閔建剛 徐躍
在大體積混凝土的施工中,由于內(nèi)外溫差的原因有可能會(huì)引起混凝土開裂,所以在大體積混凝土的澆筑中必須做好溫控措施,確保施工質(zhì)量,本文以實(shí)際工程為例,分析該工程大體積混凝土澆筑中采取的溫控措施。
大體積混凝土的水化熱是一個(gè)關(guān)鍵的問題,如能控制水化熱并采取合理的技術(shù)措施,質(zhì)量就能得到保證。
某項(xiàng)目主橋?yàn)楠?dú)塔空間雙索面斜拉橋,橋塔采用“月環(huán)形”+H型鋼塔,主梁采用鋼混組合梁,基礎(chǔ)采用群樁+承臺(tái)結(jié)構(gòu);引橋采用預(yù)應(yīng)力混凝土現(xiàn)澆箱梁。由于承臺(tái)尺寸較大,所以要進(jìn)行大體積混凝土的澆筑。
(1)承臺(tái)混凝土配合比設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)優(yōu)先考慮低熱水泥。
(2)選用粒徑好、強(qiáng)度高、級(jí)配好、熱膨脹系數(shù)低、吸水率低的優(yōu)質(zhì)集料。
(3)可摻加緩凝型減水劑。
利用循環(huán)冷卻水對(duì)承臺(tái)大體積混凝土進(jìn)行溫控,可降低承臺(tái)混凝土結(jié)構(gòu)的內(nèi)部溫度,防止混凝土在硬化過程中因內(nèi)外溫差過大而出現(xiàn)裂縫,在分層澆筑混凝土的同時(shí),采用內(nèi)部降溫法進(jìn)行溫度控制。在承臺(tái)混凝土中埋設(shè)循環(huán)冷卻散熱水管的辦法,通過循環(huán)水在水管中的流動(dòng)帶走混凝土內(nèi)部部分熱量從而達(dá)到降溫的目的。循環(huán)冷卻水管在承臺(tái)澆筑完畢、開始終凝時(shí)開始通水,直至溫控達(dá)到要求、滿足停止通水條件后結(jié)束。
承臺(tái)施工過程中,主要采用冷卻水管進(jìn)行內(nèi)部降溫。冷卻管采用φ40×2mm鋼管,均勻布置4層冷卻水管,冷卻水管豎向及平面間距均為1.2m。冷卻水管在加工場制作完成,安裝時(shí)做到管道通暢,接頭可靠,防止管道漏、阻水,冷卻水管采用鋼筋或型鋼架立。冷卻水管安裝前,按溫控設(shè)計(jì)將水管固定支架焊好,然后安裝固定冷卻水管。冷卻水管接頭采用專用接頭或塑料軟管接頭連接。已安裝好的水管不能承受重物,如人員踩踏、掛靠重物等,混凝土振搗時(shí)盡量避開水管。
冷卻水管安裝完成后通水檢查,若有漏水,查明原因,及時(shí)處理,在未處理好之前,不得澆注混凝土,通水流量不小于3.0m3/h。承臺(tái)施工完成后,冷卻水管內(nèi)及時(shí)壓入C40水泥漿封填。
為監(jiān)控混凝土的內(nèi)、外部溫度,指導(dǎo)冷卻水通水施工,混凝土澆筑前,根據(jù)監(jiān)控單位要求在承臺(tái)內(nèi)預(yù)埋溫度傳感器,溫度傳感器豎向分層與冷卻水管一致。
圖1 單側(cè)主墩承臺(tái)冷卻水管平面布置圖(單位:cm)
圖2 單側(cè)主墩承臺(tái)冷卻水管立面布置圖(單位:cm)
(1)自澆注時(shí)起,冷卻水管內(nèi)須立即灌入冷卻水,連續(xù)通水5至7天,每個(gè)出水口流量為10~20L/min。
(2)通水過程中要對(duì)水管流量及進(jìn)出口水溫、溫度傳感器部位混凝土溫度,每隔4h測量并記錄1次。
(3)冷卻水管停止通水后,每隔12h在溫度傳感器部位測量一次混凝土溫度,承臺(tái)施工完成后將溫度傳感器接線拆除,并對(duì)承臺(tái)表面進(jìn)行外觀處理。
(1)對(duì)于混凝土的溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測是非常重要的,其溫度監(jiān)測目的是為了觀察混凝土是否處于標(biāo)準(zhǔn)溫控范圍,并且記錄對(duì)混凝土采取的控溫措施成效,便于后期及時(shí)調(diào)整混凝土溫控措施。
(2)一般情況下,在對(duì)混凝土開展溫度監(jiān)測的時(shí)候,需要按照設(shè)計(jì)施工圖紙的要求,在指定位置放置溫度傳感器,用于對(duì)混凝土不同位置溫度的實(shí)時(shí)監(jiān)測,并且觀察其溫度是否符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。如果發(fā)現(xiàn)溫度沒有達(dá)到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn),那么需要馬上進(jìn)行處理,從而將混凝土溫度控制在合適范圍內(nèi)。
(3)在對(duì)混凝土溫度進(jìn)行監(jiān)測的同時(shí),還需要同步開展其他監(jiān)測工作,例如,周邊氣溫監(jiān)測、混凝土入模溫度監(jiān)測、冷卻水管進(jìn)口及出口水溫監(jiān)測等,并且做好相關(guān)記錄。
(4)為了確?;斐信_(tái)凝土溫控工作的順利開展,可以成立溫度監(jiān)測團(tuán)隊(duì),實(shí)施對(duì)承臺(tái)混凝土溫度的實(shí)時(shí)監(jiān)測。通常情況下,混凝土溫度數(shù)據(jù)收集頻率為間隔四個(gè)小時(shí)左右。其次。如果混凝土已經(jīng)滿足了設(shè)計(jì)齡期,且外部溫度與內(nèi)部溫度之間差異在25℃以內(nèi),則表明控溫工作已完成。
(1)在進(jìn)行前期混凝土強(qiáng)度配置的時(shí)候,對(duì)于配合比的比例、參數(shù)需要進(jìn)行合理的優(yōu)化,盡可能避免過多使用水泥,以防止后期水化熱現(xiàn)象明顯。
(2)盡可能采用混凝土的雙摻技術(shù),即除了添加某些外加劑外,還可以添加質(zhì)量佳的粉煤灰,以減少水化熱現(xiàn)象,防止混凝土的溫度過快上升。
(3)在確定骨料級(jí)配的時(shí)候,需要結(jié)合施工材料的性能需求,盡可能選擇粒徑大的骨料,以實(shí)現(xiàn)降低砂率的效果。
(4)在選擇開工日期的時(shí)候,盡可能選擇天氣涼爽、溫度較低的日子,并且在夜晚及清晨對(duì)中下部澆筑層進(jìn)行施工,而對(duì)于表層澆筑施工,則在白天進(jìn)行。
(5)盡可能減少入倉溫度,確保混凝土澆注溫度不超過澆注期的旬平均氣溫+4℃及最高溫28℃。
①對(duì)于水泥需要做好提前入罐操作,以充分發(fā)揮其自然冷卻效果,并且維持水泥拌和之前的溫度在60℃以下。②如果氣候溫度高,可以借助涼棚進(jìn)行遮擋和降溫處理。此外,還可以將骨料堆積到一定高度、從底層進(jìn)行取料、或者使用溫度較低的涼水對(duì)骨料進(jìn)行噴淋降溫等措施。③盡可能加快混凝土運(yùn)輸時(shí)間,以最快的速度入倉,從而減少混凝土在運(yùn)輸過程中出現(xiàn)的溫度上升現(xiàn)象。如果在白天運(yùn)輸混凝土,需要在混凝土上覆蓋一層保溫膜布,并且定時(shí)灑水,等到晚上的時(shí)候,再把保溫膜布掀開,以實(shí)現(xiàn)散熱效果。
(6)在使用冷卻水管的時(shí)候,需要注意以下內(nèi)容:第一,確保每個(gè)冷卻水管之間的距離誤差不得大于±5cm。第二,單根水管長度不超過160m。第三,合理設(shè)置冷卻水管內(nèi)部水流量速度,保持在每個(gè)小時(shí)3m3左右。并且控制冷卻水的進(jìn)水口溫度,不能超過旬平均氣溫。第四,當(dāng)混凝土覆蓋在冷卻水管上后,冷卻水管要維持五到七天的通水狀態(tài)。第五,在進(jìn)行冷卻水管材質(zhì)選擇的時(shí)候,使用具有良好導(dǎo)熱效果的金屬管,并且保證水管的安裝操作符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范,安裝結(jié)束之后,再進(jìn)行通水試驗(yàn),查看是否有水管破損、漏水等情況。第六,在水管的運(yùn)行期間,合理控制水流量,避免出現(xiàn)停水的情況。
(7)對(duì)于分層澆注施工而言,控制澆注混凝土的時(shí)間是非常重要的,一般情況下間隔時(shí)間為七天左右。
(8)當(dāng)完成了混凝土澆注施工處理之后,并且處于初凝狀態(tài),然后對(duì)表面進(jìn)行保溫、保濕的養(yǎng)護(hù)處理,尤其是混凝土的側(cè)面位置,需要時(shí)刻處于濕潤狀態(tài)。
(9)為了更好地發(fā)揮混凝土的溫度控制作用及效果,需要對(duì)混凝土的溫控措施及時(shí)進(jìn)行調(diào)整,一旦發(fā)現(xiàn)無效溫控措施,立刻進(jìn)行改進(jìn),從而確保整體施工質(zhì)量水平,避免后期出現(xiàn)裂縫等問題。
(10)對(duì)于混凝土入模的溫度需要維持在2攝氏度以下,其中,內(nèi)部溫度不能超過25攝氏度,并且降溫的速度不能超過2℃/d。
(1)如果發(fā)現(xiàn)澆注溫度過高的情況,可以使用向粗骨料灑水、通風(fēng)降溫、利用水泥儲(chǔ)罐外殼進(jìn)行灑水散熱等對(duì)策,以實(shí)現(xiàn)減少砼出機(jī)溫度的效果;
(2)如果發(fā)現(xiàn)砼內(nèi)部的溫度超過標(biāo)準(zhǔn)溫度,可以加大水流速度及水流量,以有效降低冷卻水的溫度;
本工程通過以上溫度控制措施,承臺(tái)混凝土在28天齡期后抽芯強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求,且承臺(tái)表面未出現(xiàn)寬度超過規(guī)范允許范圍的裂縫,溫控效果良好。