武廣客運專線承臺大體積混凝土施工技術(shù)

1、武廣客運專線承臺大體積混凝土施工技術(shù) 摘要：通過選用合理的混凝土原材料，嚴格控制現(xiàn)場混凝土配合比，不僅保證了客運專線橋梁承臺的強度滿足設(shè)計要求，也實現(xiàn)了大體積混凝土的防裂目標。關(guān)鍵詞：承臺 大體積混凝土 施工技術(shù)1 工程概況武廣客運專線橋梁承臺結(jié)構(gòu)尺寸為5.6×10.2×2.0m、12.5×9.2×3.5m等九種結(jié)構(gòu)型式，混凝土設(shè)計強度為C30，均采取一次性澆筑，數(shù)量在114.24 m3402.5m3之間，均屬于大體積混凝土施工。承臺大體積混凝土由于結(jié)構(gòu)厚，體積大和施工復(fù)雜等特點，除了滿足強度、耐久性等要求外，還必須控制大體積混凝土裂縫的開展。大體積混凝

2、土由于結(jié)構(gòu)尺寸大，水泥水化熱引起混凝土溫度升高，熱量不易及時散發(fā)，從而形成較大的內(nèi)外溫差，較大的溫差將形成較大的溫度應(yīng)力，從而引起混凝土表面裂紋。目前，隨著高性能混凝土在鐵路客運專線橋梁施工中的全面應(yīng)用，對橋梁大體積混凝土的施工技術(shù)和質(zhì)量控制，也逐步引起大家的重視。本文對武廣客運專線承臺大體積混凝土的施工技術(shù)進行分析、探討。 2 承臺混凝土配合比設(shè)計2.1 大體積混凝土的特點2.1.1 大體積混凝土裂縫是指大體積混凝土水泥水化熱所產(chǎn)生的溫度、收縮變形導(dǎo)致的裂縫，在現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)中必須予以控制這種裂縫。2.1.2 采用一次整體澆注混凝土的方法和“綜合溫控”施工技術(shù)，有利于提高結(jié)構(gòu)的整體性、抗?jié)B性

3、、同時提高了結(jié)構(gòu)的抗震能力。2.1.3 大體積混凝土的施工工藝，減少了施工工序之間的交叉，取消了各種施工縫的處理工作，從而簡化了施工程序，加快了施工進度。2.2 承臺配合比設(shè)計原則橋梁承臺大體積混凝土配合比的設(shè)計原則：(1)在保證工程建設(shè)所規(guī)定強度、耐久性等要求和滿足施工工藝要求的前提下，合理選擇使用的材料，盡量減少水泥用量，降低混凝土絕熱溫升；(2)摻入摻和料時混凝土的水膠比應(yīng)低于無摻和料的水膠比，膠凝材料總量應(yīng)稍大于設(shè)計相同強度等級傳統(tǒng)混凝土的水泥用量，以保證良好的施工性，提高混凝土的耐久性。2.3 承臺砼配合比的設(shè)計難點和解決的技術(shù)措施2.3.1 控制混凝土水化熱溫升大體積混凝土應(yīng)盡量降

4、低混凝土的絕熱溫升，降低絕熱溫升的有效辦法是摻加適量粉煤灰取代部分水泥。粉煤灰因含有大量的活性Si02和A1203，有“固體減水劑”的美稱，其摻入混凝土中具有增強效應(yīng)、增塑效應(yīng)、填充效應(yīng)和削減溫峰的作用，是配制大體積混凝土不可缺少的材料。加入適當?shù)姆勖夯铱梢愿纳苹炷恋暮鸵仔?，增加膠凝物質(zhì)，降低混凝土的水膠比，使混凝土的早期水化熱明顯降低。粉煤灰可以和水泥水化放出的Ca(OH)2反應(yīng)，降低水化熱。因此，以粉煤灰置換部分水泥后，水化熱放出的速度減緩了。水化熱降低的比例，一般是粉煤灰的置換率的12左右。因此，通過添加粉煤灰可以抑制混凝土的溫升， 摻加緩凝劑可以延緩混凝土澆注時溫度峰值，從而降低混凝

5、土開裂的風險。2.3.2 控制混凝土泌水因水泥用量低，大體積混凝土施工中容易產(chǎn)生泌水現(xiàn)象。通過降低混凝土的水膠比，盡量減少混凝土拌合物的自由水，是降低泌水的有效辦法。在混凝土拌合物中摻加增稠劑以改善混凝土粘度，也可以大大改善混凝土的泌水情況。在承臺配合比設(shè)計時，擬采用以上技術(shù)措施解決混凝土泌水問題。2.3.3 控制混凝土的收縮為了降低混凝土泌水而采用了低水膠比的技術(shù)措施，這同時也導(dǎo)致了混凝土的收縮加大，因碎石的強度、密度、吸水率和外加劑種類對混凝土干縮影響也很大。承臺配合比設(shè)計時降低混凝土收縮的途徑有：降低砂率，選用強度高、密度大、吸水率小的碎石，選用收縮較小的聚羧酸系外加劑。2.4 原材料優(yōu)

6、選2.4.1 水泥：宜采用品質(zhì)穩(wěn)定、強度等級符合要求的低堿硅酸鹽水泥或低堿普通硅酸鹽水泥（摻合料僅為粉煤灰或磨細礦碴）。品質(zhì)應(yīng)符合GB175-1999規(guī)定：水泥的比表面積不宜超過350m2/kg，堿含量不應(yīng)超過0.60%，游離氧化鈣含量不應(yīng)超過1.5%，水泥熟料中C3A的含量不宜超過8%(強腐蝕環(huán)境下不應(yīng)大于5%)，C4AF含量小于7%、C3S、C2S含量宜在40%45%之間的水泥。2.4.2 粉煤灰：宜選用燒失量較低的粉煤灰；2.4.3 砂：宜選用無潛在堿活性，堅固性試驗的失重率小于5的中粗砂。2.4.4 碎石：宜選用質(zhì)地均勻堅固，顆粒形狀和級配良好，吸水率低，空隙率小，無潛在堿活性的碎石。

7、2.4.5 水：宜選用自來水。采用赤壁市自來水，滿足混凝土拌合用水標準JGJ6389的要求。2.4.6 外加劑：在混凝土中摻加高效減水劑，可以改變水泥漿體的流變性能，改變水泥及混凝土結(jié)構(gòu)，起到改善混凝土性能的作用。宜選用聚羧酸系列混凝土外加劑，聚羧酸外加劑減水率高、摻量低、與低堿水泥適應(yīng)性好，能夠大大改善混凝土拌合物的經(jīng)時損失，延緩混凝土溫升峰值出現(xiàn)的時間，減小混凝土的收縮。2.5 配合比設(shè)計經(jīng)過大量的試驗，最終確定以下配合比?；炷僚浜媳仍囼灲Y(jié)果 表1材料用量(kg/m3)坍落度(mm)凝結(jié)時間(h)抗壓強度(MPa)水膠比水泥粉煤灰砂碎石水減水劑初凝終凝1d3d28d56d0.428810

8、271011551563.11215014.1618.57.423.346.750.13 混凝土現(xiàn)場施工3.1混凝土生產(chǎn)混凝土的生產(chǎn)拌和站配備l套HZS90型混凝土拌和設(shè)備，6臺混凝土輸送車。3.2 承臺混凝土澆筑工藝承臺混凝土澆筑采用拖泵送或布料機布料。混凝土分層澆筑、分層振搗，每層澆注厚度控制在30cm左右，沿橫橋向進行，斜向分層厚度3040cm，采用ZD75型振搗棒，間距50cm，施工時安排2根振搗棒振搗，保證混凝土的密實性。通過現(xiàn)場技術(shù)值班人員現(xiàn)場精心控制，在承臺混凝土澆注過程中，混凝土拌合物質(zhì)量穩(wěn)定，所拌制的混凝土和易性良好，流動性好，無泌水現(xiàn)象發(fā)生，混凝土凝結(jié)時間正常。4 承臺混凝

9、土溫度測量和控制技術(shù)混凝土的生產(chǎn)、運輸、澆筑和溫度及表面養(yǎng)護，是保護大體積混凝土溫度裂縫的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。而控制手段主要是控制混凝土的內(nèi)外溫差T：TTpTrTf式中：Tp 起始澆筑溫度；Tr 水泥水化溫升；Tf天然或人工冷卻后澆筑塊的穩(wěn)定溫度。4.1 大體積混凝土內(nèi)部最高溫度計算在大體積砼施工前先進行混凝土絕對升溫計算，以便預(yù)先采取相應(yīng)措施降低溫度，改變約束條件，防止砼裂縫，確保大體積砼的施工質(zhì)量?；炷羶?nèi)部的最高溫度Tmax按下式計算：TmaxT0+(WQ)/(Cr)+(F)/(5O) 式中：T0混凝土的澆筑入模溫度() ，T0=20W每m3混凝土中水泥的用量(kg/m3)，&

10、#160;W=288 kg/m3F每m3混凝土中粉煤灰的用量(kg/m3) ，F(xiàn)=102 kg/m3Q每kg水泥水化熱(J/kg) ，Q=400 J/kgC混凝土的比熱 ，C=0.98r混凝土的密度 ，r=2414 kg/m3不同厚度的澆筑塊散熱系數(shù)(見表2) 4.2 大體積混凝土的測溫技術(shù)4.2.1 測溫點布置根據(jù)承臺的尺寸，在承臺豎直方向：在距砼上下表面10厘米以及砼中間部位布置三個測溫點。水平方向：分別在距邊緣1米和中間部位布置三個點。測溫線布置：用鋼筋將測溫線固定好，傳感器距離鋼筋端部10厘米，不得與鋼筋接觸，將鋼筋另一端與上層鋼筋固定

11、好以后，將引出線收成一束，穿入管中，固定在橫向鋼筋下引出，以免澆筑時受到損傷。測溫點傳感線纜在混凝土澆筑前須準確定位，以防止在混凝土澆筑的過程中移位而造成測量數(shù)據(jù)失真。4.2.2 測溫工具根據(jù)實際情況選擇便攜式建筑電子測溫儀。4.2.3 測溫頻率在混凝土澆筑完畢后的升溫和峰值持續(xù)階段，既開始的34天，每隔2小時測溫1次；待測溫趨于平穩(wěn)后的降溫階段，每4小時測溫1次。在測量混凝土內(nèi)部溫度的同時，測量外界的環(huán)境溫度。根據(jù)測點編號順序，記錄所測溫度數(shù)據(jù)，當測位的混凝土內(nèi)外溫差不大于200C并趨于穩(wěn)定時為止。4.3 承臺混凝土溫度控制措施4.3.1 冷卻水管的埋設(shè)通過綜合比較散熱效率和經(jīng)濟效益，冷卻水

12、管采用27mmX2mm的薄壁鐵管，水管接頭采用絲扣套筒連接。在混凝土施工前，水管系統(tǒng)均經(jīng)過通水試壓，仔細檢查每一個接頭，確保管路不漏水。在混凝土澆筑和鋼筋綁扎過程中，不得損壞管路，確保供水的連續(xù)性。冷卻水管管路采用回旋形布置，水平管間距為150厘米，距離四周邊緣為50厘米；對于承臺高度為2米時，在承臺布置二層冷卻水管（具體見下圖）。4.3.2 通水控制溫度根據(jù)混凝土澆筑過程中的測溫情況，適時向管內(nèi)通水，通過水循環(huán)，帶走承臺混凝土內(nèi)部的部分熱量，使混凝土內(nèi)部的溫度降低到要求的限度?？刂评鋮s水進、出水的溫差不大于50C。根據(jù)測溫數(shù)據(jù)相應(yīng)調(diào)整水循環(huán)的速度，以充分利用混凝土的自身溫度，即中部溫度高、四

13、周溫度低的特點，在循環(huán)過程中自動調(diào)節(jié)溫差。冷卻水管安裝時，要用鋼筋骨架和支撐桁架固定牢靠。在承臺邊設(shè)置循環(huán)水蓄水池，用來把循環(huán)出的熱水澆筑到砼表面來減少砼內(nèi)外的溫差。4.4 承臺混凝土測溫統(tǒng)計同樣以下余角海特大橋2#橋墩承臺測溫統(tǒng)計資料圖表為例，各測點的溫度圖表如下；（表面溫度、中心溫度、環(huán)境溫度）通過溫度測量監(jiān)控，承臺混凝土內(nèi)部最高溫度為59，與承臺混凝土表面溫差小于20。達到了預(yù)期的目的，該承臺施工方法是可行的。4.5 承臺外觀質(zhì)量、裂紋檢查情況澆注完成的混凝土成品，顏色均勻，無蜂窩、麻面等質(zhì)量通病出現(xiàn)?，F(xiàn)場制取混凝土抗壓試件強度合格。經(jīng)現(xiàn)場仔細檢查確認承臺混凝土無有害裂紋產(chǎn)生。5 混凝土

14、的保溫養(yǎng)護混凝土澆筑完畢后轉(zhuǎn)入養(yǎng)護階段。防止混凝土開裂的一個重要原則是盡可能使新澆筑混凝土少失水分及內(nèi)外溫差控制在允許范圍內(nèi)（不大于20）?；炷吝吘壊糠稚峥?、溫度峰值低，而中心部位散熱慢、溫度峰值高，同時在混凝土表面干燥或水分蒸發(fā)過快時，都會引起表面混凝土開裂，且裂縫會向內(nèi)發(fā)展。因而，在采取混凝土內(nèi)部降溫措施的同時，在承臺混凝土裸露面須采取適當?shù)谋?、保濕措施。在承臺混凝土終凝后，須對承臺表面進行蓄水養(yǎng)護，采用直接在基坑內(nèi)蓄水的方法，蓄水深度為1050cm。白天環(huán)境溫度較高，為加快混凝土內(nèi)部熱量的散發(fā)，需減少蓄水深度；晚上環(huán)境氣溫較低，為保證混凝土內(nèi)外溫差不至過大，需加大蓄水深度。6 施工

15、質(zhì)量通病防治措施6.1 避免砼圬工表面出現(xiàn)蜂窩、麻面的措施6.1.1 砼攪拌時嚴格控制配合比，經(jīng)常檢查，保證材料計量準確。6.1.2 搗實砼拌合物時，插入式振搗器移動間距不應(yīng)大于其作用半徑的1.5倍，振搗器至模板的距離應(yīng)不大于振搗器有效作用半徑的1/2。為保證上下層砼結(jié)合良好，振搗棒應(yīng)插入下層砼5厘米。6.1.3 砼澆注時嚴格掌握好每點的振搗時間，合適的振搗時間由下列現(xiàn)象來判斷：砼不再顯著下沉，不再出現(xiàn)氣泡，砼表面出現(xiàn)水平狀態(tài)，并將模板邊角填滿充實。6.1.4 砼灌注過程中注意經(jīng)常檢查模板、支架、堵縫等情況。6.2 避免出現(xiàn)砼圬工缺棱掉角的措施6.2.1 模板必須涂刷脫模劑,以利于拆模，砼澆注后應(yīng)認真養(yǎng)護。6.2.2 拆除砼圬工結(jié)構(gòu)側(cè)面非承重模板時，要確保砼強度已達到施工規(guī)范規(guī)定的標準。6.2.3 拆模時文明施工，不能用力過猛過急，注意保護棱角。6.2.4 加強成品保護，對于處在人多、運料等通道處的砼陽角，拆模后用角鋼等將陽角保護好，以免碰傷。6.3 避免橋涵砼圬工出現(xiàn)塑性裂縫的施工措施在砼圬工表面極易出現(xiàn)形狀不規(guī)則、長短不一、且不連貫，類似干燥的泥漿面的塑性裂縫，為避免塑性裂縫的出現(xiàn)將采取如下措施：6.3