淺析十天高速大體積混凝土的施工技術

史江濤

近年來,隨著橋梁施工行業的迅猛發展,大體積混凝土得到了越來越廣泛的應用,如混凝土大壩、高層建筑的地下室混凝土底板都是用大體積混凝土澆筑而成的。但在施工和使用過程中,有關因出現裂縫而影響工程的質量甚至導致結構垮塌的事故也時有發生,所以合理選擇施工材料、優化混凝土配合比以及控制混凝土的出機溫度及澆筑溫度都是非常重要的。

1 工程概況

十堰—天水高速公路連接鄂、陜、甘三省和福銀、包茂、京昆、連霍四條國家高速公路,是我國中南與西北地區的重要通道之一,也是陜西省構筑“承東啟西、連接南北、覆蓋全省、通達四鄰”高速公路網的重要組成部分。

十天高速公路A-C03標段位于漢江左岸的高級階地,漢江大橋建設具有深水基礎施工、主橋懸臂灌注、承臺大體積混凝土施工等難點。同時,受漢江水面寬、河水深、墩身高度的影響,施工中需完成數量較大的便橋、水上施工平臺、塔吊等大型臨建工程。另外由于橋梁施工的特點,受降雨、漲水等自然因素影響也較大,大毛坡隧道圍巖差,這些都使施工面臨著重重困難。

2 施工措施

摻加高效減水劑和粉煤灰降低水泥用量與用水量,減少水化熱,粗骨料選用5 mm～31.5 mm碎石,可減少用水量,混凝土的收縮和泌水隨之減少。細骨料采用細度模數在3.15左右的中粗砂,可使每立方米混凝土減少用水量20kg～25 kg,水泥相應也減少28 kg～35 kg,從而降低混凝土的干縮。京滬高速鐵路設計為高性能混凝土,為解決這一問題提供了方便。

3 混凝土配合比的確定與優化

通過試驗室進行多種配合比的試驗和研究,選用最佳配合比作為混凝土的施工配合比,最佳配合比應滿足以下要求:

1)混凝土的初凝時間不少于6 h。2)混凝土的砂率控制在35%～40%。3)混凝土中的最大氯離子含量為0.06%。4)混凝土中的最大堿含量為3.0kg/m3。5)水泥中鋁酸三鈣含量小于8%。

4 控制混凝土的出機溫度及澆筑溫度

對混凝土出機溫度影響最大的是碎石和水的溫度,其次是砂子的溫度,水泥溫度影響最小。因此降低砂、石溫度是最有效的辦法。在大堆料場搭設涼棚,避免太陽直曬砂、碎石,并對碎石進行灑水降溫。

控制澆筑溫度:由于澆筑時間是在9月份,室外溫度平均25℃?，F場澆筑時間放在了晚上,現場環境溫度為20℃,由混凝土澆筑溫度計算式:Tp=To+(Ta-To)×(θ1+θ2+θ3+…+θn)。其中,Tp為混凝土澆筑溫度;To為混凝土攪拌溫度;Ta為混凝土運輸和澆筑時的室外溫度;θ1+θ2+θ3+…+θn為溫度損失系數,按以下規定:混凝土裝卸和運轉,每次θ=0.032,混凝土運輸時,θ=At,t為運輸時間,攪拌運輸 A=0.0042,澆筑過程中,θ=0.003t,t為澆筑時間,可知,出機溫度和澆筑溫度相差不大。施工中只需對混凝土泵管外包麻袋經常澆水,就會降低泵管溫度升高對混凝土溫度的影響。

5 混凝土施工

承臺澆筑均采用泵送,在能保證泵送的前提下,盡可能降低坍落度。因此坍落度控制在晴天高溫時170mm～200mm,陰雨或夜間160mm～180mm。澆筑時泵管接至承臺鋼筋頂面,用軟串筒直接下料,兩臺運輸泵從兩邊向中間層層推進,分層厚度30cm,采用插入式振搗器隨澆筑對混凝土逐排振搗。

5.1 混凝土的養護

大體積混凝土的養護是一項關鍵工作,必須切實做好。養護主要是保持適宜溫度和濕度條件?；炷恋谋翊胧┏３Ｒ财鸨竦男Ч?。從溫度應力的觀點出發,保溫的目的有兩個:其一,減少混凝土表面的熱擴散,減小混凝土表面的溫度梯度,防止產生表面裂縫。其二,延長散熱時間,充分發揮混凝土強度的潛力和材料松弛特性,使平均溫度差對混凝土產生的應力小于混凝土抗拉強度,防止產生貫穿性裂縫。保濕的作用是使混凝土不因脫水而產生干縮性裂縫。在實際施工中,混凝土澆筑完成后,在側模外嚴密的掛兩層土工布,并放置50L的水桶兩個,布設滲水管使土工布長期濕潤。測溫結果表明,用此養護方式后,內外溫差可達到7.5℃～12.5℃,混凝土表面芯部溫差可達8℃～14℃,對防止混凝土開裂發揮了較大的作用。

5.2 拆模時間

一般認為,混凝土終凝后即可拆模?；炷敛鹉r,混凝土的溫差不超過20℃(其溫差應包括表面溫度、中心溫度和外界氣溫之間的溫差)。對于厚度較大的混凝土監控結果表明,混凝土中心在澆筑后20h～30h即可達到最高溫度,如此時拆模,可能會使混凝土內外溫差大于20℃,開裂的可能性大增。應采取鋼模外保濕,同時延長拆模時間0.5 d～1 d。選擇在溫度適宜的時候快速拆模,減少暴露時間,如出現急劇降溫,可能會出現裂縫,因此決定在拆模后立即進行基坑回填,以達到恒定保溫的效果。

6 結語

大體積混凝土產生裂縫是由多種原因造成的,在大體積混凝土施工中,合理選擇施工材料,優化混凝土配合比,優化混凝土的供應,采用科學的施工方法,嚴格施工管理,加強大體積混凝土養護,就可以降低混凝土溫度應力和提高混凝土本身抗拉性能,保證工程質量。

通過本工程的實踐,證明這些措施是十分有效的,只有這樣才能最大限度地控制溫度,防止溫度應力裂縫的出現。

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