港珠澳大桥沉管隧道深埋海底-44.5m,隧道全长6704m,预制沉管隧道长5664米,单节隧道尺寸为37.95m´11.4m´22.5m,最大壁厚1.5m,采用工厂法、流水线生产、全断面一次性浇筑,单次浇筑方量近3400方混凝土,沉管节段结构巨大、钢筋密集、预埋件众多,对混凝土工作性、重塑性能、凝结时间要求极高。为适应顶推工艺,增加了3d强度要求,综合分析确定沉管混凝土性能要求见表4、表5。
(1)依据构件尺寸大小、浇筑工艺、所处腐蚀暴露环境,确定新拌混凝土的工作性、硬化混凝土的力学性能、耐久性要求、抗裂性要求;
(2)调研和优选符合要求的原材料;
(3)参考早期科研放置在暴露试验站大掺量粉煤灰、矿渣粉混凝土配合比,不断对新拌混凝土性能测试、挑选满足新拌混凝土性能要求的配比成型试件进行硬化性能、胶凝材料组成水化放热测试,确定水胶比大小、胶凝材料比例、用量范围等;
(4)优选出几组符合要求的混凝土配合比,进行多尺寸模型验证试验,并利用沉管模型试验所得数据进行有限元仿真验证分析,最终获得符合要求的沉管混凝土理论配合比。
下面以沉管混凝土配合比设计为例,对上述思路进行说明。
3.2 沉管混凝土配合比设计
沉管处于深海中,最大埋深达-44.5米,在耐久性设计上,把沉管外侧按照最严苛暴露环境浪溅区考虑,内侧按照海洋环境大气区考虑,作为不可更换部件,抗渗和防裂要求不能出现危害性裂缝,水化热与收缩是影响混凝土开裂的两个最主要因素。