[12-11 16:59:52] 来源：http://www.tmgc8.com 桥梁工程 阅读：3376次
摘要:本文紧密结合湄公河大桥主墩承台大体积混凝土工程建设实践,研究总结了大桥承台大体积混凝土的温控方法和措施,具有一定的实用价值。
关键词:湄公河大桥;大体积混凝土;温控技术;分析
一、引言
柬埔寨境内的湄公河大桥工程大桥桥墩采用六角形实体墩身,桥墩承台采用六角形高桩承台,上下游侧同样为三角形,承台高4.5m,纵向宽13.80m,横向宽21.60m,承台是典型的大体积混凝土工程。承台混凝土强度等级为C30,混凝土总体积约为1067m3。根据施工计划承台的施工将于2008年4月底施工,当地4月份气温预计在35℃～40℃,高温施工条件给大体积混凝土裂缝控制增加难度,施工单位面临巨大挑战。本研究从原材料优选、混凝土配合比优化以及施工中的温控和养护技术等展开系统研究,研究总结出一套适合于大体积混凝土工程的裂缝控制方法。
二、本工程预防水化热产生过大而采取的处理措施
(一)原材料的优选。根据工程实际情况,水泥从柬埔寨周边国家进口,本研究通过对大象I型水泥、PCB40、PCB50、TPIⅠ型和TPIⅤ等多种水泥分别进行了水泥强度、体积安定性、凝结时间、水化热试验,测试的部分性能指标见表1。粉煤灰从国内运输,经优选采用上海石发电力粉煤灰有限公司Ⅱ级粉煤灰,根据《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》(GB/T 1596-2005)标准测试粉煤灰的性能指标见表2,各项性能指标满足GB/T 1596-2005规定的Ⅱ级粉煤灰标准。
根据表1试验结果可见:五种水泥的安定性均合格。从凝结时间和水泥水化热测试结果来看TPI V型水泥的凝结时间较长,而且水化热也最低,因此TPI V型水泥最适合承台大体积混凝土工程。
为配制抗裂大体积混凝土,通常选取缓凝型高效减水剂作为外加剂。在混凝土中掺加高效减水剂,可以改变水泥浆体的流变性能,进而改变水泥及混凝土结构,起到改善混凝土性能的作用。在保持流动性及水胶比不变的条件下,可以减少用水量及水泥用量,从而从根本上降低水化热的产生。因此高效减水剂的优选对于控制承台大体积混凝土工程的质量至关重要。
本研究通过对西卡2000AT、西卡NN、马贝N100、马贝R104、富士乐COMPLAST SP337、麦斯特RP25R、麦斯特RP26R和金星JN多种外加剂进行比选试验,最终选用上海麦斯特公司生产的RP25R缓凝型混凝土高效减水剂,其减水率高、掺量低、与低碱水泥适应性好,能够大大改善混凝土拌合物的经时损失,延缓混凝土温升峰值出现的时间,减小混凝土的收缩。该外加剂无氯离子,碱含量小于减水剂干重的1%。经测试TPIⅤ型水泥与麦斯特RP25R的适应性良好。
(二)合理调整混凝土的配合比,减小水化热和提高强度。混凝土组成材料的选用对大体积混凝土产生的水化热高低有直接影响。合理的混凝土配合比应具有较低的水泥用量、较低的水化热、较低的水灰比,同时具有较好的和易性和可泵送性。本桥承台施工通过大量配合比试验,在施工中粗骨料采用机制碎石,粉泥含量低于1.5%,细骨料为天然砂,粉泥含量低于2%,采用TPI V水泥,在每m3混凝土中掺入130～140kg粉煤灰,同时掺加麦斯特RP25R,以达到减少水化热的目的,推迟水化热峰值出现的时间。
普通水泥水化过程中放出的热量为500J/g左右,故应合理选择混凝土配合比,由于水胶比降低,混凝土强度提高,在满足设计强度要求下,尽可能减少水泥用量,以减少水泥的水化热,将原来350kg/m3减少到310～320kg/m3。
通过调整混凝土配比后,该工程混凝土在28d强度达到46MPa左右,因此本次配合比的调整提高了它的抗裂能力。
(三)控制料温和混凝土出仓温度。拌和水采用冰水,提前8h将冰块投入水泥中,使水温降至4℃左右再用;对晒热的砂、石料采用淋水降温。
(四)设置后浇缝同时增加混凝土体内散热通道。由于本承台高4.5m,纵向宽13.80m,横向宽21.60m,故设置了后浇缝,以减少外约束力和温度应力,同时也有利于散热,降低混凝土的内部温度。通过结构设计验算的调整,在满足功能、强度、耐久性的前提下,改变结构设计,增大混凝土的散热面积和散热通道。
(五)采用导管排气法排除混凝土体内水化热。在混凝土中埋置导管,排除混凝土体内的水化热。具体方法为:
在混凝土中梅花形埋置直径为50mm的钢管,待混凝土凝固具有一定强度后,拔出钢管,用高标号细石混凝土将管孔灌实。注意,在混凝土开始硬化后,每隔1h将钢管转动一周,否则,混凝土凝固后,钢管将拔不出来。www.tmgc8.com
在混凝土中埋置夹布胶管或钢丝网胶管,管内充水或充气,使管径增大,待混凝土初凝后,放出水或空气,抽出胶管,形成排气通道。混凝土硬化后,用高标号细石混凝土灌实。
用金属钢带制成的波纹管埋置于混凝土内形成排气孔道,排除体热,待水化反应基本结束后,用高标号砂浆灌实,金属波形管不需要拔出。
(六)控制混凝土的坍落度。承台混凝土试配时的坍落度为18cm,在施工时,为了进一步提高混凝土强度,要求适当减少用水量,把坍落度调整到15cm左右;同时要加强振捣,保证密实,以提高混凝土的强度。
(七)对施工材料和每道工序的温度进行定时测量。在施工过程中,监理和施工人员都安排专人对拌和水、砂、石料、混凝土出仓、入模温度、冷却水进出口温度、气温和天然水温进行定时测量和记录,严格控制每道工序的温升。当发现冷却水温度过高时,加大循环速度和流量,提高冷却效果。
(八)养护及检测。等混凝土终凝后立即在承台表面作蓄水养护,在每层混凝土顶面蓄水25～30cm,利用冷却管出来的温水进行蓄水保温,以减缓混凝土表面温度散失,减小混凝土内外温差,同时进行冷却管出口测温监控,蓄水保温5～7d,直至混凝土内外温差低于20℃。
在每个承台内设置8层半导体温度传感器,每层为11个测点。因此,一个承台内的测温点达到121个,成立专门测温小组,每隔2h进行一次测量,测量结果及时整理上报。
三、结语
实践证明,本工程采用高效减水剂、控制水泥用量和混凝土材料温度,可降低混凝土内温度,外部采用保温措施和适当提高混凝土早期强度等方法,可以有效控制大体积混凝土的水化热,防止发生温度裂缝。
在大体积混凝土施工过程中,采取上述方法来降低混凝土水化热,是较经济可行的;采用高效减水剂,减少水泥用量,并适当代用粉煤灰,可以有效降低混凝土的水化热;减小水灰(胶)比,加强振捣,提高混凝土早期抗裂强度,也是防裂的有效措施之一;混凝土内的温度分布以中间最高,上层又略高于下层。因此,冷却管的布置可适当偏上;加强外围套箱、模板的强度和刚度,防止因混凝土发热膨胀而开裂、变形,是施工中应特别注意的问题;混凝土内最高温升在浇注后35～55h,因此,有关内部降温和外部保温措施必须保留相应时间,以防不测,最好保留4d以后,待混凝土内部温度降至安全范围后方可停止。
