武廣客運(yùn)專(zhuān)線承臺(tái)大體積混凝土施工技術(shù)

1、武廣客運(yùn)專(zhuān)線承臺(tái)大體積混凝土施工技術(shù) 摘要：通過(guò)選用合理的混凝土原材料，嚴(yán)格控制現(xiàn)場(chǎng)混凝土配合比，不僅保證了客運(yùn)專(zhuān)線橋梁承臺(tái)的強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求，也實(shí)現(xiàn)了大體積混凝土的防裂目標(biāo)。關(guān)鍵詞：承臺(tái) 大體積混凝土 施工技術(shù)1 工程概況武廣客運(yùn)專(zhuān)線橋梁承臺(tái)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(jì)強(qiáng)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(tái)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(diǎn)，除了滿足強(qiáng)度、耐久性等要求外，還必須控制大體積混凝土裂縫的開(kāi)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(shí)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(yùn)專(zhuān)線橋梁施工中的全面應(yīng)用，對(duì)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(duì)武廣客運(yùn)專(zhuān)線承臺(tái)大體積混凝土的施工技術(shù)進(jìn)行分析、探討。 2 承臺(tái)混凝土配合比設(shè)計(jì)2.1 大體積混凝土的特點(diǎn)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(shí)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(jiǎn)化了施工程序，加快了施工進(jìn)度。2.2 承臺(tái)配合比設(shè)計(jì)原則橋梁承臺(tái)大體積混凝土配合比的設(shè)計(jì)原則：(1)在保證工程建設(shè)所規(guī)定強(qiáng)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(shí)混凝土的水膠比應(yīng)低于無(wú)摻和料的水膠比，膠凝材料總量應(yīng)稍大于設(shè)計(jì)相同強(qiáng)度等級(jí)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(tái)砼配合比的設(shè)計(jì)難點(diǎn)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(chēng)，其摻入混凝土中具有增強(qiáng)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(dāng)?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(guò)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(shí)溫度峰值，從而降低混凝

5、土開(kāi)裂的風(fēng)險(xiǎn)。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(guò)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(tái)配合比設(shè)計(jì)時(shí)，擬采用以上技術(shù)措施解決混凝土泌水問(wèn)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(shí)也導(dǎo)致了混凝土的收縮加大，因碎石的強(qiáng)度、密度、吸水率和外加劑種類(lèi)對(duì)混凝土干縮影響也很大。承臺(tái)配合比設(shè)計(jì)時(shí)降低混凝土收縮的途徑有：降低砂率，選用強(qiáng)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(qiáng)度等級(jí)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(xì)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(guò)350m2/kg，堿含量不應(yīng)超過(guò)0.60%，游離氧化鈣含量不應(yīng)超過(guò)1.5%，水泥熟料中C3A的含量不宜超過(guò)8%(強(qiáng)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(wú)潛在堿活性，堅(jiān)固性試驗(yàn)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(jiān)固，顆粒形狀和級(jí)配良好，吸水率低，空隙率小，無(wú)潛在堿活性的碎石。

7、2.4.5 水：宜選用自來(lái)水。采用赤壁市自來(lái)水，滿足混凝土拌合用水標(biāo)準(zhǔn)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(shí)損失，延緩混凝土溫升峰值出現(xiàn)的時(shí)間，減小混凝土的收縮。2.5 配合比設(shè)計(jì)經(jīng)過(guò)大量的試驗(yàn)，最終確定以下配合比?；炷僚浜媳仍囼?yàn)結(jié)果 表1材料用量(kg/m3)坍落度(mm)凝結(jié)時(shí)間(h)抗壓強(qiáng)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(chǎng)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(tái)混凝土輸送車(chē)。3.2 承臺(tái)混凝土澆筑工藝承臺(tái)混凝土澆筑采用拖泵送或布料機(jī)布料?；炷练謱訚仓?、分層振搗，每層澆注厚度控制在30cm左右，沿橫橋向進(jìn)行，斜向分層厚度3040cm，采用ZD75型振搗棒，間距50cm，施工時(shí)安排2根振搗棒振搗，保證混凝土的密實(shí)性。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)值班人員現(xiàn)場(chǎng)精心控制，在承臺(tái)混凝土澆注過(guò)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(dòng)性好，無(wú)泌水現(xiàn)象發(fā)生，混凝土凝結(jié)時(shí)間正常。4 承臺(tái)混凝

9、土溫度測(cè)量和控制技術(shù)混凝土的生產(chǎn)、運(yùn)輸、澆筑和溫度及表面養(yǎng)護(hù)，是保護(hù)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(jì)算在大體積砼施工前先進(jìn)行混凝土絕對(duì)升溫計(jì)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(jì)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(jiàn)表2) 4.2 大體積混凝土的測(cè)溫技術(shù)4.2.1 測(cè)溫點(diǎn)布置根據(jù)承臺(tái)的尺寸，在承臺(tái)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(gè)測(cè)溫點(diǎn)。水平方向：分別在距邊緣1米和中間部位布置三個(gè)點(diǎn)。測(cè)溫線布置：用鋼筋將測(cè)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(shí)受到損傷。測(cè)溫點(diǎn)傳感線纜在混凝土澆筑前須準(zhǔn)確定位，以防止在混凝土澆筑的過(guò)程中移位而造成測(cè)量數(shù)據(jù)失真。4.2.2 測(cè)溫工具根據(jù)實(shí)際情況選擇便攜式建筑電子測(cè)溫儀。4.2.3 測(cè)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(kāi)始的34天，每隔2小時(shí)測(cè)溫1次；待測(cè)溫趨于平穩(wěn)后的降溫階段，每4小時(shí)測(cè)溫1次。在測(cè)量混凝土內(nèi)部溫度的同時(shí)，測(cè)量外界的環(huán)境溫度。根據(jù)測(cè)點(diǎn)編號(hào)順序，記錄所測(cè)溫度數(shù)據(jù)，當(dāng)測(cè)位的混凝土內(nèi)外溫差不大于200C并趨于穩(wěn)定時(shí)為止。4.3 承臺(tái)混凝土溫度控制措施4.3.1 冷卻水管的埋設(shè)通過(guò)綜合比較散熱效率和經(jīng)濟(jì)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(guò)通水試壓，仔細(xì)檢查每一個(gè)接頭，確保管路不漏水。在混凝土澆筑和鋼筋綁扎過(guò)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(duì)于承臺(tái)高度為2米時(shí)，在承臺(tái)布置二層冷卻水管（具體見(jiàn)下圖）。4.3.2 通水控制溫度根據(jù)混凝土澆筑過(guò)程中的測(cè)溫情況，適時(shí)向管內(nèi)通水，通過(guò)水循環(huán)，帶走承臺(tái)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(jìn)、出水的溫差不大于50C。根據(jù)測(cè)溫?cái)?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(diǎn)，在循環(huán)過(guò)程中自動(dòng)調(diào)節(jié)溫差。冷卻水管安裝時(shí)，要用鋼筋骨架和支撐桁架固定牢靠。在承臺(tái)邊設(shè)置循環(huán)水蓄水池，用來(lái)把循環(huán)出的熱水澆筑到砼表面來(lái)減少砼內(nèi)外的溫差。4.4 承臺(tái)混凝土測(cè)溫統(tǒng)計(jì)同樣以下余角海特大橋2#橋墩承臺(tái)測(cè)溫統(tǒng)計(jì)資料圖表為例，各測(cè)點(diǎn)的溫度圖表如下；（表面溫度、中心溫度、環(huán)境溫度）通過(guò)溫度測(cè)量監(jiān)控，承臺(tái)混凝土內(nèi)部最高溫度為59，與承臺(tái)混凝土表面溫差小于20。達(dá)到了預(yù)期的目的，該承臺(tái)施工方法是可行的。4.5 承臺(tái)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(wú)蜂窩、麻面等質(zhì)量通病出現(xiàn)?，F(xiàn)場(chǎng)制取混凝土抗壓試件強(qiáng)度合格。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)仔細(xì)檢查確認(rèn)承臺(tái)混凝土無(wú)有害裂紋產(chǎn)生。5 混凝土

14、的保溫養(yǎng)護(hù)混凝土澆筑完畢后轉(zhuǎn)入養(yǎng)護(hù)階段。防止混凝土開(kāi)裂的一個(gè)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(shí)在混凝土表面干燥或水分蒸發(fā)過(guò)快時(shí)，都會(huì)引起表面混凝土開(kāi)裂，且裂縫會(huì)向內(nèi)發(fā)展。因而，在采取混凝土內(nèi)部降溫措施的同時(shí)，在承臺(tái)混凝土裸露面須采取適當(dāng)?shù)谋?、保濕措施。在承臺(tái)混凝土終凝后，須對(duì)承臺(tái)表面進(jìn)行蓄水養(yǎng)護(hù)，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(guò)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(shí)嚴(yán)格控制配合比，經(jīng)常檢查，保證材料計(jì)量準(zhǔn)確。6.1.2 搗實(shí)砼拌合物時(shí)，插入式振搗器移動(dòng)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(shí)嚴(yán)格掌握好每點(diǎn)的振搗時(shí)間，合適的振搗時(shí)間由下列現(xiàn)象來(lái)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(shí)。6.1.4 砼灌注過(guò)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(rèn)真養(yǎng)護(hù)。6.2.2 拆除砼圬工結(jié)構(gòu)側(cè)面非承重模板時(shí)，要確保砼強(qiáng)度已達(dá)到施工規(guī)范規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)。6.2.3 拆模時(shí)文明施工，不能用力過(guò)猛過(guò)急，注意保護(hù)棱角。6.2.4 加強(qiáng)成品保護(hù)，對(duì)于處在人多、運(yùn)料等通道處的砼陽(yáng)角，拆模后用角鋼等將陽(yáng)角保護(hù)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(zhǎng)短不一、且不連貫，類(lèi)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