摘 要 大体积C40 混凝土施工中,结合现场的特定条件及外界温度的影响,在原材料选用与配合比设计,混凝土供应与浇注,混凝土内外温差控制及表面养护等方面采取了有效措施,避免了大体积混凝土产生有害结构裂缝。
关键词 承台大体积混凝土养护裂缝控制
沈阳市公和斜拉桥1 # 墩位于沈阳站火车站站场内,其结构尺寸为25. 5m ×16. 5m ×4m ,混凝土总量为1683m3 ,混凝土顶面在原地面以下1. 5m 左右。承台混凝土强度高,厚度和体积大,施工时正值寒冷春季,降低混凝土内部最高温度,控制混凝土内外温差在规定限值(20 ℃) 以内,存在3 个极不利因素: ①承台混凝土超厚,要一次性浇注,内部热量不易散发; ②混凝土强度等级高,一般需用42. 5号水泥,水化热高; ③春季施工环境温度低,混凝土内表温差大。在这些因素综合作用下,混凝土内部必然形成较高温度,存在着产生裂缝的危险。为防止混凝土产生裂缝(表面裂缝和贯穿裂缝) ,就必须从降低混凝土温度应力和提高混凝土本身抗拉性能这两方面综合考虑。为此,我们采取了诸多针对性的措施,并制定了严密可行的施工方案。
1 优化混凝土配合比
1. 1 原材料选用
1. 1. 1 水泥
大体积混凝土应选用水化热较低的水泥,并尽可能减少水泥用量,本工程选用水化热较低的矿渣水泥。
1. 1. 2 细骨料
采用II 区中粗砂,减少水和水泥用量。含泥量≤2 % ,细度模数2. 4～2. 8。
1. 1. 3 粗骨料
采用5～25mm 连续级配碎石,针片状颗粒含量不大于10 % ,减少混凝土收缩变形。含泥量<
1 %。
1. 1. 4 水饮用水
1. 1. 5 粉煤灰
采用磨细II 级粉煤灰,减少水泥用量,降低水化热,增加混凝土和易性,大幅度提高后期强度。
1. 1. 6 外加剂
采用外加缓凝剂延长混凝土初凝时间至10h ,满足混凝土灌注和施工接茬要求,延缓混凝土水化热峰值出现的时间。
1. 2 施工配合比的确定
针对混凝土的设计要求和特性,选择了十余种水泥、粗细骨料、外加剂,进行了二十余种混凝土级配的试验。对混凝土的强度、抗渗、水化热、收缩值、极限拉伸、弹性模量、重度以及和易性、坍落度等指标进行了反复、严格的比较和论证,最终选择混凝土配合比如下:水泥∶细骨料∶粗骨料∶水∶粉煤灰∶外加剂296∶739∶1021∶185∶104∶17. 4
2 混凝土拌合及运输采取保温措施
混凝土采用商品混凝土。由于施工期间正值春季,外界气温较低,日平均气温2 ℃。混凝土入模温度要求大于+ 5 ℃,同时又要控制其温度不能过高,以减小混凝土内部最高温度。通过搅拌站现场试验及考虑到运输时的温度损失的不确定性,入模温度定于+ 10 ℃,既而搅拌站混凝土出罐温度为35. 5 ℃。
2. 1 混凝土出罐温度
为保证混凝土出罐温度,搅拌站对砂、碎石进行了蒸汽加热,搅拌用水利用锅炉烧热,保持在60 ℃。每次搅拌之前用热水浇入拌合罐内,对拌合罐进行预热。由于采取措施得当、有效,基本能够保证拌合罐混凝土出罐温度在37 ℃～42 ℃。
2. 2 混凝土采用罐车运输
从搅拌站到施工现场需要行驶30～35min ,时间较长,混凝土热量损失较大。因此,用棉被围裹储存罐,尽量减少混凝土热量损失。
2. 3 混凝土浇注采用汽车式输送泵
在浇注混凝土前,用热水预热输送管道,并用棉被围裹输送管道,以减少混凝土在输送管道中的热量损失。基本保证混凝土入模温度在11 ℃～14 ℃。
3 设置保温棚
为保证混凝土在入模后温度不低于+ 10 ℃,以及保证浇注后的混凝土表面与外界空气温差小于20 ℃,利用棉苫布搭成一个保温棚将整个承台包裹其中。在保温棚内设置8 个12KW热风幕机,承台每个面上下各一台,同时将保温棚密封严实,只留两个天窗作浇注混凝土用。保温棚内温度控制在15 ℃左右。
4 加强技术管理及人员管理
加强原材料试验工作。施工中严格按照方案及交底的要求指导施工,明确分工,责任到人。加强计量监测工作,定时检测混凝土入模温度及大棚内温度。浇注混凝土前,在承台四面及中心分上中下各放3 个金属测温仪,共15 个,以备在混凝土养护过程中进行检测混凝土内部温度。
施工人员分三个班组,每班交接班提前半个小时,人不到岗不准换班。明确接班注意事项,以免交接班过程带来质量隐患。
5 设置冷却水管
沿承台长边方向铺设冷却水管,沿宽度方向0. 5m间距设置,共设上中下三层。冷却水管采用Φ70mm黑铁管,每层设置相对独立的进出水口。进水口设置在承台中处,出水口设置在混凝土边区处。每层水管的进出水口互相错开,且出水口留有调节流量的水阀和测流量设备。冷却水管安装时,要以钢筋骨架和支撑桁架固定牢靠,以防混凝土灌注时水管变形及脱落而发生堵水和漏水,并做通水试验。通过冷却水循环,降低混凝土内部温度,减小混凝土内表温差。
6 采取切实可行的浇注工艺
由于承台厚,体积大,内部水化热不易散失。采取分层浇注,每层厚度控制在50cm 左右。浇注时依次从天窗处(天窗设置在沿承台长方向分别距中心1/ 4 长度处) 对称向两侧浇注。将整个一层浇注时间控制在6h 内,小于初凝时间10h ,避免混凝土浇注出现冷缝。混凝土振捣人员分为三个班组,每班8 人,分成两个小队,分别两侧的振捣工作。由于大体积泵送混凝土表面水泥浆较厚,故浇注结束后在初凝前用铁滚筒碾压数遍,打磨压实,以避免混凝土出现收水裂缝。
7 加强混凝土的养护及测温工作
混凝土浇注完毕后,立即对保温大棚进一步密封严实,并将天窗修补密实。在承台四周用苫布将模板包裹住,保证承台四周混凝土表面温度不散失过快。在承台上面增设两台热风幕机,热风幕机共达十台。棚内空气温度达17 ℃。待混凝土初凝后,承台上表面先铺一层塑料布,上面再覆盖草垫子。根据棚内湿度及混凝土表面干湿程度确定混凝土表面是否洒水,混凝土养生全过程进行温度监测及混凝土冷却管水温监控。在承台四周各悬挂放置一个测温仪,检测空气温度;承台混凝土表面设置两台测温仪,检测混凝土表面温度。
根据有关资料数据,混凝土水化热最高温度一般出现在浇注后的第四天左右,较大的温度梯度出现在承台四周及表面附近。通过冷却水管的冷却水,循环疏散混凝土中心水化热热量,降低混凝土结构的温度,以控制混凝土内外温差在20 ℃以内。同时对循环水进出口水的温度每2h 测量记录一次,通过水阀调节循环水流量,冷却水流量可控制在1. 2～1. 5m3/ h ,控制进出口水温差不大于6 ℃。若温差大于6 ℃,应加快循环水流量,及时将承台内部热量带出来。
养生过程中,派专人跟踪测量养生温度并记录齐全。混凝土浇注之后48h 内每1h 测一次,48～120h 每2h 测1 次,120h 以后每4h 测1 次,连续测温14d。混凝土中心温度量测如下:
混凝土强度达到设计标号的70 %以上时,方可停止供热养生。暖棚拆除时间,需待承台混凝土温度与外界温差在10 ℃以下时进行。
8 结束语
经现场检查,承台未发现温度变形裂缝。实际证明,在优化配合比设计,改善施工工艺,提高施工质量,做好温度监控工作及加强养护等方面采取有效的技术措施,坚持严谨的施工组织管理,完全可以控制大体积混凝土温度裂缝和施工裂缝的发生,达到良好的效果。
