浅析十天高速大体积混凝土的施工技术

史江涛

近年来,随着桥梁施工行业的迅猛发展,大体积混凝土得到了越来越广泛的应用,如混凝土大坝、高层建筑的地下室混凝土底板都是用大体积混凝土浇筑而成的。但在施工和使用过程中,有关因出现裂缝而影响工程的质量甚至导致结构垮塌的事故也时有发生,所以合理选择施工材料、优化混凝土配合比以及控制混凝土的出机温度及浇筑温度都是非常重要的。

1 工程概况

十堰—天水高速公路连接鄂、陕、甘三省和福银、包茂、京昆、连霍四条国家高速公路,是我国中南与西北地区的重要通道之一,也是陕西省构筑“承东启西、连接南北、覆盖全省、通达四邻”高速公路网的重要组成部分。

十天高速公路A-C03标段位于汉江左岸的高级阶地,汉江大桥建设具有深水基础施工、主桥悬臂灌注、承台大体积混凝土施工等难点。同时,受汉江水面宽、河水深、墩身高度的影响,施工中需完成数量较大的便桥、水上施工平台、塔吊等大型临建工程。另外由于桥梁施工的特点,受降雨、涨水等自然因素影响也较大,大毛坡隧道围岩差,这些都使施工面临着重重困难。

2 施工措施

掺加高效减水剂和粉煤灰降低水泥用量与用水量,减少水化热,粗骨料选用5 mm～31.5 mm碎石,可减少用水量,混凝土的收缩和泌水随之减少。细骨料采用细度模数在3.15左右的中粗砂,可使每立方米混凝土减少用水量20kg～25 kg,水泥相应也减少28 kg～35 kg,从而降低混凝土的干缩。京沪高速铁路设计为高性能混凝土,为解决这一问题提供了方便。

3 混凝土配合比的确定与优化

通过试验室进行多种配合比的试验和研究,选用最佳配合比作为混凝土的施工配合比,最佳配合比应满足以下要求:

1)混凝土的初凝时间不少于6 h。2)混凝土的砂率控制在35%～40%。3)混凝土中的最大氯离子含量为0.06%。4)混凝土中的最大碱含量为3.0kg/m3。5)水泥中铝酸三钙含量小于8%。

4 控制混凝土的出机温度及浇筑温度

对混凝土出机温度影响最大的是碎石和水的温度,其次是砂子的温度,水泥温度影响最小。因此降低砂、石温度是最有效的办法。在大堆料场搭设凉棚,避免太阳直晒砂、碎石,并对碎石进行洒水降温。

控制浇筑温度:由于浇筑时间是在9月份,室外温度平均25℃。现场浇筑时间放在了晚上,现场环境温度为20℃,由混凝土浇筑温度计算式:Tp=To+(Ta-To)×(θ1+θ2+θ3+…+θn)。其中,Tp为混凝土浇筑温度;To为混凝土搅拌温度;Ta为混凝土运输和浇筑时的室外温度;θ1+θ2+θ3+…+θn为温度损失系数,按以下规定:混凝土装卸和运转,每次θ=0.032,混凝土运输时,θ=At,t为运输时间,搅拌运输 A=0.0042,浇筑过程中,θ=0.003t,t为浇筑时间,可知,出机温度和浇筑温度相差不大。施工中只需对混凝土泵管外包麻袋经常浇水,就会降低泵管温度升高对混凝土温度的影响。

5 混凝土施工

承台浇筑均采用泵送,在能保证泵送的前提下,尽可能降低坍落度。因此坍落度控制在晴天高温时170mm～200mm,阴雨或夜间160mm～180mm。浇筑时泵管接至承台钢筋顶面,用软串筒直接下料,两台运输泵从两边向中间层层推进,分层厚度30cm,采用插入式振捣器随浇筑对混凝土逐排振捣。

5.1 混凝土的养护

大体积混凝土的养护是一项关键工作,必须切实做好。养护主要是保持适宜温度和湿度条件。混凝土的保湿措施常常也起保湿的效果。从温度应力的观点出发,保温的目的有两个:其一,减少混凝土表面的热扩散,减小混凝土表面的温度梯度,防止产生表面裂缝。其二,延长散热时间,充分发挥混凝土强度的潜力和材料松弛特性,使平均温度差对混凝土产生的应力小于混凝土抗拉强度,防止产生贯穿性裂缝。保湿的作用是使混凝土不因脱水而产生干缩性裂缝。在实际施工中,混凝土浇筑完成后,在侧模外严密的挂两层土工布,并放置50L的水桶两个,布设渗水管使土工布长期湿润。测温结果表明,用此养护方式后,内外温差可达到7.5℃～12.5℃,混凝土表面芯部温差可达8℃～14℃,对防止混凝土开裂发挥了较大的作用。

5.2 拆模时间

一般认为,混凝土终凝后即可拆模。混凝土拆模时,混凝土的温差不超过20℃(其温差应包括表面温度、中心温度和外界气温之间的温差)。对于厚度较大的混凝土监控结果表明,混凝土中心在浇筑后20h～30h即可达到最高温度,如此时拆模,可能会使混凝土内外温差大于20℃,开裂的可能性大增。应采取钢模外保湿,同时延长拆模时间0.5 d～1 d。选择在温度适宜的时候快速拆模,减少暴露时间,如出现急剧降温,可能会出现裂缝,因此决定在拆模后立即进行基坑回填,以达到恒定保温的效果。

6 结语

大体积混凝土产生裂缝是由多种原因造成的,在大体积混凝土施工中,合理选择施工材料,优化混凝土配合比,优化混凝土的供应,采用科学的施工方法,严格施工管理,加强大体积混凝土养护,就可以降低混凝土温度应力和提高混凝土本身抗拉性能,保证工程质量。

通过本工程的实践,证明这些措施是十分有效的,只有这样才能最大限度地控制温度,防止温度应力裂缝的出现。

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