摘要:通過工程的施工實踐經(jīng)驗，對大體積混凝土施工的溫度控制從理論上進行了科學分析，提出了有效的控制措施，保證了施工質(zhì)量。

關(guān)鍵詞:承臺大體積混凝土 混凝土施工 溫度控制

0 引言

所謂“大體積混凝土”，我國行業(yè)標準JGJ55—2000是如下定義: “混凝土結(jié)構(gòu)實體最小尺寸不小于1m，或預(yù)計會因水泥水化熱引起混凝土內(nèi)外溫差過大而導(dǎo)致裂縫的混凝土。”

1 工程概況

京石客運專線永定河特大橋DK21+070—DK35+560段，承臺總數(shù)為442個，承臺最小尺寸為:11m*8m*2m，體積為176m3，標號為C30，屬于大體積混凝土。

2 大體積混凝土施工情況及測溫分析

施工過程中最主要是對水化熱與溫度峰值的控制。

2.1 溫控計算

2.1.1 計算條件 ①根據(jù)承臺結(jié)構(gòu)特點，取1/4進行計算;②基巖按強風化巖考慮，其彈性模量取25GPa;③砼按兩層澆筑，澆筑厚度分別為1m。

2.1.2 溫度場主要特征 砼澆筑后一般在3d后即達到溫度峰值，溫峰持續(xù)8h后溫度開始下降，初期降溫速度較快，以后降溫速率逐漸減慢，至15～20d后降溫平緩，溫度趨于準穩(wěn)定狀態(tài)。第一層砼內(nèi)部最高溫度約為59℃，第二層砼內(nèi)部最高溫度約為63℃。

2.2 溫度控制標準 根據(jù)計算成果，在施工期內(nèi)為保證承臺不出現(xiàn)有害溫度裂縫，本工程采取如下溫控標準:①砼最大絕熱溫升不應(yīng)超高42℃。②砼內(nèi)表溫差不超過25℃。③砼降溫速率不超過2.0℃/d。④水泥入場溫度不應(yīng)超過50℃，否則應(yīng)采取相應(yīng)措施。⑤砼澆筑溫度不超過20℃，否則應(yīng)采取相應(yīng)措施。

2.3 現(xiàn)場溫控措施

2.3.1 優(yōu)化砼配合比，降低水化熱溫升合理選擇級配良好的砂、石料，選擇優(yōu)良的砼外加劑，控制砼配合比，節(jié)約水泥用量，是降低砼內(nèi)部水化熱溫升的重要環(huán)節(jié)。

2.3.2 砼原材料質(zhì)量控制①水泥:水泥使用溫度不得超過50℃，否則必須采取措施降低水泥溫度。水泥應(yīng)分批檢驗，質(zhì)量應(yīng)穩(wěn)定。②石:石子顆粒級配為5～30mm 續(xù)級配或二級配。石子必須分批檢驗嚴格控制其含泥量不超過1.5%。

2.3.3 砼配合比 砼初始坍落度控制在16～18cm，初凝時間大于15h。

2.4 現(xiàn)場砼施工要求

2.4.1 施工當中嚴格控制砼質(zhì)量，使其和易性滿足施工要求。坍落度檢驗在出料口進行，拒絕使用坍落度過大或過小的砼料。

2.4.2 砼按規(guī)定厚度、順序和方向分層澆筑，必須在下層砼初凝前澆筑完畢上層砼。砼分層澆筑厚度不宜超過0.3m，并保持從倉面一側(cè)向另一側(cè)澆筑的順序和方向。

2.5 現(xiàn)場砼澆筑溫度的控制 在每次開盤之前，試驗室要量測水泥、砂、石、水的溫度，專門記錄，計算其出機溫度，并估算澆筑溫度，計算方法如下:

①混凝土的出機溫度T0 T0=(0.20+QS)WS TS+(0.20+Qg)Wg

Tg+0.20WCTC+(WW-QSWS)TW/0.20(WS+WG+WC)+WW

式中:QS、Qg分別為砂、石的含水量，以%計;WS、Wg、WC、TW分別為每方砼中砂、石、水泥和水的重量(粉煤灰計入水泥中);TS、TG、TC、TW分別為砂、石、水泥和水的溫度。

②混凝土的澆筑溫度 Tp=T0+(Tn-t0)(θ1+θ2+θ3+……+θn)

式中: Tn 混凝土運輸和澆筑時氣溫:θ1、θ2、θ3、θn—有關(guān)的系數(shù)，其數(shù)值如下:a混凝土裝、卸和運轉(zhuǎn)，每次θ=0.03;b混凝土運輸時θ=Aτ，τ為運輸時間以分鐘計;c澆筑過程中θ=0.03τ，τ為澆筑振搗時間以分鐘計。

嚴格控制砼原材料的溫度，水泥要求水泥廠家出廠前放置一段時間;砂、石料要采取遮陽措施，防止太陽直曬;拌和水白天溫度更高時采取加冰塊降溫措施，使水在池內(nèi)靜置12～24h，以降低水的入模溫度。

2.6 埋設(shè)冷卻水管及其要求

2.6.1 根據(jù)砼內(nèi)部溫度分布特征，在每層砼中埋設(shè)一層蛇形冷卻水管，對于再大的承臺加設(shè)兩層或者3層冷卻管，冷卻水管為Φ32mm 的薄壁鋼管，冷卻水管距砼表面大于50cm，冷卻水管進出口集中布置，以利于統(tǒng)一管理。

2.6.2 冷卻水管使用及其控制 ①冷卻水管使用前應(yīng)進行壓水試驗，防止管道漏水、阻水;②砼澆筑到各層冷卻水管標高后即開始通水，各層砼峰值過后即停止通水，通水流量應(yīng)達到25L/min，通水時間根據(jù)測溫結(jié)果確定;③嚴格控制進出水溫度，在保證冷卻水管進水溫度與砼內(nèi)部最高溫度之差不超過30℃條件下，盡量使進水溫度最低;④待主通水冷卻全部結(jié)束后，應(yīng)采用同標號水泥漿或砂漿封堵冷卻水管。

2.7控制砼澆筑間歇期與砼養(yǎng)護 各層砼澆筑間歇期應(yīng)控制在7 天，養(yǎng)護對砼強度正常增長及減少收縮裂縫具有重要意義，因此施工中十分重視砼的養(yǎng)護工作。承臺頂面蓄水養(yǎng)護，砼側(cè)面采用吊掛麻袋灑水養(yǎng)護，當拆模后立即最組織按規(guī)范要求進行基坑回填，冷卻水一直循環(huán)。

2.8砼溫控施工現(xiàn)場監(jiān)測 現(xiàn)場測試要求。各項測試項目宜在砼澆筑后立即進行，連續(xù)不斷。砼的溫度測試，峰值以前每2h監(jiān)測一次，峰值出現(xiàn)后每4h監(jiān)測一次，持續(xù)5d，然后轉(zhuǎn)入每天測2次，直到溫度變化基本穩(wěn)定。

2.9 內(nèi)部溫度檢測結(jié)果 承臺澆筑層中心部位溫度24h后比入倉溫度升高一倍，差不多44h達到溫度最高值，持續(xù)24h后即開始下降，5～6d后逐步趨向平穩(wěn)。

2.10 實施效果 承臺砼大體積施工當中，由于計算準確、措施得當、現(xiàn)場施工組織嚴密，承臺沒有出現(xiàn)有害的溫度裂縫，溫控效果良好。以上措施對大體積砼施工中的溫度問題進行了有效控制，避免了裂縫的出現(xiàn)，確保了大體積砼施工的工程質(zhì)量。

3 混凝土裂縫控制總結(jié)

3.1 在了解混凝土幾種開裂的原因和影響因數(shù)后，我們應(yīng)采取以下措施，來防止混凝土開裂現(xiàn)象。

3.1.1 在保證混凝土強度的前提下，盡量降低混凝土的單位體積水泥用量，選用含堿量低的水泥。

3.1.2 選用顆粒級配良好，含泥量低的粗、細骨料，必要時對混凝土粗、細骨料進行沖洗后再用，盡量選用堿活性礦物低的骨料，對重要結(jié)構(gòu)的混凝土必須做堿骨料反應(yīng)試驗，避免混凝土開裂現(xiàn)象。

3.1.3 在氣溫較低的環(huán)境中澆注混凝土，應(yīng)在混凝土中摻促凝劑，以加速混凝土的凝結(jié)和早期強度的發(fā)展。

3.1.4 混凝土外露部分需抹光時，要掌握好時間和方法，抹面應(yīng)在表面泌水完全排出來，并且混凝土開始初凝時進行抹面，應(yīng)用力壓抹，以閉合易產(chǎn)生的微裂紋和泌水孔，抹完面后用麻袋、草簾、砂等物品覆蓋。加強養(yǎng)護，以防水分蒸發(fā)。

3.1.5 混凝土坍落度不宜過大，能滿足施工工藝要求就可以。

3.1.6 對大體積混凝土，應(yīng)控制(降低)混凝土拌合物的入模溫度，在氣溫較高的環(huán)境中澆注混凝土，應(yīng)降低水的溫度，或選擇早晨8-9點鐘進行澆注混凝土，避免下午溫高，混凝土失去水分，容易發(fā)生溫度開裂。

3.1.7 做好測溫工作的跟蹤，混凝土澆注后，要進行養(yǎng)護、覆蓋，冬季要采取保暖措施，防溫差開裂。

雖然大體積混凝土很容易產(chǎn)生裂縫，但是大量的科學研究以及成功的工程實例都表明:只要我們在設(shè)計、施工工藝、材料選擇以及后期的養(yǎng)護過程中能夠充分考慮的各種因素的影響，還是可以控制裂縫的產(chǎn)生甚至消除裂縫。

參考文獻:

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