沈陽市公和斜拉橋1 # 墩承臺(tái)大體積混凝土裂縫控制

摘　要　大體積C40 混凝土施工中,結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)的特定條件及外界溫度的影響,在原材料選用與配合比設(shè)計(jì),混凝土供應(yīng)與澆注,混凝土內(nèi)外溫差控制及表面養(yǎng)護(hù)等方面采取了有效措施,避免了大體積混凝土產(chǎn)生有害結(jié)構(gòu)裂縫。

關(guān)鍵詞　承臺(tái)大體積混凝土養(yǎng)護(hù)裂縫控制

　　沈陽市公和斜拉橋1 # 墩位于沈陽站火車站站場(chǎng)內(nèi),其結(jié)構(gòu)尺寸為25. 5m ×16. 5m ×4m ,混凝土總量為1683m3 ,混凝土頂面在原地面以下1. 5m 左右。承臺(tái)混凝土強(qiáng)度高,厚度和體積大,施工時(shí)正值寒冷春季,降低混凝土內(nèi)部最高溫度,控制混凝土內(nèi)外溫差在規(guī)定限值(20 ℃) 以內(nèi),存在3 個(gè)極不利因素: ①承臺(tái)混凝土超厚,要一次性澆注,內(nèi)部熱量不易散發(fā); ②混凝土強(qiáng)度等級(jí)高,一般需用42. 5號(hào)水泥,水化熱高; ③春季施工環(huán)境溫度低,混凝土內(nèi)表溫差大。在這些因素綜合作用下,混凝土內(nèi)部必然形成較高溫度,存在著產(chǎn)生裂縫的危險(xiǎn)。為防止混凝土產(chǎn)生裂縫(表面裂縫和貫穿裂縫) ,就必須從降低混凝土溫度應(yīng)力和提高混凝土本身抗拉性能這兩方面綜合考慮。為此,我們采取了諸多針對(duì)性的措施,并制定了嚴(yán)密可行的施工方案。

1 　優(yōu)化混凝土配合比

1. 1 　原材料選用

1. 1. 1 　水泥

　　大體積混凝土應(yīng)選用水化熱較低的水泥,并盡可能減少水泥用量,本工程選用水化熱較低的礦渣水泥。

1. 1. 2 　細(xì)骨料

　　采用II 區(qū)中粗砂,減少水和水泥用量。含泥量≤2 % ,細(xì)度模數(shù)2. 4～2. 8。

1. 1. 3 　粗骨料

　　采用5～25mm 連續(xù)級(jí)配碎石,針片狀顆粒含量不大于10 % ,減少混凝土收縮變形。含泥量<

1 %。

1. 1. 4 　水飲用水

1. 1. 5 　粉煤灰

　　采用磨細(xì)II 級(jí)粉煤灰,減少水泥用量,降低水化熱,增加混凝土和易性,大幅度提高后期強(qiáng)度。

1. 1. 6 　外加劑

　　采用外加緩凝劑延長(zhǎng)混凝土初凝時(shí)間至10h ,滿足混凝土灌注和施工接茬要求,延緩混凝土水化熱峰值出現(xiàn)的時(shí)間。

1. 2 　施工配合比的確定

　　針對(duì)混凝土的設(shè)計(jì)要求和特性,選擇了十余種水泥、粗細(xì)骨料、外加劑,進(jìn)行了二十余種混凝土級(jí)配的試驗(yàn)。對(duì)混凝土的強(qiáng)度、抗?jié)B、水化熱、收縮值、極限拉伸、彈性模量、重度以及和易性、坍落度等指標(biāo)進(jìn)行了反復(fù)、嚴(yán)格的比較和論證,最終選擇混凝土配合比如下:水泥∶細(xì)骨料∶粗骨料∶水∶粉煤灰∶外加劑296∶739∶1021∶185∶104∶17. 4

2 　混凝土拌合及運(yùn)輸采取保溫措施

　　混凝土采用商品混凝土。由于施工期間正值春季,外界氣溫較低,日平均氣溫2 ℃。混凝土入模溫度要求大于+ 5 ℃,同時(shí)又要控制其溫度不能過高,以減小混凝土內(nèi)部最高溫度。通過攪拌站現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)及考慮到運(yùn)輸時(shí)的溫度損失的不確定性,入模溫度定于+ 10 ℃,既而攪拌站混凝土出罐溫度為35. 5 ℃。

2. 1 　混凝土出罐溫度

　　為保證混凝土出罐溫度,攪拌站對(duì)砂、碎石進(jìn)行了蒸汽加熱,攪拌用水利用鍋爐燒熱,保持在60 ℃。每次攪拌之前用熱水澆入拌合罐內(nèi),對(duì)拌合罐進(jìn)行預(yù)熱。由于采取措施得當(dāng)、有效,基本能夠保證拌合罐混凝土出罐溫度在37 ℃～42 ℃。

2. 2 　混凝土采用罐車運(yùn)輸

　　從攪拌站到施工現(xiàn)場(chǎng)需要行駛30～35min ,時(shí)間較長(zhǎng),混凝土熱量損失較大。因此,用棉被圍裹儲(chǔ)存罐,盡量減少混凝土熱量損失。

2. 3 　混凝土澆注采用汽車式輸送泵

　　在澆注混凝土前,用熱水預(yù)熱輸送管道,并用棉被圍裹輸送管道,以減少混凝土在輸送管道中的熱量損失?；颈ＷC混凝土入模溫度在11 ℃～14 ℃。

3 　設(shè)置保溫棚

　　為保證混凝土在入模后溫度不低于+ 10 ℃,以及保證澆注后的混凝土表面與外界空氣溫差小于20 ℃,利用棉苫布搭成一個(gè)保溫棚將整個(gè)承臺(tái)包裹其中。在保溫棚內(nèi)設(shè)置8 個(gè)12KW熱風(fēng)幕機(jī),承臺(tái)每個(gè)面上下各一臺(tái),同時(shí)將保溫棚密封嚴(yán)實(shí),只留兩個(gè)天窗作澆注混凝土用。保溫棚內(nèi)溫度控制在15 ℃左右。

4 　加強(qiáng)技術(shù)管理及人員管理

　　加強(qiáng)原材料試驗(yàn)工作。施工中嚴(yán)格按照方案及交底的要求指導(dǎo)施工,明確分工,責(zé)任到人。加強(qiáng)計(jì)量監(jiān)測(cè)工作,定時(shí)檢測(cè)混凝土入模溫度及大棚內(nèi)溫度。澆注混凝土前,在承臺(tái)四面及中心分上中下各放3 個(gè)金屬測(cè)溫儀,共15 個(gè),以備在混凝土養(yǎng)護(hù)過程中進(jìn)行檢測(cè)混凝土內(nèi)部溫度。

　　施工人員分三個(gè)班組,每班交接班提前半個(gè)小時(shí),人不到崗不準(zhǔn)換班。明確接班注意事項(xiàng),以免交接班過程帶來質(zhì)量隱患。

5 　設(shè)置冷卻水管

　　沿承臺(tái)長(zhǎng)邊方向鋪設(shè)冷卻水管,沿寬度方向0. 5m間距設(shè)置,共設(shè)上中下三層。冷卻水管采用Φ70mm黑鐵管,每層設(shè)置相對(duì)獨(dú)立的進(jìn)出水口。進(jìn)水口設(shè)置在承臺(tái)中處,出水口設(shè)置在混凝土邊區(qū)處。每層水管的進(jìn)出水口互相錯(cuò)開,且出水口留有調(diào)節(jié)流量的水閥和測(cè)流量設(shè)備。冷卻水管安裝時(shí),要以鋼筋骨架和支撐桁架固定牢靠,以防混凝土灌注時(shí)水管變形及脫落而發(fā)生堵水和漏水,并做通水試驗(yàn)。通過冷卻水循環(huán),降低混凝土內(nèi)部溫度,減小混凝土內(nèi)表溫差。

6 　采取切實(shí)可行的澆注工藝

　　由于承臺(tái)厚,體積大,內(nèi)部水化熱不易散失。采取分層澆注,每層厚度控制在50cm 左右。澆注時(shí)依次從天窗處(天窗設(shè)置在沿承臺(tái)長(zhǎng)方向分別距中心1/ 4 長(zhǎng)度處) 對(duì)稱向兩側(cè)澆注。將整個(gè)一層澆注時(shí)間控制在6h 內(nèi),小于初凝時(shí)間10h ,避免混凝土澆注出現(xiàn)冷縫?；炷琳駬v人員分為三個(gè)班組,每班8 人,分成兩個(gè)小隊(duì),分別兩側(cè)的振搗工作。由于大體積泵送混凝土表面水泥漿較厚,故澆注結(jié)束后在初凝前用鐵滾筒碾壓數(shù)遍,打磨壓實(shí),以避免混凝土出現(xiàn)收水裂縫。

7 　加強(qiáng)混凝土的養(yǎng)護(hù)及測(cè)溫工作

　　混凝土澆注完畢后,立即對(duì)保溫大棚進(jìn)一步密封嚴(yán)實(shí),并將天窗修補(bǔ)密實(shí)。在承臺(tái)四周用苫布將模板包裹住,保證承臺(tái)四周混凝土表面溫度不散失過快。在承臺(tái)上面增設(shè)兩臺(tái)熱風(fēng)幕機(jī),熱風(fēng)幕機(jī)共達(dá)十臺(tái)。棚內(nèi)空氣溫度達(dá)17 ℃。待混凝土初凝后,承臺(tái)上表面先鋪一層塑料布,上面再覆蓋草墊子。根據(jù)棚內(nèi)濕度及混凝土表面干濕程度確定混凝土表面是否灑水,混凝土養(yǎng)生全過程進(jìn)行溫度監(jiān)測(cè)及混凝土冷卻管水溫監(jiān)控。在承臺(tái)四周各懸掛放置一個(gè)測(cè)溫儀,檢測(cè)空氣溫度;承臺(tái)混凝土表面設(shè)置兩臺(tái)測(cè)溫儀,檢測(cè)混凝土表面溫度。

　　根據(jù)有關(guān)資料數(shù)據(jù),混凝土水化熱最高溫度一般出現(xiàn)在澆注后的第四天左右,較大的溫度梯度出現(xiàn)在承臺(tái)四周及表面附近。通過冷卻水管的冷卻水,循環(huán)疏散混凝土中心水化熱熱量,降低混凝土結(jié)構(gòu)的溫度,以控制混凝土內(nèi)外溫差在20 ℃以內(nèi)。同時(shí)對(duì)循環(huán)水進(jìn)出口水的溫度每2h 測(cè)量記錄一次,通過水閥調(diào)節(jié)循環(huán)水流量,冷卻水流量可控制在1. 2～1. 5m3/ h ,控制進(jìn)出口水溫差不大于6 ℃。若溫差大于6 ℃,應(yīng)加快循環(huán)水流量,及時(shí)將承臺(tái)內(nèi)部熱量帶出來。

　　養(yǎng)生過程中,派專人跟蹤測(cè)量養(yǎng)生溫度并記錄齊全。混凝土澆注之后48h 內(nèi)每1h 測(cè)一次,48～120h 每2h 測(cè)1 次,120h 以后每4h 測(cè)1 次,連續(xù)測(cè)溫14d。混凝土中心溫度量測(cè)如下:

　　混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)號(hào)的70 %以上時(shí),方可停止供熱養(yǎng)生。暖棚拆除時(shí)間,需待承臺(tái)混凝土溫度與外界溫差在10 ℃以下時(shí)進(jìn)行。

8 　結(jié)束語

　　經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)檢查,承臺(tái)未發(fā)現(xiàn)溫度變形裂縫。實(shí)際證明,在優(yōu)化配合比設(shè)計(jì),改善施工工藝,提高施工質(zhì)量,做好溫度監(jiān)控工作及加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)等方面采取有效的技術(shù)措施,堅(jiān)持嚴(yán)謹(jǐn)?shù)氖┕そM織管理,完全可以控制大體積混凝土溫度裂縫和施工裂縫的發(fā)生,達(dá)到良好的效果。