羅清波
【摘 ?要】針對(duì)四川宜賓某特大橋承臺(tái)工程量大、混凝土強(qiáng)度高、絕熱溫升高、低溫期施工且澆筑時(shí)間長(zhǎng)的情況,制定了系列溫度控制措施,并結(jié)合Midas Civil程序?qū)ζ涞乃療岱治龀晒?,?yōu)化補(bǔ)充了溫度控制方案,為類似工程的施工提供參考。
【關(guān)鍵詞】鹽坪壩長(zhǎng)江大橋;大體積混凝土;水化熱;溫度控制
前言
大體積混凝土的裂縫控制問題是一項(xiàng)國際性的技術(shù)難題。大體積混凝土常常由于內(nèi)外溫差過大產(chǎn)生的溫度應(yīng)力,導(dǎo)致其表面開裂。為保證大體積混凝土施工質(zhì)量,避免產(chǎn)生溫差裂縫,確保橋梁的使用壽命和安全,必須制定切實(shí)可行的溫度控制方案以確保施工質(zhì)量[1~5]。本文結(jié)合四川宜賓某大型承臺(tái)的施工,提出了一系列的溫度控制措施,并結(jié)合Midas Civil對(duì)其的水化熱分析結(jié)果,進(jìn)行了優(yōu)化。
1 工程概況
該工程橋墩承臺(tái)為矩形,承臺(tái)順橋向長(zhǎng)度25.6m,橫橋向長(zhǎng)度42.6m,高度6m,承臺(tái)四角為半徑2m的圓弧倒角,總計(jì)澆筑C40混凝土約7000m3。該承臺(tái)無論從哪方面看,都屬于大體積混凝土工程,其體積超大,溫度控制難度極大,擬采用一系列溫度控制措施保證施工質(zhì)量。
2 溫度控制指標(biāo)
根據(jù)《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》(JTGT F50-2011)的相關(guān)規(guī)定,綜合參考其他相關(guān)規(guī)范及類似工程的施工經(jīng)驗(yàn),該工程對(duì)混凝土入模溫度的控制為:≥5℃且≤28℃,混凝土在入模溫度基礎(chǔ)上實(shí)際溫升值不大于50℃,且內(nèi)部最高溫度不應(yīng)超過75℃,內(nèi)表溫差控制在25℃以內(nèi)。
3.溫度控制方案
大體積混凝土溫控是對(duì)混凝土質(zhì)量的全面控制。為達(dá)到溫控標(biāo)準(zhǔn)的要求,采取了一系列溫控措施進(jìn)行有效監(jiān)控,落實(shí)到混凝土的質(zhì)量控制,澆筑溫度的控制,混凝土拌和、運(yùn)輸、澆筑、振搗到通水、養(yǎng)護(hù)及保溫每一施工環(huán)節(jié)[6~8]。
3.1 原材料選擇
根據(jù)最大限度降低混凝土水化熱量及釋放速度的原則,在混凝土的原材料選用方面,采取了以下措施:選用中低水化熱品種的水泥、降低水泥的用量、摻加I級(jí)粉煤灰、優(yōu)選粗細(xì)骨料及摻入超緩凝型聚羧酸高性能減水劑、控制拌合水溫等措施,最終確定為水泥:粉煤灰:砂:碎石:水:減水劑=247kg:165kg:738kg:1108kg:144kg:3.075kg如表1的配合比。
3.2 施工措施
3.2.1 分層澆筑
該承臺(tái)分成3m+3m兩次澆筑。每層澆筑時(shí)采用整體式水平分層連續(xù)澆筑,每層澆筑厚度控制在30cm~50cm范圍。并在施工中,根據(jù)拌合站生產(chǎn)能力和現(xiàn)場(chǎng)泵送、澆筑能力,確定每層混凝土的最適宜澆筑層厚,以盡量縮短層間間隔時(shí)間,確保在下層混凝土能充分塑化之前完成上層混凝土的覆蓋澆筑完成。
3.2.2 布置冷卻水管
按照分2層的澆筑方案,采用Midas Civil 軟件的混凝土水化熱分析模塊進(jìn)行無冷卻水管溫度應(yīng)力場(chǎng)分析后,發(fā)現(xiàn)承臺(tái)第一澆筑層和第二澆筑層均在澆筑后2d的時(shí)候結(jié)構(gòu)內(nèi)部的溫度達(dá)到最高溫,并在2d~7d始終保持在54~56℃,而表面最低溫度保持在20℃,結(jié)構(gòu)內(nèi)表最大溫差達(dá)到了36℃,大于25℃,不滿足溫度控制指標(biāo)的要求,需設(shè)置冷卻水管。
參照以往類似工程及實(shí)際施工經(jīng)驗(yàn),在滿足溫度控制要求的前提下盡量少設(shè)冷卻水管數(shù)量,初步擬定每一澆筑層設(shè)置3層冷卻水管,水平及豎直間距均為100cm。每根冷卻水管長(zhǎng)度不超過200m,冷卻水溫18℃,流量3.0m3/h,擬定在混凝土澆筑后12h開始通以冷卻水。采用Midas Civil 軟件對(duì)擬定的冷卻水管方案進(jìn)行分析,各層混凝土澆筑中心點(diǎn)、表面點(diǎn)溫度及應(yīng)力時(shí)程曲線如圖1、圖2和圖3、圖4,各層混凝土內(nèi)部最高溫度和最大內(nèi)表溫差見表1。通過分析可以發(fā)現(xiàn),添加三層冷卻水管,混凝土內(nèi)部最高溫度降低了10℃左右,最大內(nèi)表溫差為22.2℃,小于25℃,符合規(guī)范要求,該方案可行,同時(shí)也發(fā)現(xiàn)后期混凝土內(nèi)部溫度下降速度過快,在施工過程中應(yīng)根據(jù)溫度監(jiān)測(cè)結(jié)果,降低冷卻水的速率或停止部分冷卻水管。
3.3 養(yǎng)護(hù)措施
對(duì)于結(jié)構(gòu)側(cè)面,拆模前,帶模養(yǎng)護(hù),并覆蓋保溫層+防雨布,拆模后有條件回填的情況下盡快回填,不能及時(shí)回填的拆模后覆蓋塑料薄膜保濕,并覆蓋保溫層保溫,養(yǎng)護(hù)時(shí)間不小于14d。對(duì)于分層面,鑿毛后覆蓋薄膜+保溫層,養(yǎng)護(hù)至上層澆筑為止。對(duì)于永久暴露的表面,邊收面邊覆蓋塑料薄膜,初凝后覆蓋保溫層,養(yǎng)護(hù)時(shí)間不小于14d。
4 溫度監(jiān)測(cè)
為檢驗(yàn)施工質(zhì)量和溫控效果,掌握溫控信息,以便及時(shí)調(diào)整和改進(jìn)溫控措施,做到信息化施工,需對(duì)混凝土進(jìn)行溫度監(jiān)測(cè)。溫度檢測(cè)儀采用智能化數(shù)字多回路溫度巡檢儀,溫度傳感器為熱敏電阻傳感器。每層測(cè)點(diǎn)的布置如圖5。
5.結(jié)論
本文針對(duì)四川宜賓某承臺(tái)大體積混凝土水化熱問題提出了相應(yīng)的溫度控制方案,并采用有限元軟件對(duì)溫度控制中冷卻水管的布置進(jìn)行了理論分析,對(duì)比了采取溫控措施后混凝土內(nèi)表溫度的變化,結(jié)果表明,采用優(yōu)選低中熱類硅酸鹽水泥、優(yōu)化配合比、分層施工、布置冷卻水管及正確的養(yǎng)護(hù)措施的聯(lián)合溫控措施,并結(jié)合有限元軟件模擬實(shí)際施工情況,是能夠確保超大體積的混凝土施工結(jié)果合規(guī)的一種途徑。
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(作者單位:四川國禹建設(shè)有限公司)