迟约25~30h,而且其峰值出现时的温度约低16℃;掺加40%复合矿物掺合料的HPMC抗渗性能显著提高,抗渗等级可达到P30;HPMC具有优良的耐腐蚀性能,其耐腐蚀系数能达到0.9以上;HPMC的碳化速度要高于基准混凝土,但是随着养护龄期的延长,其碳化速度系数降低,当混凝土保护层为60mm时,通过计算HPMC可以满足100年设计基准期的要求;掺加40%复合矿物掺合料的HPMC具有优良的抗氯离子渗透性能,Da<2×10-12m2/s,混凝土不同深度的氯离子含量服从一定的函数关系,C30基准混凝土、C40基准混凝土及C30HPMC不同深度氯离子含量服从一阶指数衰减函数,C40HPMC不同深度上的氯离子含量符合Boltzmann函数。掺加40%复合矿物掺合料的HPMC,6h的电通量均在100~1000C范围内,氯离子渗透性非常低,能够满足实际工程对抗氯离子渗透性的要求。
综上所述,本课题为青岛跨海大桥工程提供了科学合理的试验与理论依据,保证HPMC具备优良的物理力学性能和耐久性能,从而为构筑物在恶劣的海洋环境下的长期使用奠定了良好的基础,同时为同类海工混凝土构筑物的建设起到借鉴作用。