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山区桥梁大体积混凝土温控施工技术

时间:2013-05-11来源:易品网 点击:
1 工程概况 
  孟家坪特大桥桥区所在地隶属湖北省咸丰县高乐山镇孟家坪村,位处鄂西山区,全长1217m主桥上部结构为(65+3×120+65)m预应力混凝土刚构。11#~14#主墩承台共8个,其结构平面尺寸为10.5m(横桥向)×15m(顺桥向)×4.5m(厚度),每个承台C30,混凝土708.75m3,属于大体积混凝土。 
  2 温控标准 
  根据山区施工的特点和季节,综合考虑混凝土的入模温度、混凝土水化热的发展规律、养护条件、通水散热等因素,为了避免在主墩承台施工期内产生过大的温度应力、保证不出现有害温度裂缝,特采取如下温控标准: 
  ①混凝土内部最高温度不超过75℃;②混凝土的温升值不大于50℃;③混凝土内外温差不超过25℃;④混凝土浇注体表面与大气温差不宜大于20℃;⑤混凝土降温速率不宜超过2.0℃/d。 
  3 温控措施 
  通过对大体积混凝土产生温度裂缝的原因分析,首先按不同季节选择相应的混凝土配合比并做好温控计算和有限无分析。从优选混凝土配合比降低水泥水化热、降低混凝土入模温度、混凝土内通水散热、混凝土的灌注工艺、外部蓄热养护、控制拆模时间等等方面来对混凝土进行温控,并在混凝土养护期间加强监测,确保温度梯度控制在设定的温控标准之内,防止承台混凝土出现温度裂纹。 
  3.1 砼配合比选用 
  由于山区料源紧张,混凝土细骨料选用机制砂,水泥采用P42.5普通硅酸盐水泥。为了降低大体积混凝土水化热,同时满足混凝土泵送的要求,考虑到机制砂粉尘含量较河砂高,再掺加了一定量的矿物质超细粉,等量取代水泥;选择合适的砂率并掺入一定量的高效缓凝减水剂,改善混凝土的和易性,减少拌合用水量,降低水灰比,推迟混凝土温度峰值出现的时间,从面降低混凝土内部和表面温差。通过多次试配,配合比如表1所示: 
  表1 混凝土配合比 
  3.2 入模温度控制 
  原材料质量应合格、稳定,试验人员应定期进行检验。石子每500方检验一次,砂每200方检验一次,散装水泥每500吨检验一次,袋装水泥每200吨检验一次,粉煤灰每200吨检验一次,外加剂每批都要检验,如果一次进货量比较大,则每50吨检验一次。 
  现场施工时,必须采取以下保证措施: 
  (1)在每次混凝土开盘之前,试验室要量测水泥、砂、石、水的温度,专门记录,确保混凝土的入模温度在控制范围内。 
  (2)水泥入场温度不应超过55℃,否则应采取措施:要求水泥厂家将刚出炉的水泥在库房存放一段时间后再运输到工地现场,并在现场存放一定的时间。 
  (3)机制砂粉尘含量和含泥量满足规定要求,高温时期应对骨料及拌和水进行降温。 
  3.3 冷却水管的布设 
  3.3.1 冷却水管埋设及其布置 
  在混凝土浇注前,按混凝土内部温度分布特征,准确埋置冷却水管,冷却水管采用φ40mm镀锌钢管,进出水口集中布置,并编号标识清楚;每根冷却水管进水口安置一个阀门,便于控制通水流量,在承台垂直方向上,设3层散热管,层距1.5m,上下层距底面和表面0.75m、,散热管进出口均露出承台面1m,水平方向管距2m,每层设1个进水口,2个出水口,每一层构成回路。 
  3.3.2 冷却水管的使用及控制 
  冷却水采用生活用水,冷却水管使用前进行试水,防止管道漏水、阻塞,并保证由足够的通水流量,控制冷却用水的进水温度,在混凝土浇注到冷却水管标高后,立即开始通水,为确保大体积混凝土内部通水冷却效果,冷却水通水流速按1.5m/s控制。混凝土浇筑到各层冷却水管标高后开始小流量通水,砼终凝后按正常流量通水,各层混凝土峰值过后通水时间和通水流量根据测温结果确定,若降温过快可降低通水流量或停止通水。通水时间根据测温结果确定,保证混凝土降温速率不超过2.0℃/d。根据设置在承台不同高度的测温元件,测量临近散热管的温度值,保证进水温度和砼内部温度差值控制在20℃以内。 
  严格控制进出水温度,在保证冷却水管进水温度与混凝土内部最高温度之差不超过25℃条件下,尽量使进水温度最低。在承台旁设置水池,供冷却水循环使用;待通水冷却全部结束后,须对冷却水管进行压浆处理;为保证冷却水的降温效果,专人负责,合理选择水泵,并配备检修人员,准备1~2台备用水泵,若管路出现故障应及时排除,保证冷却系统正常工作。 
  3.4 混凝土浇筑方案 
  3.4.1 混凝土严格按实验室提供的配合比拌制,搅拌时间120s以上,坍落度控制在120~160mm,确保混凝土的和易性和流动性。 
  3.4.2 混凝土的放料采用混凝土泵车输送,泵车布料时要确保边角处混凝土的匀质性,现场可根据混凝土的流动性适当调整布料点的位置,不允许采用大流动性混凝土进行摊铺,避免因混凝土匀质性差产生不同收缩而导致收缩裂缝。 
  3.4.3 布料时根据现场混凝土情况及时调整布料点,采用水平分层30cm,以便于混凝土施工过程中及时散热。 
  3.4.4 每个布料点采用4台φ70插入式振捣器振捣,2台负责混凝土摊铺,2台按行列式顺序振捣,并应准备至少1台备用振捣器,振捣时不得出现漏振或过振,振捣操作工必须入仓,注意模板边缘、倒角处应振捣到位。
3.5 混凝土养护及保温 
  大体积混凝土的裂缝,特别是表面裂缝,主要是由于内外温差过大产生的。为防止混凝土内外温差过大,承台浇注完毕后立即在砼上表面铺设一层土工布,对土工布进行洒水湿润后在土工布上再铺设一层加厚薄膜,最外层用彩条布包裹严密;模板周围铺设一层土工布,同样进行洒水湿润,外再用彩条布包裹,保证大气温度与砼表面温差不超过20℃,砼内外温差不超过25℃。 
  保温时间根据测温结果而定,保温期间必须派人值守,定时量测薄膜内和混凝土芯部温度,确保温差在可控范围内。养护期满后进行拆模作业,拆模时间应选择一天中气温较高时段。 
  3.6 温度监测 
  3.6.1 测点根据监控监测要求进行布置,具体布置如图2所示。 
  3.6.2 测点埋设:浇筑混凝土前将传感器按测点布置图固定在承台钢筋上,将传感器导线穿出砼表面。 
  3.6.3 监测时间安排 
  a.浇筑体温度场测量:浇筑过程中入模温度测量,每批搅拌混凝土不少于2次;浇筑块混凝土浇筑完毕后6d内,每4h测量一次;之后每8h测试一次;直至大体积混凝土的内外温差下降到20℃以内,内部混凝土温度变化趋于平缓。 
  b.大气温度测量:为准确描述大气温度时程曲线,与浇筑体温度场测量同步进行。 
  c.通水冷却过程温度测量与浇筑块温度场测量过程同步进行。 
  d.特殊情况下,如寒潮期间,适当加密测量次数。 
  e.承台混凝土全部浇筑完毕后,根据温度场及应力场的预测计算结果,结合与监测结果的对比分析,确定终止测量时间。 
  f.根据测试数据,及时进行现场保温和调节冷却水管的相关要素。 
  3.7 监测结果分析 
  监测结果如图3所示: 
  通过对以上实测数据进行分析比较,可以得出以下结论和建议: (1)承台混凝土温度变化都有急剧的升温和缓慢降温的特征,直到最后达达准稳定阶段。升温阶段一般只有1~3天,升温达到峰值后,高温峰值时间较短,一般约2~5h。(2)根据温度监测结果,控制水的流量,使承台混凝土各层最大降温速率在2.0℃/d内,起到了早期削减温峰及防止温度回升的效果,混凝土的内表最大温差均未超过25℃。(3)温度沿高度方向上,在承台中心偏下位置温度最高,沿此点向两边逐渐降低,在距离顶面1m范围内温度梯度最大,底面由于保温好,温度下降较慢。沿水平方向,从承台中心到边缘,温度逐渐下降。 
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