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项目管理提升

海上“蘑菇”的美白奥秘

发布时间:2021-07-07阅读次数:

夏日的伶仃洋,白云低垂,骄阳如火,强烈的日光洒在正在建设的深中通道伶仃洋大桥上。一排“T”字型桥墩如同生长在海上的白蘑菇,200多米高的桥塔也泛着如玉的白光。

“这么优良的外观是因为采用了‘秘制’的新材料。”中交二航局深中通道项目部试验室主任曾序笑着说。

提起新材料的研发过程,曾序有着满肚子的回忆。回忆的开头是四次失败经历。

“试验通过了没?”时任项目部生产副经理沈俊才焦急地催促:“前场还等着呢,再搞不定,墩子可就没法按期施工了。”

大桥引桥墩身施工已蓄势待发,但试验件还没成功,这怎么开工?曾序看着有裂纹的墩柱模型,长叹一声:“我们再想想办法!”

最开始,近百吨的试验件因为地面沉降出现了裂纹。而之后的三次尝试,尽管是在刚度极高的钢板上进行浇筑,可还是出现了温度应力裂纹。“不行,即使受力已满足要求,但外观问题我们也一定要解决!”曾序坚定地说。

伶仃洋大桥处于高盐、高温、高湿、多风的海洋环境,混凝土结构的裂纹就像人皮肤上的伤口一样,会使氯离子、硫酸根离子等“有害细菌”进入结构内部,从而使混凝土结构“患病”,最终可能导致结构承载力下降、耐久性变弱。特别是氯离子被称作“混凝土中的癌细胞”,它对钢筋、预应力筋和预埋件等的腐蚀性是不可逆的。要想实现深中通道100年使用寿命的目标,裂纹必须消灭。

“干脆试试新胶材体系的配合比?我看之前的效果还挺好。”时任项目部总工曾炜对曾序提议。新胶材体系是一种高强度低水热化混凝土,是在清水混凝土试验中“碰巧”尝试出来的,也是为了改良混凝土外观而研发的。

凭借多年经验和多次研究试验,曾序认为,在新胶材体系中除了添加常规的掺和料粉煤灰和矿粉外,再另外加入石灰石粉和硅粉,或许可行。

“掺和料多达4种,混凝土的性能能保证吗?”

“再说,伶仃洋大桥主塔有270米高,在那样的高度下,风力是非常大的,掺入硅粉会不会使混凝土表面‘龟裂’?”当时项目部有人质疑。

在第五次尝试时,试验室应用了新胶材体系的试验件,结果各项指标均达到标准,外观也十分漂亮。同时,新型混凝土在强度、耐久性、绝热温升等方面都有着特别好的表现。这也打消了大家对新胶材体系配合比的质疑。

不过,新型混凝土是否能正式应用,项目部与业主等单位持谨慎态度。为了确证可靠,中国工程院院士、材料学专家缪昌文等业内专家被邀请到广东参加研讨。会上,各方在充分论证、研究的基础上,判定新材料稳定可靠、性能优良,可以应用于深中通道工程建设。

中交二航局承建的伶仃洋大桥需要混凝土30多万立方米,新型混凝土的使用预计占60%。应用新材料意味着要寻找供应厂家,从陆地运往海上的送料压力也将倍增,现场还需多开辟空间存料,这让物资部门感到压力巨大。不少同事也担忧,这新材料的供应能否及时。

“我们的目标是:建设世界一流可持续跨海通道。新材料既然可以达到优质、耐久、美观的效果,那就应该克服一切困难选择它。”项目部副经理王东志拍板决定。在他的带领下,项目团队在广东、甘肃、四川等地多方寻找,终于协调好了掺合料的供应源头。同时,海上施工现场的拌和罐也从原来的8个增加到12个,专门用于储藏石灰石粉、硅灰等原料;物资船也增加了班次,保证现场浇筑不断供。

新型混凝土的应用成果非常喜人,在不影响早期强度的情况下,比常规海工混凝土的绝热温升降低了约12摄氏度。在混凝土温度和时间曲线上,原来的“陡峰”变成了平缓的“馒头山”,降温速率也更低了。大体积混凝土内外温差变得更小,混凝土表面就不会受到温差带来的拉力影响,裂纹也再难出现。漂亮的温度数值甚至一度让监理、业主怀疑项目部“弄虚作假”。

“效果真的这么好?”

“我们的监控数据是实时的。”王东志指着大屏幕,“先进的混凝土温控检测系统是不会说谎的,真不行咱们到现场实际测测。”

当监理手持温度计在现场测量出实际数值后,心服口服地竖起大拇指。新材料的优良特性再次打出了名气。不仅如此,业主还建议伶仃洋大桥的海上锚碇也应用新型混凝土。

“我们委托二航局陶建飞创新工作室进一步探明了材料的水化机理。石灰石粉加速了水泥的水化反应,降低了反应时的化学能,就像催化剂;硅粉则因颗粒细小,易发生团聚而产生毛细孔和凝胶孔,从而造成裂纹。对于海工混凝土而言,这两种特性分开是缺点,但结合后,却能取长补短。”曾序夸起新型混凝土,滔滔不绝。“温峰低了,控制混凝土入模温度也简单了。哪怕最炎热的天气,往混凝土里添加冰块的时间也就几个小时,还带来了节能节电的好处。同等强度的混凝土,我们节约了30%以上的水泥。”

曾序手举一块浇筑时间已超过100天的试验块说:“随着时间的推移,新型混凝土还在持续反应,强度和耐久性也在不断升高,这远远超出了我们的预期。今后其他项目,我们也可以应用这种绿色新型混凝土。”(王昊)


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