周會
摘 要:隨著社會的發(fā)展,混凝土工程品質控制越來越重要,混凝土結構不僅要滿足強度要求,也要滿足長期性能和耐久性能要求。在施工現場,如何做到混凝土結構物內實外美,減少大體積混凝土因為芯部溫度過高而引起的有害裂縫,是每個建設項目混凝土施工過程中都會遇到的最突出、最直接的問題。該文將所在項目解決該問題的具體思路、做法以及實際效果一一記錄,提供給廣大工程施工技術人員以做參考。
關鍵詞:大體積混凝土;芯部溫度;品質工程
中圖分類號:TU528.52 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼:A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號:2096-6903(2022)05-0046-03
1 項目大體積混凝土工程概況
馬來西亞東海岸鐵路項目采用《大體積混凝土施工規(guī)范》GB50496-2018中的規(guī)定。項目采用時速160 km/h客貨共線鐵路標準建設,橋梁下部結構承臺、橋臺、墩身設計為G40混凝土,按照大體積混凝土規(guī)范要求進行施工。
項目在東南亞地區(qū),位于赤道附近,屬于熱帶雨林氣候和熱帶季風氣候,無明顯四季之分,旱季在每年2~10月,雨水較少,空氣日均溫度30~34℃,最高溫度可達45℃,地面溫度可升至65℃;雨季雨水飽和,天氣較為潮濕涼爽。旱季高溫天氣對混凝土施工,尤其是大體積結構物混凝土施工提出更嚴格的要求,馬來西亞JKR(公路管理局)標準和項目《技術規(guī)格書》均對混凝土的入模溫度和芯部溫度提出了限制要求,入模溫度要求不超過36℃,芯部溫度不超過70℃。
2 通過臨建工程混凝土施工開展研究,積累經驗
為了盡早掌握馬來西亞當地混凝土生產溫度變化的規(guī)律,為主體工程大體積混凝土溫控積累更多經驗,通過項目前期臨建工程G30(水泥用量365 kg/m3)混凝土施工,項目試驗人員對該等級混凝土連續(xù)進行混凝土出機溫度、入模溫度檢測;尤其是利用混凝土拌合站粉料罐基礎大體積混凝土澆筑的機會,采用鋼管注水簡易方法,對施工過程中混凝土芯部溫度進行實時監(jiān)測記錄。
通過對監(jiān)控數據分析,我們發(fā)現在旱季高溫天氣從早上到下午,混凝土出機溫度居于30~34℃,入模溫度在32~36℃變化,沒有超過36℃的情況發(fā)生,滿足技術標準的要求。大體積混凝土芯部溫度均超過71℃,有必要說明的是,這個芯部溫度是通過鋼管埋入混凝土不同的深度中測量得出。根據以往的經驗,這種方法測出來的溫度結果值與實際溫度結果值比往往偏低,也就是說,后期主體工程大體積混凝土施工是滿足不了技術標準中混凝土芯部溫度70℃要求的。
3 利用臨建工程經驗,為主體工程施工制定對策
3.1 分析混凝土施工過程中溫升的主要影響因素
膠凝材料水化熱引起的溫度升高;混凝土出機溫度;混凝土運輸車外部直曬溫度吸收所導致的溫度升高。
3.2 了解施工現場經常采用的一些措施
降低骨料溫度,在砂石料場搭建遮陽棚;對粗骨料灑水降溫、對粉料罐安裝制冷裝置;混凝土運輸罐車裹保溫隔熱材料;投入制冷水機或制冰機,用冷水或冰水代替常溫水進行混凝土拌合;大體積混凝土布置冷卻水管;調整混凝土配合比,大量摻加粉煤灰、礦渣粉等摻合料等量替代水泥。
3.3 制定方案
項目按照標準化要求建成砂石料倉大棚,混凝土運輸罐車均已包裹隔熱保溫布,因為粉煤灰和礦渣粉暫時沒有合格的料源,混凝土生產只能使用M.ECO42.5N水泥(粉煤灰水泥,粉煤灰摻量27%),結合項目現場實際情況,制定兩階段試驗方案:第一階段確定使用制冷水機生產5℃冷水進行混凝土拌和生產,在橋梁承臺施工時進行大體積混凝土芯部溫度監(jiān)測;第二階段待粉煤灰和礦渣粉合適料源確定后,再配制大量摻加粉煤灰和礦渣粉的新配合比,利用新配合比生產混凝土,使用冷卻水和常溫水進行類似第一階段的溫度監(jiān)測方案。
3.4 進行實施期混凝土芯部溫度監(jiān)測及數據分析
為了更準確、不間斷地自動采集混凝土芯部溫度變化,按照目前成熟做法,采用TW80自動測溫儀進行實時溫度采集監(jiān)測;對具體采取的不同措施進行不少于兩次的效果驗證;進行總結,對數據進行分析,確定方案以指導后續(xù)大規(guī)模大體積混凝土施工。
4 落實舉措,現場監(jiān)測,觀察結果
按照第一階段既定方案,在雨季低溫多雨天氣,用5℃冷卻水代替常溫水拌制混凝土,連續(xù)進行兩個承臺大體積混凝土施工,同步進行混凝土芯部溫度監(jiān)測,監(jiān)測數據(表2)顯示芯部最高溫度均超過78℃,說明單純使用冷水拌和混凝土,達不到大幅度降低混凝土芯部溫度的目標。
隨著粉煤灰和礦渣粉合適料源及供貨意向的確定,我們立即進入第二階段的方案實施,首先是選配出摻加大量粉煤灰或礦渣粉的合適配合比(表1),此時雨季已經結束,炎熱的旱季到來,給了我們最佳的驗證時機,通過連續(xù)四個承臺大體積混凝土的施工過程芯部溫度監(jiān)測,使用雙摻粉煤灰和礦渣粉的配合比,冷水拌制混凝土施工的承臺芯部最高溫度為67.5℃(表3),常溫水拌制混凝土施工的承臺芯部最高溫度為70℃(表4),均滿足標準要求,達到預期目標。
5 結語
經過以上兩階段方案的實施效果比較,得到以下幾個結論。
利用冷水拌合混凝土可以降低混凝土出機溫度、入模溫度,但是對混凝土芯部溫度降低效果不明顯,僅僅可以降低2℃~3℃。
混凝土入模溫度升高將會導致混凝土芯部溫度升高。
在保證混凝土強度、工作性能和耐久性能的基礎上,雙摻大量粉煤灰和礦渣粉,可以大幅度降低混凝土芯部溫度,控制在標準要求范圍之內。
用雙摻大量粉煤灰和礦渣粉配合比進行大體積混凝土施工,雨季氣溫低可以不用冷水拌合,進一步節(jié)約用電成本;旱季氣溫高可以根據氣溫情況使用冷水拌合,達到入模溫度和芯部溫度均滿足要求的目的。
因為粉煤灰和礦渣粉到場單價遠低于水泥,雙摻粉煤灰和礦渣粉在大幅度降低混凝土芯部溫度的同時,顯著降低混凝土單價,經過測算,每立方米混凝土約節(jié)省人民幣30元,僅僅橋梁承臺、橋臺、墩柱等大體積混凝土預計可節(jié)省成本數百萬元人民幣,同時節(jié)約自然資源、減少環(huán)境污染、降低溫室氣體排放,具有良好的經濟效益和社會效益。