摘 要:重点介绍了松花江特大桥承台大体积混凝土施工技术方案及实施工艺。
关键词:松花江特大桥;承台;温度控制
中图分类号:U445 文献标识码:C 文章编号:1008 - 3383 (2006) 11 - 0099 - 03
1 工程概况
松花江大桥主墩承台尺寸为59. 5 m ×15 m ×5m ,混凝土标号为C30 ,混凝土量为3 674. 5m3 ,属于大体积混凝土。其施工期正值11 月份,此时黑龙江省日平均气温已经远远低于5 ℃,早已进入冬季施工阶段。因此,在大桥主墩承台施工时要重点考虑如何降低大体积混凝土内部的最高温升和提高混凝土外部的环境温度,使其内外温差控制在25 ℃以内,从而避免由于温差过大而使混凝土产生温度裂缝。针对大体积混凝土的施工特点并结合施工时的具体情况,采取了“内降外保”的施工技术及先进的温度测控技术。
2 施工技术
2．1 “内降”技术
所谓“内降”,就是在保证混凝土强度及品质的前提下通过降低水泥用量、加入外掺料和外掺剂、降低混凝土入模温度,分层浇注、布设冷却水管等措施来降低混凝土的内部温升。
(1) 混凝土原材料的选择
①水泥选择
水泥应选用低水化热水泥、我们选取了哈尔滨水泥厂的PO32. 5 水泥进行了水化热和强度实验,实验证明哈尔滨水泥厂的PO32. 5 水泥发热量小、强度高,能够满足本桥大体积混凝土施工的技术要求。具体实验结果见表1 、表2 。
②粉煤灰选择
在保证混凝土强度的情况下,大体积混凝土中掺入一定量的粉煤灰可以降低混凝土的早期水化热提高混凝土的可泵性,我们选取了阿城热电厂的一级增钙粉煤灰进行了实验,实验结果表明阿城热电厂的一级增钙粉煤灰的各项性能指标均符合要求,可以在本工程中使用,实验结果见图3 。
③外加剂选择
大体积混凝土中掺入一定量的缓凝剂,可以降低大体积混凝土早期的水化放热速率、降低水泥水化过程中的放热峰值,从而达到降低混凝土内部温升的目的。我们选取了黑龙江省寒地建筑科学院的LNC - 51 型外加剂进行了实验,实验结果表明,掺入LNC - 51 型外加剂混凝土具有特别好的流化效果和较小的坍落度损失。
④集料选择
要求级配良好,质地坚硬,颗粒洁净。细集料细度模数在2. 5～3. 0 之间,含泥量≤2 %;粗集料要求5～31. 5 mm 连续级配,含泥量≤1 %。
(2) 混凝土配合比设计
大体积混凝土配合比应满足设计标号、泵送工艺性、低水化热、缓凝等要求。根据大体混凝土施工的实际情况,我们选取水泥用量、粉煤灰用量、砂率、缓凝剂掺量四个因素进行水平正交试验,然后进行极差分析、绘出影响因素与强度的关系曲线,最后确定出施工配合比。
(3) 分层浇注
为了减少混凝土内部的发热量,降低温升峰值,承台大体积混凝土施工时采用分层浇注、设置水平工作缝的施工方法。第一次浇注3 m ,第二次浇注2 m。待第一次混凝土强度达到10 Mpa 以上进行凿毛处理。混凝土内部温度降到35 ℃以下后进行第二次混凝土浇注,浇注时严格控制混凝土的入模温度,保证第一、二层混凝土的温差在25 ℃以内,避免由于温度梯度过大而造成混凝土衔接部位的裂缝。
(4) 布设冷却水管在混凝土浇注前埋置5 层φ25 mm 冷却水管,水平布置在混凝土不同层面内,层间距1. 0 m。管间距1. 2 m。当混凝土浇筑至冷却水管标高后,立即通入冷却水,利用循环水带走混凝土内部的部分热量,从而有效降低混凝土水化热最高峰值,减小混凝土内外温差造成的拉应力,防止裂缝的形成。循环水要随时调节水温,保证循环过程中与混凝土内部的温差在20 ℃～25 ℃之间,流量控制在10～20 升P分,控制降温速率,避免由于温差过大和温降过快而造成混凝土的内部裂缝。
2．2 “外保”技术
由于承台施工正值11 月份,此时日平均气温已远远低于5 ℃,早已进入了冬季施工阶段,施工时采用蒸气锅炉加热,暖棚蓄热的方法进行保温。棚内设置蒸气排管,内通蒸气进行加热。在承台混凝土浇注完成、收浆后,用一层聚乙烯塑料和一层麻袋片覆盖,进行保水养生,从而保证混凝土强度的正常增长,降低混凝土的干缩应力,防止混凝土表面裂缝的产生。随着混凝土内部温度的升高,逐渐提高棚温,使混凝土内外温差始终控制在25 ℃以内。在大体积混凝土养生过程中要密切关注混凝土的温度变化,随时调节棚温,严格控制降温速率在0. 9～1. 5℃之间,保证大体积混凝土的内在质量。
2．3 采用先进的温控技术
为了得到精确的测温数据,掌握温升与温降规律,更好的指导施工,采用热电偶和高精度的多功能多点温度测试仪进行全过程的温度测控。
(1) 温点布置
混凝土的内外温差是监测大体积混凝土强度形成早期的内部应力最直接、最重要的参考数据,因此,在大体积混凝土施工时采用高灵敏度的热电偶埋置于承台的不同层面作为测温点,每座承台共计61 点。
(2) 测温数据分析
2001 年11 月6 日和2001 年11 月17 日分别进行了8 # 承台第一、二层混凝土浇注,混凝土浇注持续时间分别为64 h 和44 h 。入模平均温度分别为11 ℃和12 ℃。根据多功能多点测温仪的记录结果, 绘制出8 # 承台混凝土B3 点的温度变化曲线。
由温度记录结果及温度变化曲线可以看出:
①8 # 承台第一次混凝土浇注, 入模温度11. 37 ℃,混凝土内部最高温度43. 36 ℃,最高温升21. 99 ℃,达到时间114 h。出现在距底面2 m ,第55 个测温点处。
②由混凝土底面向上第53、54、55、56 点温度峰值分别为30. 36 ℃、42. 04 ℃、43. 36 ℃、27. 88 ℃,达到时间分别为140 h、126 h、114 h、94 h ,可以看出由混凝土底面向上温度峰值逐渐增高,达到时间逐渐提前。但接近混凝土表面时,温度峰值突然下降,并且波动较大,说明混凝土表面温度受外部环境温度影响较大。
③由温度曲线可以看出,混凝土内部的降温速率比混凝土表面要快,说明冷却管的降温效果比较明显。
3 结 论
实践证明以上各项施工技术措施是行之有效的,经业主、监理、施工单位的共同努力,松花江特大桥主墩承台大体积混凝土施工达到了预期效果,未产生温度裂缝,强度达到了设计标号。以上技术的成功采用,为今后类似的大体积混凝土工程提供了详实可靠的第一手资料。
