淺談?lì)A(yù)制箱梁混凝土夏季施工質(zhì)量控制

唐榮

(中鐵十九局集團(tuán)第五工程有限公司，河南新鄉(xiāng)453003)

1 工程概況

隨著施工高速化、結(jié)構(gòu)大型化和建筑造型多樣化的發(fā)展，施工質(zhì)量和功能的要求也越來越高，加之無數(shù)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，促使人們對混凝土的夏季施工越來越重視。

筆者單位新鄉(xiāng)梁場主要負(fù)責(zé)預(yù)制新建石武高速鐵路二標(biāo)段新鄉(xiāng)東孟姜女河特大橋32 m箱梁471孔，史凹跨濟(jì)東高速公路特大橋112孔、新鄉(xiāng)東孟姜女河特大橋24 m箱粱43孔、史凹跨濟(jì)東高速公路特大橋14孔。預(yù)制箱梁全部為后張法預(yù)應(yīng)力混凝土單箱單室箱梁。梁體混凝土設(shè)計(jì)為C50級(jí)，預(yù)應(yīng)力筋采用高強(qiáng)度低松弛鋼絞線，錨固采用自錨式拉絲體系，管道成型采用抽拔橡膠棒成孔。

箱梁預(yù)制工期為18個(gè)月，根據(jù)施工總體計(jì)劃，要在新鄉(xiāng)地區(qū)的整個(gè)夏季進(jìn)行箱梁預(yù)制。該區(qū)屬北溫帶大陸性季風(fēng)氣候區(qū)，最高41℃，夏秋多南風(fēng)，最大風(fēng)速15m/s。為搞好箱梁預(yù)制質(zhì)量，必須對預(yù)制箱梁夏季施工梁混凝土質(zhì)量進(jìn)行控制，以確保工程質(zhì)量。

2 混凝土夏季施工特點(diǎn)

夏季施工最顯著的特點(diǎn)是環(huán)境溫度高、相對濕度較小，這些對于新拌以及硬化后的混凝土有利也有弊。

在夏季高氣溫下拌合和澆筑混凝土，水分蒸發(fā)快，諸多原因引起坍落度損失，難以保證所設(shè)計(jì)的坍落度，易降低混凝土的強(qiáng)度、抗?jié)B和耐久性。若摻用減水劑的混凝土，溫度高氣泡易揮發(fā)，降低其含氣量，且變得不穩(wěn)定，空氣量難于控制，使混凝土坍落度的控制變得較為困難。

由于夏季溫度高，水泥水化反應(yīng)加快，混凝土凝結(jié)較快，施工操作時(shí)間變短，易因搗固不良而造成蜂窩、麻面以及“冷縫”等質(zhì)量問題。

為此，針對混凝土夏季施工特點(diǎn)和諸多不利因素，應(yīng)采取必要的防護(hù)措施，以保證混凝土的澆筑質(zhì)量。

3 混凝土夏季施工控制措施

炎熱夏季澆筑混凝土，易加速水化反應(yīng)，對混凝土拌制、運(yùn)送、澆搗都有不利的一面。因而需要采取有效控制措施來保證混凝土的澆筑質(zhì)量。

箱梁預(yù)制混凝土施工控制要點(diǎn)如下:(1)混凝土入模溫度不大于30℃，混凝土入模前模板和鋼筋溫度不大于35℃;(2)梁體混凝土內(nèi)部溫度與表面溫度、表面溫度與環(huán)境溫度之差不宜大于15℃，養(yǎng)護(hù)期間梁體混凝土內(nèi)部溫度不宜超過60℃，最高不得大于65℃;(3)箱梁拆模時(shí)混凝土芯部與表面、表面與環(huán)境溫度之差不大于15℃，腹板內(nèi)側(cè)與外側(cè)混凝土之間溫差不大于15℃，且混凝土內(nèi)部開始降溫前不得拆模。

3.1 控制夏季混凝土最佳澆筑時(shí)間

盡量安排在早晚施工，避開中午炎熱天氣施工，以此控制混凝土內(nèi)外溫差。同時(shí)澆筑時(shí)間不宜超過6 h。

3.2 估算混凝土拌合料溫度，切實(shí)采取有效降溫措施

根據(jù)原料溫度推算拌合后混凝土的溫度可按下式計(jì)算:

式中:T為混凝土拌合物的出料溫度(℃);S為固體材料(水泥及骨料)的平均比熱，取0.2;Wa為骨料重量(kg);Ta為骨料溫度(℃);Wc為水泥重量(kg);Tc為水泥溫度(℃);Wt為骨料表面含水量(kg);Tt為骨料表面水溫度(℃);Wm為混凝土拌合用水量(kg);Tm為混凝土拌合用水溫度(℃)。

知，就是在全班完成規(guī)定任務(wù)之后，讓學(xué)生知道自學(xué)結(jié)果，肯定正確，糾正錯(cuò)誤。教師抓住教材的重點(diǎn)、難點(diǎn)加以點(diǎn)撥，起到畫龍點(diǎn)睛作用。

上式估算出的溫度，未考慮水泥水化熱和攪拌過程中機(jī)械能轉(zhuǎn)化為熱能的影響，得出的溫度比實(shí)際出料溫度要低一些。

由上式看出，要降低混凝土拌合料的溫度，首先應(yīng)降低原材料的溫度，特別是降低比熱最大的水和用量最多的骨料的溫度。為了保證混凝土入模溫度不大于30℃，對混凝土所用各種原材料必須加設(shè)防曬措施，具體為:

(1)在粗細(xì)骨料存放料倉處設(shè)封閉式遮陽遮雨棚，保證原材料在存放過程中不受陽光直射，防止溫度過高;對拌合站下料斗及輸送皮帶處設(shè)置遮陽封閉措施，保證粗細(xì)骨料在上料過程中的溫度不至過高。

(2)拌至混凝土所用外加劑采取集中存放，設(shè)置遮陽遮雨措施，避免暴曬，以保證外加劑的工作性能和混凝土的拌合溫度。

(3)拌合用水采用加冰塊的降溫措施，購冰塊加入拌合站蓄水池，保證拌合用水入機(jī)溫度不大于15℃。同時(shí)，提前準(zhǔn)備夏季施工配合比，減小混凝土水化熱。并且合理組織運(yùn)輸設(shè)備，保證道路暢通，減少混凝土運(yùn)輸距離和時(shí)間。罐車及輸送管道要覆蓋濕布。

3.3 采取措施控制夏季施工混凝土坍落度

在夏季高溫條件下，混凝土的可操作性能有所降低，其中坍落度損失是比較明顯的。而引起坍落度損失原因雖多，但水分蒸發(fā)與長距離運(yùn)輸造成坍落度損失是主要的。因箱梁預(yù)制場靠近拌合樓，則運(yùn)輸中坍落度損失不是主要原因。如何降低拌合料及澆筑中的坍落度損失，其控制的主要措施有:(1)現(xiàn)場技術(shù)員、試驗(yàn)員加強(qiáng)現(xiàn)場旁站，對現(xiàn)場混凝土配制、拌合過程、骨料計(jì)量增加檢測力度，根據(jù)砂、石含水量及時(shí)調(diào)整施工配合比;(2)縮短澆筑時(shí)間，使其坍落度損失不低于原坍落度的90%;(3)改善和易性，以利振搗密實(shí)。

3.4 模板鋼筋溫度控制措施

在混凝土澆筑之前及時(shí)測定模板、鋼筋骨架溫度，保證模板、鋼筋骨架溫度在混凝土入模前不大于35℃。為了保證鋼筋骨架及模板的溫度不至過高，在頂板鋼筋骨架吊裝入模前，對底腹板鋼筋骨架和頂板鋼筋骨架分別采取加蓋遮陽棚的防曬措施。當(dāng)頂板鋼筋吊入模板后，用自制遮雨遮陽棚架遮蓋于模板頂，防止模板、鋼筋骨架遭受陽光直射。當(dāng)采用遮陽棚不能滿足要求時(shí)，采取在模板外側(cè)面噴灑冷卻水的降溫措施保證模板溫度不超標(biāo)。

在鋼筋存放、鋼筋半成品加工、半成品存放、鋼筋綁扎過程中，采用遮雨遮陽棚。保證各個(gè)工序盡量避免太陽直射，保證鋼筋骨架入模溫度，進(jìn)而保證鋼筋骨架在混凝土入模前溫度不大于35℃。

3.5 加強(qiáng)混凝土養(yǎng)護(hù)工作

澆筑后用土工布覆蓋適時(shí)灑水養(yǎng)護(hù)，避免暴曬，建立專人養(yǎng)護(hù)。箱梁預(yù)制養(yǎng)生控制方法:(1)先脫內(nèi)模從內(nèi)腔和頂面養(yǎng)護(hù);(2)初張后提梁移至存梁區(qū)，頂面覆蓋土工布灑水養(yǎng)護(hù)，內(nèi)外腔、梁端全部灑水養(yǎng)護(hù)。養(yǎng)護(hù)周期不小于14 d，使混凝土結(jié)構(gòu)逐漸干燥，這樣可以利用混凝土的徐變性能，對溫度及干縮應(yīng)力起到“卸荷”作用，避免裂縫的發(fā)生。

3.6 循環(huán)水降溫控制大型箱梁混凝土溫差方法

32 m箱梁梁體共設(shè)27個(gè)預(yù)應(yīng)力孔道(如圖1)。根據(jù)溫度場分布圖，水循環(huán)冷卻管利用每側(cè)腹板的N4、N5、N8、N9孔道進(jìn)行循環(huán)注水，以便于帶走混凝土的芯部較高的水化熱，降低混凝土芯部最高溫度及芯部與表層的溫差。循環(huán)用水水溫與梁體芯部之差不超過15℃。

3.6.1 管道設(shè)置

事先制作連接N4、N5、N8、N9管道的活動(dòng)軟管，軟管利用端模上或梁端上錨墊板的螺栓孔采用法蘭連接，在法蘭之下設(shè)橡膠密封墊，法蘭之后采用鋼管接頭接上橡膠軟管，管道直徑控制在30～50 mm，連接順序是從梁一端N9進(jìn)水，之后從另一端連接到N8孔道，之后依次連接N5和N4，最后被加熱的循環(huán)水從N4孔道排出。水流方向每12 h改變一次，以便于梁體的混凝土溫度的均勻控制。管件加工后要注意與端模和錨墊板的匹配，保證密閉性。

3.6.2 通水

夏季炎熱氣候，在箱梁澆筑后，混凝土?xí)?～10 h完成終凝。終凝之后，橡膠棒被撥出，立即利用孔道進(jìn)行降溫。這時(shí)要注意時(shí)間不宜太長，否則會(huì)導(dǎo)致梁體的混凝土水化比較充分，梁體溫度升高，控制水溫與梁體的溫度難度加大，可能會(huì)因溫度超差造成內(nèi)部裂縫。水流量及速度的控制要按流出水流的溫度進(jìn)行，如果水流出的溫度與流進(jìn)的溫差大于25℃，要加快水流速度，如果小于20℃，則要放緩水流速度。在循環(huán)水冷確時(shí)要注意測觀測溫度變化，總結(jié)溫度變化的曲線，以便控制水流的大小。循環(huán)水流出后用軟管接到梁體頂面及內(nèi)腔，進(jìn)行表面的灑水養(yǎng)護(hù)。

3.6.3 停止冷卻時(shí)間的確定

在水冷卻的同時(shí)密切注意測溫曲線的變化，當(dāng)梁體芯部溫度出現(xiàn)明顯的下降趨勢時(shí)，則可以停止循環(huán)水冷卻，撤掉冷卻水管。

3.6.4 后續(xù)工序的開展

利用倒虹吸的原理，將軟管伸入到梁體中部管道最低處，將大部分水吸出后，再用單根鋼絞線捆扎棉布從孔道一端拖至另一端，之后再用空壓機(jī)進(jìn)行吹孔，以便清出孔道中積水。清孔后進(jìn)行穿束等工作，并及時(shí)進(jìn)行預(yù)初張拉。

3.6.5 效果

新鄉(xiāng)梁場在采用循環(huán)水降溫的措施后，梁體的芯部溫度控制在55℃～60℃之間，梁體芯部最高溫度降低了7℃～9℃，同時(shí)梁體芯部與表面、表面與環(huán)境的溫差減少了7℃～9℃，有效地改善了箱梁的溫差情況，對箱梁防止溫度裂縫起到了很好的作用。

圖1 梁體預(yù)應(yīng)力孔道布置圖

4 夏季箱梁預(yù)制施工控制效果

根據(jù)夏季混凝土施工特點(diǎn)和要求，加強(qiáng)對質(zhì)量監(jiān)控力度，把好工程質(zhì)量關(guān):一是材料關(guān);二是工序關(guān);三是檢測關(guān);四是中間交驗(yàn)關(guān)。

通過對表1統(tǒng)計(jì)的結(jié)果，在夏季7、8月預(yù)制的箱梁現(xiàn)在獲得了較好的內(nèi)在質(zhì)量，混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度C50，箱梁混凝土強(qiáng)度都在58.5～65.9 MPa，混凝土設(shè)計(jì)彈模為35.5 GPa，箱梁混凝土彈模都在43.2～47.3 GPa。預(yù)制箱梁外觀平整密實(shí)光潔，無砂眼氣泡裂紋，未產(chǎn)生“冷縫”、“塑性裂縫”和“干縮裂縫”，得到了較好的控制效果。

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［2］新建時(shí)速300～350 km客運(yùn)專線鐵路設(shè)計(jì)暫行規(guī)定［S］．北京:中國鐵道出版社，2007

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［4］趙文亭，蔡建成．高性能混凝土的研制和應(yīng)用［J］．海河水利，1997(3)∶61－63

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