摘 要:重點(diǎn)介紹了松花江特大橋承臺(tái)大體積混凝土施工技術(shù)方案及實(shí)施工藝。
關(guān)鍵詞:松花江特大橋;承臺(tái);溫度控制
中圖分類(lèi)號(hào):U445 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:C 文章編號(hào):1008 - 3383 (2006) 11 - 0099 - 03
1 工程概況
松花江大橋主墩承臺(tái)尺寸為59. 5 m ×15 m ×5m ,混凝土標(biāo)號(hào)為C30 ,混凝土量為3 674. 5m3 ,屬于大體積混凝土。其施工期正值11 月份,此時(shí)黑龍江省日平均氣溫已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于5 ℃,早已進(jìn)入冬季施工階段。因此,在大橋主墩承臺(tái)施工時(shí)要重點(diǎn)考慮如何降低大體積混凝土內(nèi)部的最高溫升和提高混凝土外部的環(huán)境溫度,使其內(nèi)外溫差控制在25 ℃以?xún)?nèi),從而避免由于溫差過(guò)大而使混凝土產(chǎn)生溫度裂縫。針對(duì)大體積混凝土的施工特點(diǎn)并結(jié)合施工時(shí)的具體情況,采取了“內(nèi)降外保”的施工技術(shù)及先進(jìn)的溫度測(cè)控技術(shù)。
2 施工技術(shù)
2．1 “內(nèi)降”技術(shù)
所謂“內(nèi)降”,就是在保證混凝土強(qiáng)度及品質(zhì)的前提下通過(guò)降低水泥用量、加入外摻料和外摻劑、降低混凝土入模溫度,分層澆注、布設(shè)冷卻水管等措施來(lái)降低混凝土的內(nèi)部溫升。
(1) 混凝土原材料的選擇
?、偎噙x擇
水泥應(yīng)選用低水化熱水泥、我們選取了哈爾濱水泥廠的PO32. 5 水泥進(jìn)行了水化熱和強(qiáng)度實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)證明哈爾濱水泥廠的PO32. 5 水泥發(fā)熱量小、強(qiáng)度高,能夠滿(mǎn)足本橋大體積混凝土施工的技術(shù)要求。具體實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1 、表2 。
②粉煤灰選擇
在保證混凝土強(qiáng)度的情況下,大體積混凝土中摻入一定量的粉煤灰可以降低混凝土的早期水化熱提高混凝土的可泵性,我們選取了阿城熱電廠的一級(jí)增鈣粉煤灰進(jìn)行了實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明阿城熱電廠的一級(jí)增鈣粉煤灰的各項(xiàng)性能指標(biāo)均符合要求,可以在本工程中使用,實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖3 。
?、弁饧觿┻x擇
大體積混凝土中摻入一定量的緩凝劑,可以降低大體積混凝土早期的水化放熱速率、降低水泥水化過(guò)程中的放熱峰值,從而達(dá)到降低混凝土內(nèi)部溫升的目的。我們選取了黑龍江省寒地建筑科學(xué)院的LNC - 51 型外加劑進(jìn)行了實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,摻入LNC - 51 型外加劑混凝土具有特別好的流化效果和較小的坍落度損失。
④集料選擇
要求級(jí)配良好,質(zhì)地堅(jiān)硬,顆粒潔凈。細(xì)集料細(xì)度模數(shù)在2. 5～3. 0 之間,含泥量≤2 %;粗集料要求5～31. 5 mm 連續(xù)級(jí)配,含泥量≤1 %。
(2) 混凝土配合比設(shè)計(jì)
大體積混凝土配合比應(yīng)滿(mǎn)足設(shè)計(jì)標(biāo)號(hào)、泵送工藝性、低水化熱、緩凝等要求。根據(jù)大體混凝土施工的實(shí)際情況,我們選取水泥用量、粉煤灰用量、砂率、緩凝劑摻量四個(gè)因素進(jìn)行水平正交試驗(yàn),然后進(jìn)行極差分析、繪出影響因素與強(qiáng)度的關(guān)系曲線(xiàn),最后確定出施工配合比。
(3) 分層澆注
為了減少混凝土內(nèi)部的發(fā)熱量,降低溫升峰值,承臺(tái)大體積混凝土施工時(shí)采用分層澆注、設(shè)置水平工作縫的施工方法。第一次澆注3 m ,第二次澆注2 m。待第一次混凝土強(qiáng)度達(dá)到10 Mpa 以上進(jìn)行鑿毛處理?；炷羶?nèi)部溫度降到35 ℃以下后進(jìn)行第二次混凝土澆注,澆注時(shí)嚴(yán)格控制混凝土的入模溫度,保證第一、二層混凝土的溫差在25 ℃以?xún)?nèi),避免由于溫度梯度過(guò)大而造成混凝土銜接部位的裂縫。
(4) 布設(shè)冷卻水管在混凝土澆注前埋置5 層φ25 mm 冷卻水管,水平布置在混凝土不同層面內(nèi),層間距1. 0 m。管間距1. 2 m。當(dāng)混凝土澆筑至冷卻水管標(biāo)高后,立即通入冷卻水,利用循環(huán)水帶走混凝土內(nèi)部的部分熱量,從而有效降低混凝土水化熱最高峰值,減小混凝土內(nèi)外溫差造成的拉應(yīng)力,防止裂縫的形成。循環(huán)水要隨時(shí)調(diào)節(jié)水溫,保證循環(huán)過(guò)程中與混凝土內(nèi)部的溫差在20 ℃～25 ℃之間,流量控制在10～20 升P分,控制降溫速率,避免由于溫差過(guò)大和溫降過(guò)快而造成混凝土的內(nèi)部裂縫。
2．2 “外?！奔夹g(shù)
由于承臺(tái)施工正值11 月份,此時(shí)日平均氣溫已遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于5 ℃,早已進(jìn)入了冬季施工階段,施工時(shí)采用蒸氣鍋爐加熱,暖棚蓄熱的方法進(jìn)行保溫。棚內(nèi)設(shè)置蒸氣排管,內(nèi)通蒸氣進(jìn)行加熱。在承臺(tái)混凝土澆注完成、收漿后,用一層聚乙烯塑料和一層麻袋片覆蓋,進(jìn)行保水養(yǎng)生,從而保證混凝土強(qiáng)度的正常增長(zhǎng),降低混凝土的干縮應(yīng)力,防止混凝土表面裂縫的產(chǎn)生。隨著混凝土內(nèi)部溫度的升高,逐漸提高棚溫,使混凝土內(nèi)外溫差始終控制在25 ℃以?xún)?nèi)。在大體積混凝土養(yǎng)生過(guò)程中要密切關(guān)注混凝土的溫度變化,隨時(shí)調(diào)節(jié)棚溫,嚴(yán)格控制降溫速率在0. 9～1. 5℃之間,保證大體積混凝土的內(nèi)在質(zhì)量。
2．3 采用先進(jìn)的溫控技術(shù)
為了得到精確的測(cè)溫?cái)?shù)據(jù),掌握溫升與溫降規(guī)律,更好的指導(dǎo)施工,采用熱電偶和高精度的多功能多點(diǎn)溫度測(cè)試儀進(jìn)行全過(guò)程的溫度測(cè)控。
(1) 溫點(diǎn)布置
混凝土的內(nèi)外溫差是監(jiān)測(cè)大體積混凝土強(qiáng)度形成早期的內(nèi)部應(yīng)力最直接、最重要的參考數(shù)據(jù),因此,在大體積混凝土施工時(shí)采用高靈敏度的熱電偶埋置于承臺(tái)的不同層面作為測(cè)溫點(diǎn),每座承臺(tái)共計(jì)61 點(diǎn)。
(2) 測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)分析
2001 年11 月6 日和2001 年11 月17 日分別進(jìn)行了8 # 承臺(tái)第一、二層混凝土澆注,混凝土澆注持續(xù)時(shí)間分別為64 h 和44 h 。入模平均溫度分別為11 ℃和12 ℃。根據(jù)多功能多點(diǎn)測(cè)溫儀的記錄結(jié)果, 繪制出8 # 承臺(tái)混凝土B3 點(diǎn)的溫度變化曲線(xiàn)。
由溫度記錄結(jié)果及溫度變化曲線(xiàn)可以看出:
?、? # 承臺(tái)第一次混凝土澆注, 入模溫度11. 37 ℃,混凝土內(nèi)部最高溫度43. 36 ℃,最高溫升21. 99 ℃,達(dá)到時(shí)間114 h。出現(xiàn)在距底面2 m ,第55 個(gè)測(cè)溫點(diǎn)處。
②由混凝土底面向上第53、54、55、56 點(diǎn)溫度峰值分別為30. 36 ℃、42. 04 ℃、43. 36 ℃、27. 88 ℃,達(dá)到時(shí)間分別為140 h、126 h、114 h、94 h ,可以看出由混凝土底面向上溫度峰值逐漸增高,達(dá)到時(shí)間逐漸提前。但接近混凝土表面時(shí),溫度峰值突然下降,并且波動(dòng)較大,說(shuō)明混凝土表面溫度受外部環(huán)境溫度影響較大。
?、塾蓽囟惹€(xiàn)可以看出,混凝土內(nèi)部的降溫速率比混凝土表面要快,說(shuō)明冷卻管的降溫效果比較明顯。
3 結(jié) 論
實(shí)踐證明以上各項(xiàng)施工技術(shù)措施是行之有效的,經(jīng)業(yè)主、監(jiān)理、施工單位的共同努力,松花江特大橋主墩承臺(tái)大體積混凝土施工達(dá)到了預(yù)期效果,未產(chǎn)生溫度裂縫,強(qiáng)度達(dá)到了設(shè)計(jì)標(biāo)號(hào)。以上技術(shù)的成功采用,為今后類(lèi)似的大體積混凝土工程提供了詳實(shí)可靠的第一手資料。
