芒稻河特大橋大體積混凝土施工技術(shù)

周金霞

（中鐵十五局集團(tuán)有限公司，江蘇　南京　21000）

芒稻河特大橋大體積混凝土施工技術(shù)

周金霞

（中鐵十五局集團(tuán)有限公司，江蘇南京21000）

大體積混凝土內(nèi)外溫差過大會(huì)引起溫度裂縫，嚴(yán)重影響混凝土結(jié)構(gòu)安全。通過嚴(yán)格選材、合理配置混凝土配合比，強(qiáng)化混凝土施工過程的混凝土拌制、運(yùn)輸、澆注、振搗、內(nèi)部降溫以及成品養(yǎng)護(hù)等措施，有效解決了大體積混凝土溫度裂縫隱患，保證了橋梁結(jié)構(gòu)工程質(zhì)量。

原材料選用；配合比設(shè)計(jì)；施工方案；裂縫控制；養(yǎng)護(hù)措施

1　工程概況

芒稻河特大橋起訖里程為K8+285.460～K9+558.860，全長(zhǎng)1273.40m，中心里程為K8+908.66。主橋上部結(jié)構(gòu)為65+110+65m變截面預(yù)應(yīng)力砼連續(xù)箱梁，采用單箱單室截面，單箱底寬8.5m，兩側(cè)懸臂長(zhǎng)4.2m，全寬16.9m，為雙線特大橋。主墩承臺(tái)混凝土方量約2800m3，混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)C30。

2　大體積混凝土簡(jiǎn)述

大體積混凝土，是指混凝土結(jié)構(gòu)物實(shí)體最小邊長(zhǎng)尺寸≥1m的部位所用的混凝土，大體積混凝土即為體積較大又就地澆筑、成型、養(yǎng)護(hù)的混凝土。大體積混凝土結(jié)構(gòu)如大壩、反應(yīng)堆體、高層建筑深基礎(chǔ)底板及其他重力底座結(jié)構(gòu)物。大體積混凝土施工難點(diǎn)在于水泥水化熱釋放比較集中，從而混凝土內(nèi)外溫差會(huì)較大，混凝土極易產(chǎn)生溫度裂縫，嚴(yán)重影響橋梁結(jié)構(gòu)安全和正常使用。

3　大體積混凝土配合比

由于在大體積混凝土施工過程中，普通硅酸鹽水泥為中熱性水泥，水化熱值偏高，容易提高混凝土溫度，導(dǎo)致內(nèi)外溫差偏大，則容易產(chǎn)生溫差裂縫。針對(duì)以上問題我們?cè)谕饧觿┖蛽胶狭系膿搅可献髁艘环芯俊Ｊ紫然炷劣盟繙p少，提高混凝土振實(shí)的密實(shí)性，降低混凝土的自身收縮性能；其次選用優(yōu)質(zhì)外加劑，適當(dāng)減少水泥用量，從而降低水化熱總量；第三，延緩混凝土凝結(jié)時(shí)間，延遲高溫峰值的出現(xiàn)時(shí)間。

故混凝土配合比設(shè)計(jì)中，外加劑選用江蘇博特SBTJM-9泵送砼高效減水劑（它是一種具有緩凝、早強(qiáng)和泵送功能的高效減水劑），摻入量為0.9％；粉煤灰摻量為25％，混凝土初凝時(shí)間為12小時(shí)35分。既可以推遲混凝土水化熱峰值的發(fā)展，又同時(shí)推遲水化熱放熱高峰時(shí)間。避免因水化熱造成的裂縫。

3.1水泥

采用揚(yáng)州亞東水泥有限公司生產(chǎn)的P.O42.5水泥。水泥的細(xì)度、標(biāo)準(zhǔn)稠度、凝結(jié)時(shí)間、安定性、膠砂強(qiáng)度實(shí)測(cè)值均滿足規(guī)范要求。

3.2粗集料

采用安徽馬鞍山連續(xù)技配粗集料，降底混凝土的干縮和溫升。但主要考慮到泵送混凝土和易性的要求，及結(jié)構(gòu)物布筋較密因素。實(shí)際選用了16～31.5mm摻量70％及5～16mm摻量30％兩種碎石進(jìn)行摻配，滿足混凝土可泵性和流動(dòng)性。

3.3細(xì)骨料

采用江西贛江中砂，細(xì)度模數(shù)2.8，含泥量0.5％；其性能檢驗(yàn)指標(biāo)符合規(guī)范要求。

3.4摻和料

采用揚(yáng)州二電Ⅱ級(jí)粉煤灰，其品質(zhì)檢驗(yàn)指標(biāo)符合規(guī)范要求。既超量替代部分水泥從而降底混凝土水化熱，又可以改善混凝土拌合物工作性和可泵性，確定摻量為25％。

3.5外加劑

采用江蘇博特SBTJM-9緩凝泵送砼高效減水劑。其品質(zhì)檢驗(yàn)指標(biāo)符合規(guī)范要求，摻入量為0.9％。

4　混凝土控制要點(diǎn)

混凝土施工嚴(yán)格按照《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》（JTG/T F50-2011）大體積混凝土相關(guān)要求執(zhí)行，并特別注意以下方面：

4.1混凝土拌制配料前，各種衡器清計(jì)量部門進(jìn)行計(jì)量標(biāo)定，稱料誤差符合規(guī)范要求，各種原材料嚴(yán)格按確定的施工配合比拌制。

4.2水泥使用前充分冷卻，施工時(shí)水泥溫度＜40℃。粗、細(xì)集料從底部取料，避免表面暴曬料直接使用。延長(zhǎng)混凝土的攪拌時(shí)間，使各種材料充分拌合均勻，提高混凝土的和易性。混凝土澆注盡量選擇夜間施工，入模前的模板與鋼筋溫度以及附近的局部氣溫不超過40℃。當(dāng)氣溫高于入倉溫度時(shí)，加快運(yùn)輸和入倉速度，減少混凝土在運(yùn)輸和澆筑過程中的溫度回升，混凝土運(yùn)輸車經(jīng)常灑水降溫。

4.3混凝土拌合物坍落度控制在160±20mm為宜，縮短混凝土運(yùn)輸時(shí)間，盡量減小坍落度損失。

5　大體積混凝土施工組織

5.1混凝土組織

本工程混凝土供應(yīng)采取現(xiàn)場(chǎng)混凝土攪拌站現(xiàn)場(chǎng)拌制，兩臺(tái)2000L強(qiáng)制式攪拌機(jī)組成。平均每1.3m3攪拌時(shí)間為60S計(jì)，1小時(shí)能出80m3混凝土。混凝土運(yùn)輸車5輛，每輛裝料7.8m3。滿足施工需要，扣除機(jī)械故障及混凝土罐車倒運(yùn)時(shí)間，每小時(shí)實(shí)際能澆筑混凝土大約50m3左右。

5.2混凝土澆筑方案

芒稻河特大橋主墩承臺(tái)為大體積混凝土，為了防止混凝土開裂，選用低水化熱的水泥品種，盡量減少拌合物用水量，在施工工藝上進(jìn)行優(yōu)化，即“薄層澆筑，連續(xù)推進(jìn)；及時(shí)通水冷卻降低混凝土內(nèi)外溫差”。混凝土澆筑應(yīng)水平分層澆筑，每層澆筑厚度不大于30cm，同時(shí)應(yīng)在下層混凝土初凝或能重塑前澆筑完上層混凝土，混凝土澆筑順序由上游至下游再由下游至上游往復(fù)循環(huán)澆筑。

在最下邊一層冷卻管被混凝土覆蓋以后，即進(jìn)行該層冷卻管連續(xù)通水，以后類同。混凝土澆筑完成定漿后應(yīng)即時(shí)用濕草袋覆蓋保溫、養(yǎng)護(hù)。混凝土養(yǎng)護(hù)和冷卻水循環(huán)24h監(jiān)控，監(jiān)控期限以大體積混凝土體內(nèi)外溫差不大于25度為止，同時(shí)混凝土養(yǎng)護(hù)時(shí)間不得小于7d。

5.3澆筑中注意以下問題

混凝土澆筑不應(yīng)留冷縫，保證澆筑的交接時(shí)間控制在初凝前。保證振搗密實(shí)，嚴(yán)格控制振搗時(shí)間，移動(dòng)距離和插入深度，嚴(yán)防漏振及過振。保證混凝土供應(yīng)，確保不留冷縫。

混凝土振搗要及時(shí)，同時(shí)不漏振，但也不能過振，防止離析。根據(jù)施工方案按時(shí)測(cè)試混凝土內(nèi)外溫差值，根據(jù)溫差值規(guī)定及時(shí)調(diào)整冷卻管水流速度。

6　大體積混凝土溫度裂縫控制措施

將大體積混凝土內(nèi)部大量水化熱迅速排至體外，有利于控制混凝土因內(nèi)外溫差產(chǎn)生的裂縫。本工程采用冷卻管循環(huán)導(dǎo)流體系鋼管-32-YB234-64黑鐵管，外徑42.25mm、壁厚3.25mm。綁扎在Φ25鋼筋上，混凝土在澆筑后5—6h采取間斷澆水措施和冷卻管道通水降溫，盡量的控制表面溫及混凝土內(nèi)部溫度差值。混凝土澆筑6小時(shí)后，安排專人每隔2小時(shí)進(jìn)行溫差檢測(cè)，冷卻管進(jìn)水口溫度測(cè)為22℃，冷卻管出水口溫度測(cè)為40℃。當(dāng)混凝土內(nèi)溫度升高與混凝土表面溫度相差200C時(shí)，通過加大水的流速，出水口流量視內(nèi)外溫差控制在10～20L/min，將水化熱迅速排出體外。當(dāng)外界氣溫較高時(shí)迅速灑水降溫，保證內(nèi)外溫差＜20℃ ，進(jìn)水口溫度及出水口溫度控制在＜10℃。避免混凝土因內(nèi)外溫差產(chǎn)生裂縫。實(shí)際工程期間出現(xiàn)過溫差＞20℃的情況，及時(shí)采取了冷卻管道通水降溫措施，此后溫差控制在20℃以內(nèi)。混凝土澆搗終凝后降溫保養(yǎng)，根據(jù)本區(qū)域氣溫，混凝土表面澆水、內(nèi)部采用冷卻管導(dǎo)水散溫系統(tǒng)即可。在養(yǎng)護(hù)期間，隨時(shí)檢測(cè)混凝土表面的干濕情況及溫差（內(nèi)表溫差達(dá)18℃時(shí)及時(shí)加大冷卻管道通水流速度，將內(nèi)、外溫差控制在20℃內(nèi)）。

7　溫度控制

7.1溫度理論計(jì)算

7.1.1混凝土拌合溫度

TC=∑TiWC/∑WC，式中：

C－混凝土拌合溫度（℃）；

W－混凝土組成材料量（kg）；

C－混凝土組成材料比熱［J/（㎏.K）］；

Ti－混凝土組成材料溫度（℃）；

比熱量見表1

表1　每m3混凝土組成材料物理性能指標(biāo)

7.1.2混凝土出罐溫度

攪拌站攪拌機(jī)為敞開式的，故T=TC=15℃

7.1.3現(xiàn)場(chǎng)混凝土澆筑溫度檢測(cè)平均值為：Tj=27℃

7.1.4混凝土內(nèi)部的最高溫度

Th－混凝土絕熱升值；

CO—每1M3混凝土水泥用量（Kg/m3）；

CC—混凝土熱比（0.96）；

e—常數(shù)（2.718）；

m—經(jīng)驗(yàn)系數(shù)（0.3；

t—3 天齡期（d）

3天時(shí)水化熱溫度最大，所以混凝土內(nèi)部溫度也在此時(shí)最高。經(jīng)計(jì)算：Tmax=27+33.24=60.24

7.2混凝土養(yǎng)護(hù)

混凝土養(yǎng)護(hù)采用兩臺(tái)1.5KW抽水泵，一臺(tái)作為養(yǎng)護(hù)使用置于雙壁鋼圍堰內(nèi)從冷卻管排出的散熱水中，散熱水溫度26℃。一臺(tái)置于雙壁鋼圍堰外河水中，河水溫度為21℃。當(dāng)時(shí)的自然氣溫是15～25℃，，混凝土的表面溫度35℃，混凝土內(nèi)部溫度60.3℃，內(nèi)外溫差25.3℃。進(jìn)水口溫度為21℃，出水口溫度為40℃，進(jìn)出水口溫差＞10℃。所以混凝土表面采用間段性澆水養(yǎng)護(hù)，混凝土內(nèi)部冷卻管只要加快流水速度，既可達(dá)到設(shè)計(jì)要求的內(nèi)外溫差＜20℃，進(jìn)出水口溫差＜10℃。

8　結(jié)語

芒稻河特大橋主墩承臺(tái)配合比設(shè)計(jì)通過嚴(yán)格的選材，科學(xué)試配，混凝土各方面性能就能得到預(yù)期的效果。混凝土施工配合比通過嚴(yán)格計(jì)量控制，就能滿足混凝土的各種性能指標(biāo)及設(shè)計(jì)強(qiáng)度。大體積混凝土內(nèi)外溫差施工前要經(jīng)過嚴(yán)密的驗(yàn)算，采用冷卻管導(dǎo)水散熱系統(tǒng)，選擇合理的養(yǎng)護(hù)方法，在施工過程中采取信息化監(jiān)控，內(nèi)外溫差控制在＜20℃以內(nèi)，出入水口溫差＜10℃，可以有效避免溫度裂縫，保證橋梁結(jié)構(gòu)安全和正常使用。

［1］閆小琳.橋梁承臺(tái)大體積混凝土施工技術(shù)［J］.交通世界（運(yùn)輸.車輛）.2015（Z1）.

U445.57

文章編號(hào)：1003-5168（2015）-12-0130-2