高温期大体积混凝土施工技术研究.pdf

总663期2023年第33期（11月 下）0 引言随着我国基础设施建设需求的不断增加，大体积混凝土在我国桥梁工程中得到了广泛应用1。在桥梁大体积混凝土施工中，低温时胶凝材料的水化反应较慢，高温时水化反应较快，放热速度会超过散热速度，因此，施工环境温度会直接影响大体积混凝土的温度场，容易产生过大的温度应力，存在混凝土结构开裂的风险。因此，在高温期大体积混凝土施工时，如果散热不当，会引起大量的温度裂缝，大体积混凝土一旦开裂，桥梁工程的安全性和稳定性将无法得到保证2。目前，在桥梁大体积混凝土施工中，有必要对温度控制措施进行系统的分析，通过施工与养护的综合措施，并配以必要的监测方法，控制高温期大体积混凝土的施工质量3。1 高温期大体积混凝土施工特点根据 大体积混凝土施工规范（GB 504962018）规定，大体积混凝土指混凝土结构物实体最小几何尺寸不小于1 m，或预计会因混凝土中胶凝材料水化引起的温度变化和收缩而导致有害裂缝产生的混凝土4。我国自北向南纬度跨度大，同一时间不同地区的环境温度差异较大，同一地区不同季节的环境温度也有较大差异，因此，大体积混凝土施工会受到环境温度的影响5。高温期进行施工虽然对大体积混凝土凝结硬化过程防止裂缝有利，但存在许多不利因素，影响工程结构的安全性和耐久性等，具体表现如下：1）高温期水泥水化反应速度加快，可能存在因振捣不实而发生的冷缝问题。2）高温条件下混凝土体表温度不易降温，水分蒸发快，导致混凝土坍落度损失加快，最终影响混凝土硬化后的强度和抗渗性。3）由于大体积混凝土一旦浇筑成型，将无法从内因方面防止裂缝的产生，重点应放在大体积混凝土养护阶段。通过洒水降温、表面湿润和监测等方法，防止大体积混凝土开裂。因此，高温期大体积混凝土施工应分析裂缝产生的原因，从施工和养护两方面共同防止裂缝的发生6。2 高温期大体积混凝土施工技术研究2.1 工程案例安宁大道主线桥起点桩号为K3+557，终点桩号为K4+453，全长896 m。连续上跨安宁大道、民兴路、进港铁路。其中，主线桥上跨安宁大道位于第二联4#墩5#墩之间，上跨民兴路位于第四联12#墩13#墩之间，上跨进港铁路位于第五联14#墩15#墩之间，二环辅道与安宁大道平交后（安宁大道左、右幅辅道桥）与主线桥同时上跨民兴路、进港铁路。安宁大道跨线桥左右幅主线桥现浇梁箱梁结构多样，变截面箱梁，梁底曲线线形控制难度较大，结构参数具体见表1。现浇箱梁部分最大高差达12 m，最大墩高16.5 m，箱梁外腹板为斜腹板，对模板支撑体系要求较高，最大梁高达4.6 m，施工荷载大，危险性大。跨线桥分为左中右三幅桥，上部现浇箱梁结构三幅需分期施工，然后再通过相邻两幅桥之间的湿接缝连成一体，对工期影响大。箱梁分两次浇筑，第一次先浇筑底板，后浇筑腹板，浇至箱室上倒角底平齐（如图1所示）时第一次浇筑结束。第二次浇筑顶板、翼缘板。浇筑时应从标高低的一端往高的一端浇筑。收稿日期：2023-04-11作者简介：董光明（1987），男，吉林长春人，工程师，从事桥梁施工相关工作。高温期大体积混凝土施工技术研究董光明（中国核工业华兴建设有限公司，江苏 南京 210000）摘要：为保证大体积混凝土的施工质量，使大体积混凝土的施工温度符合工程标准。结合安宁大道跨线桥工程，分析高温期大体积混凝土施工特点，对高温期大体积混凝土施工质量控制方法进行论述。研究结果表明，在高温期，大体积混凝土水化热大，混凝土极易产生温度裂缝，应从混凝土原材料、配合比、搅拌、入模、浇筑、养护和温度监控等多方面进行虑降温处理，从而消除或减轻混凝土裂缝等质量问题。关键词：高温期；大体积混凝土；箱梁；施工技术中图分类号：U445文献标识码：A98交通世界TRANSPOWORLD图1 箱梁两次浇筑示意图安宁大道跨线桥总体走向呈近西南东北走向，车流量特别大，附近为物流园集中区，大型货车比较多。项目场地内地基土由素填土、粉质黏土、泥岩、砂岩组成。安宁大道跨线桥上部结构箱梁计划工期为736 d。因此，该项目大体积混凝土施工阶段面临气温高、蒸发快的外界环境。如不采取措施，混凝土的浇筑温度会随外界气温而不断升高。本文结合安宁大道跨线桥项目，针对高温期的主要影响因素，对高温期大体积混凝土施工技术进行研究。2.2 原材料控制1）水泥。桥梁大体积混凝土施工过程中，水泥是关键建筑材料。水泥选用矿渣硅酸盐水泥，由于此种水泥属于低水化热品种，对水化热现象进行控制，可以有效避免水泥无法正常释放能量而导致的裂缝。2）骨料。水泥在水化过程中会产生一定的热量，水泥的用量直接影响混凝土的裂缝问题，减少水泥用量可降低热量来源。因此，要选择好骨料的粒径、级配、质量。骨料选取高质量的碎石，含泥量需要控制在1%左右，抑制因水化热而引起的温度升高和混凝土收缩，保证大体积混凝土施工的安全性和稳定性。3）掺合料。将合适的矿物掺合料掺入混凝土原材料中，可以减少水泥用量，达到降低水化热的目的。选取需水率不大于105%，45 m筛余物不大于20%和燃烧损失不大于8%的粉煤灰作为矿物掺合料，不仅降低了初始水化热量，还能改善混凝土的干缩性与和易性。粉煤灰的掺入量要合理，不能过低或过高。4）外加剂。在混凝土中添加外加剂，有效降低混凝土的内部水化温度，避免混凝土结构中温度裂缝的风险。常用外加剂有缓凝剂、减水剂和膨胀剂等。本文选取多元羧酸高效减水剂作为外加剂，满足混凝土外加剂（GB 80762008）和 混凝土外加剂应用技术规范（GB 501192013）的要求7。待确定好原材料后，采取喷淋的方法对骨料进行预冷，降低混凝土的出机温度。骨料温度每降低1.0，混凝土温度可降低0.6 左右。2.3 配合比设计混凝土配合比对大体积混凝土产生裂缝的影响较大，因此，需要对其进行配合比设计，优化调整。基于绝热温升小、热强比小、抗拉强度大、线胀系数小、极限拉伸变形能较大、自身体积变形小的原则，经过反复试验，挑选出最优大体积混凝土配合比。该配合比的混凝土7 d养护平均强度为51.6 MPa，28 d养护平均强度为54 MPa，满足设计要求。2.4 混凝土拌和在混凝土材料搅拌工作中，尽可能使用温度较低的水进行搅拌，必要时可采用冷却水，保证混凝土材料的温度符合要求后方可进入搅拌机进行搅拌，以达到混凝土施工的温度控制效果，起到预防混凝土材料表面开裂的作用。2.5 入模前温控高温期倒灌会使混凝土入模温度回升。因此，在混凝土材料入模前需要进行温度控制，主要是减少运输过程的温升。混凝土运输时，罐体的转速要符合混凝土搅拌的规范要求。此外，根据混凝土实际浇筑速度，确定搅拌车投入数量，避免等待时间。泵送混凝土时，采用设备顶部遮阳棚和洒水措施对其进行温度控制，防止太阳直接照射。2.6 混凝土浇筑混凝土浇筑时，在条件允许的情况下尽量选择傍晚进行浇筑，并加快浇筑施工进度，尽量避免在炎热天气浇筑大体积混凝土。浇筑前需要检查温度以及坍落度等各项指标。浇筑时彻底清理模板，并对模板的钢筋材料进行降温处理。浇筑采取分层分段的方式，确定每一浇筑层的厚度，同时控制好混凝土初凝的时间，使浇筑完的混凝土可以更好地散发内部水化热，避免混凝土构件升温，从而造成裂缝问题。2.7 养护工作养生不良的混凝土组织内部松散，同时混凝土的透水性加大。在浇筑阶段可以采用预养护措施，即塑料布随振捣随覆盖。同时，在适当的位置预留软管，采用温度约为25 的清水为初步硬化后的混凝土体表降温。混凝土浇筑完毕后，对混凝土构件进行养护保温处理至关重要。为了使水化作用充分彻底，洒水不表1 安宁大道跨线桥上部结构主要部位参数梁高/m1.82.02.22.23.52.74.01.82.8243.14.6顶板宽/m1313101310131310底板宽/m884.67.65.25888跨中顶板厚度/m0.250.250.30.250.30.250.250.3跨中底板厚度/m0.220.220.250.250.250.250.220.25跨中/m0.50.50.550.50.550.50.50.55横梁/m0.80.80.850.80.850.80.80.85端横梁/m1.82.02.22.22.71.82.03.1中横梁/m1.82.02.23.54.02.84.04.699总663期2023年第33期（11月 下）仅在混凝土表面进行，洞里洞外都应同时洒水湿透，并采取长时间养护。在正午等高温时段，对大体积混凝土区域进行喷雾作业，降低混凝土体表周边区域的温度，能够很好地解决混凝土内外温差问题，起到整体养护效果。2.8 温度监控大体积混凝土的特点是结构体量大，混凝土内部与表面产生较大的温度差异，温测布置工作是其中的重要环节8。针对本工程施工工艺，建立一套适用于大体积混凝土浇筑过程及养生期间温度及应变变化的方案，以提示施工现场采取降低温差的措施，降低由于温度变化和收缩而导致的裂缝至关重要。在大体积混凝土施工时，需要预留孔洞，每一个测温孔中设置监测点位，实时监控温度差异。各监测点周期除按设计进行外，可以根据具体施工情况调整测量周期，具体见表2。测温监控顺序依照由底部、中部到混凝土表面的顺序。监测过程中自动监控设备连续记录各温度传感器的读数，发现相关数据达到报警值，应启动相关解决方案，并采取有效措施，保证大体积混凝土施工质量。表2 施工期测量周期施工环节浇筑前入模期浇筑14 d浇筑57 d浇筑714 d浇筑1428 d监测频次连续监测3次1次/h1次/h1次/4h1次/12h1次/24h3 结论大体积混凝土施工温度是一项非常关键的控制指标。在高温条件下，大体积混凝土水化热大，容易加剧混凝土产生裂缝。高温对大体积混凝土的影响难以避免，因此应采取综合防治措施，减少大体积混凝土裂缝的产生，满足结构物施工的安全性和耐久性。本文结合安宁大道跨线桥施工项目的实际情况，总结了高温期大体积混凝土的温度控制措施，对保证混凝土结构施工质量具有重要意义。1）在原材料选择和配合比设计阶段，重点关注原材料特性、粉煤灰用量、骨料用量和骨料温度，降低混凝土材料的水化热。2）在混凝土拌制和入模前严格控制出机温度和到达现场的温度，制定混凝土原材料降温措施，待其充分降温后使用。3）在混凝土浇筑阶段做好分层分段浇筑，使内部水化热充分散发到空气中，避免因集中放热导致的混凝土裂缝。4）大体积混凝土施工应采取全过程养护，解决混凝土内外温差问题，保证混凝土施工质量。参考文献：1 李引胜.大体积混凝土施工测温技术研究J.建筑安全，2022，37（12）：39-422 郑宝全.C30大体积混凝土承台配合比设计及其应用J江西建材，2022，286（11）：34-363 潘云富，冯伟，施勇，等不同季节下大体积混凝土温度及应力研究J工程与建设，2022，36（2）：510-5134 林锦.非洲沿海地区大体积混凝土高温施工处理措施J.珠江水运，2022，548（4）：85-875 王晓鹏大体积混凝土施工技术研究及其应用J中国住宅设施，2021，216（5）：125-1266 宋会民，靳红会，徐建立.高纬度区高温季节大体积混凝土施工温控措施J.人民黄河，2020，42（S1）：116-1187 龚远中高温C40大体积混凝土承台配合比设计及温度控制D西安：西安建筑科技大学，20198 蔡文俊，马建林，李军堂，等桥梁承台大体积混凝土温度控制数值模拟研究J铁道建筑，2017，517（3）：1-5100