某大桥主桥承台大体积混凝土施工温度控制

雷明深

(中铁二局机械筑路工程有限公司,四川成都 610031)

1 工程概况

大店河大桥全长 738m,为河南济邵高速公路的控制性工程,引桥为 16跨 30m箱梁,主桥上部结构为(66+120+66)m预应力混凝土连续刚构,下部结构为矩形薄壁墩,墩高79m,承台为长方体,结构尺寸为(15×9.2×5)m,每个承台C30混凝土数量为 690m3。

大体积混凝土在施工过程中,由于水泥水化热、外界气温、其它约束条件及混凝土收缩变形的影响,若处理不当,将会产生温度裂缝。

2 温度控制措施

2.1 原材料选择和配合比设计

选择水化热较低的普通硅酸盐水泥,同时掺加济源电厂Ⅱ级粉煤灰降低水泥用量及黄河UNF-2C高效减水剂,以改善混凝土性能节约水泥、降低水灰比。选用级配连续的粗骨料,细骨料采用中砂。选择最佳混凝土配合比以减少水泥用量,降低水化热峰值。坍落度可根据现场泵送情况选择较小坍落度,以利减少收缩裂纹的产生。混凝土配合比,见表1。

2.2 冷却水管布设

在浇筑过程中使用冷却水,可以降低初期由于水泥水化热所形成的高温,养护期间使用冷却水,可以控制浇筑混凝土内外温差。冷却管布设见图 1所示。冷却管采用 50钢管,利用地下水作为冷却水。

每层循环散热管各设置一个进出水水箱,每个水箱容量不小于 1.5m3,管内冷却水保持一定的流速,每层水管通道流量大于 1.5m3/h,使承台内部混凝土水化热均匀及时散出,以控制承台混凝土内外温差。设置散热管的该层混凝土自灌注时起,冷却管内须立即通入冷却水。采用两台水泵抽取地下水,通水 24h要换一次进出口,连续通水不少于 10 d。

2.3 混凝土原材料的预降温

拌和用水可采用加冰块的办法,以降低混凝土的入模温度。

2.4 养护时温度控制

采用内降外保的方法,同时控制拆模时间,拆模后侧面用挂麻袋或黑心棉淋水养护。

2.5 温度控制原则

利用实测温度通过计算的方法来预防混凝土开裂,十分繁琐。根据国内外大体积混凝土温度观测及科研成果,拟定以下温度控制原则。

(1)混凝土中心最高温度 Tmax与表面下 10 cm处 Tb之差(Tmax-Tb)<25℃;

(2)混凝土表面下 10 cm处温度 Tb与室外温度 Tq之差(Tb-Tq)<25℃;

(3)混凝土中心最高温度 Tmax与冷却水管周围 5 cm处温度 Tc之差(Tmax-Tc)<25℃;

3 主桥承台温度测量及控制

为了更准确有效地进行温度控制,必须掌握大体积混凝土浇筑过程后的温度场变化规律,这取决于温度监控手段是否准确、可靠。

3.1 温度测试方法

在大店河大桥主桥承台大体积混凝土施工中,采取在承台混凝土中埋设 K型(NiCr-NiAl)测温传感器、在外部用DM 6902数字温度仪直接读数的方法,根据电阻与温度间的相互关系,通过电阻而知相应电阻之间的温度值,为了提高测试过程中抗外界电磁场的干扰能力,热敏电阻一般采用屏蔽导线相连。测试传感器在埋设时忌与钢筋接触。混凝土覆盖传感器后开始测温。升温阶段每 2 h测一次,降温阶段测试时间为 4～8h,与此同时,用温度计测试并记录相对应的气温,混凝土浇筑温度,冷却水管进出水温度。

3.2 温度测点布置

测点布置:(1)通过在中心竖轴布置一组测点,找出最大升温点;(2)在距承台顶表面 10 cm和侧面附近布置两组测温点了解外界气温对混凝土温度的影响,以指导养护和拆模;(3)在冷却水管之间和竖直方向布置两组测温点,了解冷却水管的影响范围,据此调节冷却水管的横向和纵向间距,以及控制冷却水管和混凝土之间的温差。本桥的温度测试主要是对混凝土的实际温度进行控制,防止混凝土开裂,因此测点布置较多,如图 1所示:距承台底 1 m、2.5m、4.8m的位置布置三组温度感应器。平面位置布设15个测温点。

图1 承台冷却管及测温传感器布置

3.3 温度变化曲线

每一测点当混凝土浇筑至其完全覆盖后开始观测,升温期间每 2h测一次,同时记录大气温度、进出水管的温度进行观测记录结果,据此作出各测点的温度-时间曲线,详见图2～图 5。

图2 混凝土中心最高温度与表面温度随时间变化曲线图

注:上条曲线为混凝土中心最高温度,下线为混凝土表面温度

图3 混凝土表面温度与室外气温随时间变化曲线图

注:上条曲线为混凝土表面温度,下线为室外气温温度

图4 中心温度与冷却管附近混凝土温度变化曲线图

图5 进水与出水温度随时间变化曲线

3.4 测温数据分析

通过对大店河大桥 6#、7#墩承台大体积混凝土浇筑对温度测量及收集的大量原始数据,对承台大体积混凝土温度场的分布和变化规律进行总结及所采取的温度控制措施有了一定的了解。通过分析,得出以下几点结论和建议。

(1)从上述曲线变化来看,差值基本小于 25℃;表明实际施工的温度控制措施满足温度控制的原则要求;

(2)浇筑时最高温度出现在中心竖轴中间偏下位置,所以冷却水管的布置应控制在最高温度所在的平面上。

(3)混凝土顶面温度和侧面温度受到外界气温的影响最大,且顶面与侧面温度基本一致,因此养护和保温要及时,混凝土表面覆盖的麻袋和黑心棉要及时并不断混凝土淋水养护。

(4)分析冷却水管与测温点间距可以得出冷却水管的影响范围,从而确定冷却水管的间距以 1m左右为宜。

大店河大桥主桥承台大体积混凝土的施工,由于严格执行温度控制措施,使得大体积承台未出现贯通裂纹,达到设计和施工规范要求,证明所制定的温控措施是成功的。

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[2]王崇旭.海沧大桥锚碇大体积混凝土施工技术介绍[C]∥中国公路学会桥梁和结构工程学会桥梁学术讨论会论文集,1998

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