基礎(chǔ)大體積混凝土施工技術(shù)及溫度控制

1、基礎(chǔ)大體積混凝土施工技術(shù)及溫度控制-建筑技術(shù)工程概況A11公路拓寬改建工程西吳淞江大橋，位于上海市嘉定區(qū)安亭鎮(zhèn) 西南部，西起同三立交東至A11公路2號機(jī)孔橋，全長1.188km，分 南北集散車道設(shè)計(jì)，跨越西吳淞江，根據(jù)規(guī)劃III級航道標(biāo)準(zhǔn)，跨徑布 置80M+140M+80M，結(jié)構(gòu)形式三向預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁，截面 為單箱單室直腹板結(jié)構(gòu)，主墩承臺為矩形，截面尺寸為 15.0Mx11.8Mx3.5M，單根承臺混凝土 620方，要求一次性完成混凝 土澆注，不留施工縫，屬大體積混凝土。由于主墩承臺混凝土施工期 間為6月份天氣較熱，施工期間環(huán)境溫度影響較大，特別是基坑鋼板 樁圍堰，基礎(chǔ)底處于地面下9M左

2、右，坑內(nèi)空氣流通較慢，加劇了混 凝土表面溫度。大體積混凝土溫度裂縫混凝土結(jié)構(gòu)開裂原因：變形作用引起的裂縫和荷載作用引起的裂 縫。根據(jù)國內(nèi)外調(diào)查資料反映，由于變形引起的開裂占80%以上。這 種變形作用包括溫度（水化熱，氣溫）濕度，地基變形，由于荷載引 起的不足20%。在大體積混凝土澆筑初期，水泥的水化作用放出大量 水化熱，但由于混凝土表面散熱條件好，因而溫度上升較少，而混凝 土內(nèi)部由于散熱條件差，熱量散發(fā)少，內(nèi)部溫度上升較快，體積膨脹， 導(dǎo)致形成溫度梯度，形成內(nèi)約束力，結(jié)果混凝土內(nèi)部產(chǎn)生壓應(yīng)力，在 表面引起拉應(yīng)力，當(dāng)這些拉應(yīng)力超出混凝土的抗裂能力時，即會在混 凝土表面出現(xiàn)裂縫。后期水泥水化熱基本

3、釋放，混凝土內(nèi)部溫度逐漸 降溫，引起混凝土冷卻收縮，再加上混凝土中多余水分蒸發(fā)等引起體 積收縮變形，二者由于受到基礎(chǔ)或老混凝上的約束，導(dǎo)致溫度拉應(yīng)力。 當(dāng)溫度應(yīng)力超過混凝土抗拉強(qiáng)度時，會從約束面向上形成裂縫，如果 溫度應(yīng)力足夠大，可以形成貫穿結(jié)構(gòu)的整體裂縫，影響結(jié)構(gòu)整體使用。 溫度控制、防止裂縫發(fā)展，是大體積混凝土結(jié)構(gòu)施工中解決的難題， 對此必須采取相關(guān)技術(shù)措施。技術(shù)措施針對該工程的實(shí)際情況，從材料優(yōu)選用，配合比優(yōu)化設(shè)計(jì)，混凝 土澆筑方案，養(yǎng)護(hù)措施及測溫控制等多方面綜合措施進(jìn)行溫度控制， 以提高結(jié)構(gòu)抗裂性，避免引起內(nèi)外溫差過大而出現(xiàn)裂縫。3.1原材料選擇及質(zhì)量要求根據(jù)本工程特點(diǎn)選擇優(yōu)質(zhì)的原材料

4、，優(yōu)化混凝土配合比設(shè)計(jì)，增 大骨料用量，減小砂、石中含泥量，以減小水泥和水用量，以降低混 凝土水化熱。擬采用如下原材料：水泥由于主墩承臺3.5M厚度，水泥在水化過程中產(chǎn)生大量熱量，聚 集在結(jié)構(gòu)內(nèi)部不容易散發(fā)，使混凝土內(nèi)部溫度升高，因此在施工中選 擇水化熱較低的水泥以及盡量減小單位水泥用量，有資料表明每減少 單位用量10KG可降低溫度1。，本工程結(jié)合實(shí)際及地方材料采用 PO42.5等級水泥。粗、細(xì)集料粗集料為5-31.5連續(xù)級配碎石。它比5-25mm碎石可減少用水量10KG，在相同水灰比情況下水泥減少20KG左右。采用中粗砂，細(xì) 度模數(shù)為2.62、含泥量為1.1%，它比采用細(xì)砂每立方用水量減少

5、20KG，相應(yīng)減少水泥用量，降低混凝土水化熱，并防止混凝土干縮。（3）混合料及外加劑摻入的粉煤灰經(jīng)檢測細(xì)度、燒失量、需水量及三氧化硫含量均符 合II級粉煤灰指標(biāo)要求。粉煤灰不僅改善混凝土和易性，減小混凝 土用水量，減小泌水和離析，提高混凝土強(qiáng)度，改變混凝土分子結(jié)構(gòu) 組織，增加混凝土密實(shí)度，同時代部分水泥，降低了水泥用量，從而 降低混凝土水化熱引起的溫度梯度，防止和減少溫度裂縫的產(chǎn)生。摻量為膠凝材料重量的1.5%LH-3高效緩凝減水劑，一方面可延 緩混凝土的凝結(jié)時間，它一方面可明顯延緩水泥水化熱釋放速度，凝 結(jié)時間可延長8小時以上，推遲水化熱峰值出現(xiàn)，同時減水12%用水 量，減小水泥用量，從而降

6、低水化熱。3.2混凝土配合比的確定混凝土配合比設(shè)計(jì)采用絕對體積法。以基準(zhǔn)混凝土配合比為基 礎(chǔ)，按等稠度、等強(qiáng)度為原則。采用超量取代法，粉煤灰取代水泥百 分率取13%，粉煤灰超代系數(shù)取1.2，即用粉煤灰取代部分水泥，超 量部分取代等體積的砂，根據(jù)所選材料通過試驗(yàn)室試配確定配合比如 下表：摻入高效緩凝減水劑混凝土初凝為8小時，終凝為12小時，由 于摻入粉煤灰改善混凝土和易性，減少泌水和坍落度損失，降低水化 熱，有利于大體積混凝土施工。3.3混凝土澆筑施工方案及工藝由于主墩承臺為3.5M厚度和施工面積較大，混凝土澆筑采用斜 坡分層的澆注方案，分層厚度按44cm厚左右，分8步澆注到頂，一 個坡度，簿層

7、澆筑，先深后淺，連續(xù)澆筑，這種方法能較好適應(yīng)泵送 施工工藝要求，同時控制好上下層混凝土覆蓋時間，在下層混凝土未 初凝時進(jìn)行上層混凝土澆筑，以避免混凝土冷縫出現(xiàn)。混凝土振搗必 須密實(shí)，在不同部位用5臺振動棒振搗，振搗棒快插慢拔，掌握正確 振搗時間，做到不漏振不過振，提倡二次振搗。及時按標(biāo)高刮平表面， 用木抹子反復(fù)搓壓，使其表面密實(shí)，初凝前用木抹壓光，可以控制混 凝土表面的龜裂，減少混凝土表面水分散失，促進(jìn)混凝土養(yǎng)護(hù)。為防 止混凝土在硬化過程中表面出現(xiàn)龜裂現(xiàn)象，要及時進(jìn)行二次抹面，在 初凝以后，終凝之前，再用泥刀壓光平整，使少量終凝前出現(xiàn)的失水 沉降等塑性收縮裂紋得到消除。3.4混凝土的養(yǎng)護(hù)在表面

8、施工完畢后，應(yīng)加強(qiáng)對混凝土的保養(yǎng)，及時用塑料薄膜覆 蓋混凝土表面，來封閉混凝土中多余拌和水，防止水分蒸發(fā)，以實(shí)現(xiàn) 混凝土自身養(yǎng)護(hù)。終凝后覆蓋蓬布和草袋，蓬布和草袋的覆蓋層數(shù)應(yīng) 根據(jù)實(shí)測溫差情況及時進(jìn)行增減，使混凝土內(nèi)外溫差小于25r。做 好混凝土的保溫和保濕，目的是減少混凝土表面熱擴(kuò)散，延長散熱時 間，減少混凝土表面溫度梯度，防止表面裂縫，保證溫度緩慢升降， 充分發(fā)揮混凝土徐變特性，降低溫度收縮應(yīng)力，混凝土灑水養(yǎng)護(hù)不小 于14天。3.5混凝土溫度的計(jì)算及測溫3.5.1在大體積混凝土施工中，應(yīng)充分考慮水泥水化熱問題，計(jì) 算混凝土的溫度場溫度。（計(jì)算過程省略了，需要的話可以重發(fā)）根 據(jù)計(jì)算混凝土內(nèi)

9、部溫度得知，在混凝土澆筑后第三天混凝土內(nèi)部溫升 為68.9C，比室外溫度26.4C高42.6C。我們采取內(nèi)降、外部保溫法， 外部保溫法通常考慮增加保溫層的厚度，若保溫層厚度太厚以致不現(xiàn) 實(shí)時，可考慮在混凝土內(nèi)部采取降溫法，埋置冷卻水管，其散熱效果 明顯，目的是減少混凝土表面的熱擴(kuò)散，減小混凝土表面的溫度梯度， 防止產(chǎn)生表面裂縫。在該主墩承臺大體積混凝土內(nèi)部水平設(shè)置兩層循 環(huán)“E”型6分鐵水管6根，橫橋向水平間距2m.為使承臺中心水化熱 能更有效地排出，兩層分開進(jìn)水口，使進(jìn)出水路徑縮短。根據(jù)承臺內(nèi) 部溫度和出水口的水溫情況，通過控制閥對水循環(huán)進(jìn)行調(diào)節(jié)，控制承 臺混凝土溫度與外界溫差在25C以內(nèi)。

10、3.5.2對大體積混凝土應(yīng)及時掌握混凝土溫度變化規(guī)律，首先安 裝測溫監(jiān)控點(diǎn)，在澆筑混凝土前進(jìn)行埋設(shè)，在有代表性地方共設(shè)3處， 每處設(shè)上中下3點(diǎn)，下點(diǎn)在底板向上20cm，上點(diǎn)在頂板向下20cm， 中間點(diǎn)，對每處每點(diǎn)進(jìn)行編號，對溫度測溫線綁扎在鋼筋骨架上，溫 度傳感探頭避免接觸鋼筋。為了便于操作和防潮濕，將露在外面的導(dǎo) 線和插頭用塑料袋包裹好，測溫時將測溫線插頭插入主機(jī)插座中，按 下電源開關(guān)，主機(jī)顯示屏可顯示測點(diǎn)溫度，注意插頭有正負(fù)極，該儀 器可讀出該處最大、最小、平均值。由專人按一定時間間隔使用數(shù)字 式電子測溫儀進(jìn)行測溫監(jiān)控，混凝土澆筑后15d每2h測一次，第610d每4h測一次，同時測出基坑大氣溫度及覆蓋物下溫度，進(jìn)出 水口的水溫。對各處各點(diǎn)溫度進(jìn)行記錄并進(jìn)行分析，決定采取對混凝 土內(nèi)降、還是外部保溫法措施。現(xiàn)列澆筑后4d各處各點(diǎn)每天觀測的 平均值見下表：從測溫記錄來看，混凝土中心與表面溫度升降基本同步，中心最 高溫度出現(xiàn)在澆筑混凝土后第3d,最高溫度為58.8C，基坑環(huán)境溫 度最大為27.9 C，承臺混凝土中心與覆蓋物下之間溫差最大為 17.4C，覆蓋物下