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        樁柱一次成型工藝混凝土保溫措施研究

        2022-10-18 13:31:58張成良孫益哲路世平
        地下水 2022年5期
        關(guān)鍵詞:混凝土施工

        張成良,呂 琳,宋 燁,孫益哲,路世平

        (中冀建勘集團(tuán)有限公司,河北 石家莊 050200)

        0 引言

        我國北方地區(qū)冬季嚴(yán)寒時(shí)間較長,部分工程項(xiàng)目因受工期限制,不得不在冬季進(jìn)行混凝土施工。冬季施工對混凝土的強(qiáng)度要求極高,由于氣溫低下,若混凝土保溫措施不到位,會(huì)大大降低混凝土的強(qiáng)度。為保證混凝土的施工質(zhì)量,必須采取必要的施工方法,否則在混凝土澆筑的過程中發(fā)生凍裂將會(huì)嚴(yán)重影響到混凝土的質(zhì)量[1]。本文主要研究分析了冬季混凝土的預(yù)拌、運(yùn)輸、現(xiàn)場澆筑溫度控制以及一次成樁后地面以上短柱混凝土養(yǎng)護(hù),采取相應(yīng)的措施來保證冬季鉆孔灌注樁混凝土質(zhì)量[2]。

        1 樁柱一次成型工藝介紹

        工程灌注樁樁柱一次成型的施工方法,涉及所有樁基工程的基樁可靠性試驗(yàn)與檢測項(xiàng)目,以往工程試樁樁體與樁頭兩步成型制作,不可避免地存在兩者材料的不均一性和二者人為弱面問題,其試驗(yàn)檢測結(jié)果受其缺陷因素影響與實(shí)際工程基樁工程力學(xué)特征具有一定的偏差,不同程度地影響了試驗(yàn)結(jié)果的可靠度,其次樁頭養(yǎng)護(hù)的時(shí)間效應(yīng)和必須投入的材料浪費(fèi)極大地影響了工程總運(yùn)營周期,造成的經(jīng)濟(jì)損失巨大。樁柱一次成型的施工方法降低了兩步法的缺陷影響因素,極大地提高了試驗(yàn)和檢測的可靠性,同時(shí)由于縮短試驗(yàn)周期提高工程效率,兩者的綜合效應(yīng)具有潛在與直接的顯著經(jīng)濟(jì)效益。

        當(dāng)?shù)孛婊炷凉嘧⒌孛?,進(jìn)行超灌控制,清理上部的浮漿渣物,保證樁頭是新鮮混凝土。將混凝土初凝時(shí)間控制在6 h以上,確保地面以上混凝土施工時(shí),下部混凝土尚未凝固;支立模板進(jìn)行地面以上短柱澆筑,確保高承臺(tái)樁一次澆筑成型,避免施工縫現(xiàn)象發(fā)生;本文針對冬季氣溫低下地面以上成品短柱保溫措施進(jìn)行研究分析,保證樁柱一次成型質(zhì)量。

        2 冬季混凝土施工特點(diǎn)

        混凝土強(qiáng)度的增長取決于水泥水化反應(yīng)的結(jié)果。水泥的水化反應(yīng)和水及溫度有關(guān),當(dāng)溫度降低時(shí),水的活性減弱,水化反應(yīng)減慢,特別是當(dāng)溫度降低到0 ℃以下時(shí),水結(jié)冰,水泥的水化反應(yīng)停止,因此保證水泥水化反應(yīng)是混凝土冬期施工的關(guān)鍵。當(dāng)溫度低于 5 ℃,與常溫比,混凝土強(qiáng)度增長緩慢,在5℃條件下養(yǎng)護(hù)28 d,其強(qiáng)度增長僅能達(dá)到標(biāo)養(yǎng)28 d 的60%左右。樁基施工時(shí),混凝土在攪拌站完成攪拌后,及時(shí)運(yùn)輸至現(xiàn)場澆筑,保證混凝土入模溫度不低于5 ℃,以避免混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)可能遭到凍害,根據(jù)樁基施工的特點(diǎn)混凝土直接澆筑至孔內(nèi),地層溫度一般情況下為恒溫15 ℃,高于冬季地表氣溫。

        3 冬季混凝土保溫措施

        3.1 砂石骨料原材保護(hù)

        為了保證冬季工程順利開展,進(jìn)入冬季低溫施工期以前對原料進(jìn)行儲(chǔ)備。根據(jù)灌注樁混凝土的配合比,計(jì)算在進(jìn)入冬季施工前砂石骨料篩分系統(tǒng)需制備的混凝土澆筑用砂石骨料儲(chǔ)備量,備料系數(shù)取1.25,小石、中石和砂的儲(chǔ)備量必須以此計(jì)算好。此外,當(dāng)日平均氣溫穩(wěn)定在-5 ℃以下時(shí),可在砂石骨料倉地面上鋪設(shè)的水平鋼管采用熱空氣通過管壁進(jìn)行熱交換,加熱骨料。攪拌站建設(shè)原材料大棚,對原材料起保溫作用,避免雨雪對原材料的影響。

        3.2 混凝土攪拌

        (1)對攪拌站采取密封保溫,搭設(shè)保溫暖棚。對攪拌機(jī)、傳輸皮帶、料倉等采取密封,密封后的內(nèi)部設(shè)備架設(shè)加溫循環(huán)水管;現(xiàn)場水箱增加加熱棒對攪拌用水進(jìn)行加熱處理,并做好用電防護(hù)措施。攪拌站須將后臺(tái)上料口和室外砂石計(jì)量部分一并封閉,且開工前搞好加熱水箱計(jì)量裝置及配外加劑各類溶池、計(jì)量等設(shè)施。

        (2)冬期施工中混凝土攪拌過程中采用熱水?dāng)嚢琛Π韬陀盟訜?,加熱最高溫不得超過60 ℃,仍不能滿足要求時(shí),采取對集料加熱,加熱最高溫不得超過40 ℃,注意水泥只保溫不得加熱。嚴(yán)禁水泥與80 ℃以上的水直接接觸。

        (3)攪拌站設(shè)專人對大氣溫度、混凝土原材料溫度、混凝土出罐溫度等進(jìn)行測量記錄,并隨時(shí)向項(xiàng)目部技術(shù)負(fù)責(zé)人匯報(bào)。

        (4)混凝土的攪拌時(shí)間應(yīng)比常溫延長 50%,每盤混凝土常溫?cái)嚢钑r(shí)間現(xiàn)為90 s,冬期施工攪拌時(shí)間應(yīng)增加至135 s。

        (5)攪拌混凝土?xí)r,骨料不得帶有冰雪或凍結(jié)團(tuán)塊,嚴(yán)格控制混凝土的配合比和坍落度。

        3.3 混凝土的運(yùn)輸

        (1)采用砼運(yùn)輸罐車運(yùn)輸,砼罐車表面用帆布覆蓋保溫,減少熱量損失,并盡量在最短時(shí)間內(nèi)運(yùn)輸至現(xiàn)場?;炷涟韬贤瓿珊?,應(yīng)對本車的混凝土溫度進(jìn)行溫度測量并進(jìn)行記錄,滿足要求后再進(jìn)行后續(xù)混凝土生產(chǎn)[3]。

        (2)混凝土運(yùn)輸選用能確保澆筑工作連續(xù)進(jìn)行、運(yùn)輸能力與混凝土攪拌機(jī)的攪拌能力相匹配的運(yùn)輸設(shè)備。

        (3)運(yùn)輸混凝土過程中,保持運(yùn)輸混凝土的道路平坦暢通,保證混凝土在運(yùn)輸過程中保持均勻性,運(yùn)到澆筑地點(diǎn)時(shí)不分層、不離析、不漏漿,并具有要求的坍落度和含氣量等工作性能。

        (4)混凝土的運(yùn)輸過程快裝快卸,不得中途轉(zhuǎn)運(yùn)或受阻。當(dāng)拌制的混凝土出現(xiàn)坍落度減小或發(fā)生速凝現(xiàn)象時(shí),應(yīng)進(jìn)行重新調(diào)整拌和料的加熱溫度。

        (5)盡量減少混凝土的轉(zhuǎn)載次數(shù)和運(yùn)輸時(shí)間。從攪拌機(jī)卸出混凝土到混凝土澆筑完畢的延續(xù)時(shí)間以不影響混凝土的各項(xiàng)性能為限。

        (6)罐車運(yùn)輸混凝土過程中宜慢速攪拌混凝土。倒運(yùn)次數(shù)要少,攪拌速度應(yīng)以2~4轉(zhuǎn)/分鐘為宜。當(dāng)罐車到達(dá)澆筑現(xiàn)場時(shí),應(yīng)使罐車高速旋轉(zhuǎn)20~30 s,再將混凝土拌和物卸入混凝土料斗。保證混凝土的均勻性和坍落度。

        (7)混凝土攪制好后,及時(shí)運(yùn)到澆灌地點(diǎn),運(yùn)輸速度要快,時(shí)間要短,在運(yùn)輸過程中應(yīng)注意防止混凝土熱量散失。到達(dá)現(xiàn)場后,項(xiàng)目部技術(shù)人員對混凝土溫度進(jìn)行測量,合格后繼續(xù)觀察罐內(nèi)混凝土是否有表層凍結(jié)、混凝土離析、水泥砂漿流失、坍落度不滿足等現(xiàn)象,對于不符合要求的混凝土做清退處理。

        3.4 混凝土的澆筑

        (1)澆筑混凝土前檢測混凝土溫度,觀察混凝土中是否有凍塊等雜物,合格后方可澆筑,保證混凝土澆筑溫度不低于5 ℃(見圖1)。

        (2)在現(xiàn)場放置電子溫度計(jì),并定時(shí)記錄混凝土溫度;在澆筑混凝土?xí)r,對混凝土進(jìn)行測溫。

        圖1 砼澆筑前對混凝土溫度監(jiān)測

        (3)樁基灌注中保證混凝土的澆筑連續(xù)不間斷進(jìn)行。

        (4)灌注混凝土所用的導(dǎo)管,應(yīng)具有足夠的剛度和強(qiáng)度,導(dǎo)管接頭密封圈安放牢固、正確,并涂抹黃油保證其不漏水不漏氣,導(dǎo)管在灌注前應(yīng)清洗干凈,導(dǎo)管吊裝使用吊車進(jìn)行。

        (5)合理安排罐車的到場時(shí)間。冬施期間,攪拌站可通過調(diào)節(jié)罐車的時(shí)間,前車出發(fā)30 min后繼續(xù)發(fā)車,這樣在前一輛車剛剛灌注完畢后,第二車就可以連續(xù)灌注,此種措施避免滿載罐車在現(xiàn)場停留時(shí)間過長導(dǎo)致混凝土溫度損失。

        3.5 混凝土短柱養(yǎng)護(hù)

        (1)在短柱澆筑完成后,應(yīng)在模板外側(cè)與頂部包裹土工布,同時(shí)在最外側(cè)包裹塑料薄膜;至少48 h后,方可在溫度相對較高的白天進(jìn)行拆模,拆模后應(yīng)立即在短柱混凝土表面涂抹養(yǎng)護(hù)液,并用塑料薄膜包裹,在短柱的側(cè)面與頂部繼續(xù)用土工布包裹,同時(shí)在最外側(cè)包裹塑料薄膜。根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況,對短柱混凝土表面進(jìn)行溫度監(jiān)測,確保短柱混凝土的養(yǎng)護(hù)溫度不低于5℃,當(dāng)溫度不合要求時(shí)采取加厚土工布包裹的措施(見圖2)。

        (2)冬期澆筑的混凝土,其受凍臨界強(qiáng)度應(yīng)符合下列規(guī)定:對有抗?jié)B要求的混凝土,不宜小于設(shè)計(jì)混凝土強(qiáng)度等級的50%(見圖3)。

        圖2 樁基澆筑地面以上成品溫度監(jiān)控

        圖3 樁基施工短柱成品冬季保溫措施

        4 冬季混凝土施工強(qiáng)度分析

        4.1 回彈儀測試現(xiàn)場成樁強(qiáng)度

        鉆孔灌注樁在冬季施工過程中,對混凝土采取了一系列保溫措施后對于樁體成樁后混凝土強(qiáng)度進(jìn)行分析,現(xiàn)場采用回彈儀對成樁后樁頭進(jìn)行抗壓強(qiáng)度檢測,檢測成樁后短柱抗壓承載能力,經(jīng)過多樁測量。混凝土抗壓強(qiáng)度數(shù)據(jù)如表1所示。

        表1 C40混凝土短柱強(qiáng)度測量數(shù)值表

        圖4 灌注樁冬季施工成樁后樁頭混凝土強(qiáng)度變化曲線

        4.2 樁體混凝土留置試塊抗壓試驗(yàn)檢測

        根據(jù)現(xiàn)場取樣留置試塊送到標(biāo)養(yǎng)室后分別取齡期為7 d、14 d、28 d進(jìn)行抗壓強(qiáng)度檢測,檢測結(jié)果如表2所示,混凝土強(qiáng)度變化曲線見圖4。

        表2 施工現(xiàn)場混凝土留置試塊強(qiáng)度檢測數(shù)值表

        圖5 試塊標(biāo)養(yǎng)與同條件下混凝土周期強(qiáng)度變化對比

        經(jīng)過圖5數(shù)據(jù)分析,冬季施工溫度對于混凝土的強(qiáng)度有一定的影響,通過冬季混凝土保護(hù)措施對于混凝土強(qiáng)度保護(hù)有一定的效果,強(qiáng)度情況滿足設(shè)計(jì)要求,所采取混凝土保溫措施起到一定的良好效果,對于施工質(zhì)量有一定的保障。

        5 結(jié)語

        通過對冬季混凝土施工的分析,可以得知冬季施工混凝土工程質(zhì)量控制較復(fù)雜,采取有效的保溫措施和實(shí)時(shí)監(jiān)測對冬季施工混凝土強(qiáng)度影響至關(guān)重要,總結(jié)如下:

        (1)混凝土原材的儲(chǔ)存應(yīng)考慮到降溫及雨雪天氣的影響,建設(shè)室內(nèi)倉庫進(jìn)行保溫,必要時(shí)增加加熱系統(tǒng),保證混凝土原材料的溫度;

        (2)混凝土攪拌過程中要利用一定溫度的熱水去進(jìn)行拌和,保證混凝土的出廠溫度,并實(shí)時(shí)監(jiān)測;

        (3)混凝土在運(yùn)輸過程中,對于運(yùn)輸車輛要進(jìn)行保溫覆蓋,運(yùn)輸速度要快,時(shí)間要短,在運(yùn)輸過程中應(yīng)注意防止混凝土熱量散失;

        (4)混凝土澆筑前進(jìn)行溫度監(jiān)測,保證澆筑前的混凝土溫度熱量滿足設(shè)計(jì)要求,澆筑時(shí)要連續(xù)不間斷進(jìn)行;

        (5)對于地面以上砼澆筑,短柱澆筑完成后,應(yīng)在模板外側(cè)與頂部包裹土工布,同時(shí)在最外側(cè)包裹塑料薄膜;根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況,對短柱混凝土表面進(jìn)行溫度監(jiān)測,確保短柱混凝土的養(yǎng)護(hù)溫度不低于5℃,當(dāng)溫度不合要求時(shí)采取加厚土工布包裹的措施;

        冬季混凝土施工作業(yè)對質(zhì)量要求極為嚴(yán)格,因此對于樁身混凝土的溫度,混凝土澆筑后成樁的強(qiáng)度要實(shí)時(shí)監(jiān)測,整理分析數(shù)據(jù),以相關(guān)規(guī)范要求及設(shè)計(jì)要求為參考,進(jìn)行強(qiáng)度分析,保證樁柱一次成型灌注樁冬季施工質(zhì)量。

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