宋郎路北运河大桥大体积混凝土施工控制.pdf

1 6 8 管理施工 城市道桥与防洪 2 0 1 4 年 4月第 4 期 宋郎路北运河大桥大体积混凝士施工控制 刘彦辉 ， 邵智杰 ( 北京 鑫畅路 桥建 设有 限公 司 ， 北 京市 1 0 1 1 0 1 ) 摘 要： 随着国民经济整体实力提高， 基本建设领域大体积混凝土建设应用广泛， 在进行大体积混凝土的施工过程中， 由于结构 截面大， 水泥用量多 ， 水泥水化所释放的水化热会产生较大的温度变化容易产生裂缝， 因此， 必须严格控制大体积混凝土的施工 技术 ， 保证建筑工程的施工质量。 该文结合北运河大桥的施工经验， 对大体积混凝土从材料 、 设计构造 、 拌和、 浇筑要求以及温度 控制等的施工技术作了探讨， 可供同行参考。 关键词： 大体积混凝土； 施工技术控制 ； 材料； 设计构造 ； 拌和； 浇筑； 温度控制 中图分类号 ： T U5 2 8 文 献标识码 ： B 文章 编号 ： 1 0 0 9 7 7 1 6 ( 2 0 1 4 ) 0 4 0 1 6 8 0 3 1 大体积混凝土定义 ( 1 ) G B 5 0 4 9 6 2 0 0 9 ，大体积混凝土施工规 范 对大体积混凝土作了如下定义 ：大体积混凝土 ( m a s s c o n c r e t e )混凝土结构物实体最小几何尺寸 不小于 1 m 的大体量混凝 土 ，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 。 ( 2 ) 日本 建筑学会 标准 ( J AS S 5 ) 规 定 ： “ 结构 断 面最小厚度在 8 0 c m以上 ，同时水化热 引起混凝 土内部的最高温度与外界气温之差预计超过 2 5 。【 = 的混凝土 ， 称为大体积混凝土” 。 ( 3 ) 美 国混凝土学会 ( A C I ) 规定 ： “ 任何就地浇 筑的大体积混凝土， 其尺寸之大 ， 必须要求解决水 化热及随之引起的体积变形问题 ，以最大限度减 少开裂” 。 不难看 出 ：大体积混凝 土不是 由其 绝对截面 尺寸的大小决定的，而是由是否会产生水化热引 起 的温度收缩应力来定性 的 ，但水化热 的大小又 与截面尺寸有关 。 2 材料 控制 2 1 水泥和水 混凝土结构开裂主要是由于本身收缩受到约 束而产生的拉应力超过其抗拉强度。混凝土产生 的收缩值及强度值因水泥种类 、水泥用量拌制不 同而不同。水泥的细度问题是需要我们 特别关注 的， 水泥的细度越细， 混凝土越容易开裂。 2 2 砂 、 石骨料 混凝土骨料 的含泥量越 高越容易 开裂 。这是 收稿 日期 ： 2 0 1 4 一 O 1 2 0 作者简 介 ： 刘彦辉 ( 1 9 6 5 一) ， 男 ， 北 京人 ， 工程 师 ， 从事 公路 桥 梁工程 施工管理 工作 。 由于骨料表面所带 的泥份妨碍了骨料与水泥浆之 间的咬合粘结 ， 弱化 了界 面结构 ， 因而降低 了混凝 土 的抗拉强度 。 2 3 外加剂和掺合料 试 验表 明掺 化学 外加 剂 的混凝 土 干缩 值 较 大。 使用一般化学外加剂比使用促凝性 A E减水剂 的干缩值低。混凝土的初期干缩值在使用外加剂 的情况下较大， 不掺外加剂比使用促凝性 A E减水 剂混凝土的干缩值低。混凝土掺加膨胀剂时养护 的要求更高 。在早期养护不好 时 ， 膨胀混凝土更容 易发裂缝 。 3 大体积混凝土施工技术的应用 大 体 积混 凝 土产 生裂 缝 是 由多种 原 因造 成 的 ， 其主要原因是温度应力引起的应变造成的。要 想避免大体积混凝土的质量问题也应进行综合治 理 。 3 1 大体积混凝土的设计构造要求 ( 1 ) 大体积混凝土基础 的工程设计 除应满足设 计规范及生产工艺的要求外 ，宜符合下列要求 ： a 混凝土设计强度等级宜在 C 2 5 C 4 0的范围内； b 配置承受温度应力及控制温度裂缝开展 的构造钢 筋 ； c 当大体积混凝土置于岩石类地基上时 ， 宜在混 凝土垫层 上设置滑动层 ； d 设计 中应尽可能地减少 大体积混凝土外部约束； e 设计单位提出温度场和 应变的相关测试要求； f 大块式基础及其他筏式、 箱体基础不宜设置永久变形缝及竖向施工缝； g - 大 体积混凝土应根据混凝土浇筑过程中温度裂缝控 制 的要求设置水平施工缝 。 ( 2 ) 大体积混凝土工程施工前 ， 应验算浇筑体 的温度 、 温度应力及收缩应力 ， 确定施工 阶段升温 峰值 ， 内外温差及降温速率的控制指标， 制定温控 的技术措施 。一般情况下 ， 混凝 土入模温度绝热温 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 0 1 4 年 4 月第 4期 城 市道桥 与防洪 管理施工 1 6 9 升值最大值不超过 4 5 ，内外 温差 不超过 2 0 C， 降温速率为 2 0 oC d 。 ( 3 ) 大体积混凝土施工前， 应掌握近期气象情 况( 如高温 、 寒潮等 ) 。在冬期施工时， 应制定相应 措施 。 ( 4 ) 大体积混凝土模板宜采用钢模板、 木模板 或钢木混合模板。 3 2 混凝土的浇筑 ( 1 ) 混凝土的浇筑方法可采用分层连续浇筑或 推移式连续浇筑， 不得随意留施工缝 ， 并符合下列 规定 ： a 混凝土的摊铺厚度应根据所用振捣器的作 用深度及混凝土的和易性确定。当采用泵送混凝 土时 ， 混凝土的摊铺厚度不宜大于 5 0 0 m m。当采 用非泵送混凝土时，混凝土的摊铺厚度不宜大于 3 0 0 mm 。 b 分层连续浇筑或推移式连续浇筑 ， 其层间的 间隔时间应尽量缩短 ，必须在前层混凝土初凝之 前， 将其次层混凝土浇筑完毕。层间最长的时间间 隔应不大 于混凝土 的初凝时间 。混凝土 的初凝 时 间应通过试验确定 。当层间间隔时 间超过混凝 土 的初凝时间时 ， 层 面应按施工缝处理。对于工程量 较大 、浇筑面积也大 、一次连续浇筑层厚度不 大 ( 一般不超过 3 m) ， 且浇筑能力不足时的混凝土工 程 ， 宜采用推移式连续浇筑法。 ( 2 ) 大体积混凝土施工采取分层浇筑混凝土时， 水平施工缝的处理应符合下列规定 ： a 清除浇筑表面的浮浆 、 软弱混凝土层及 松动 的石子 ， 并均匀地露出粗骨料。 b 在上层混凝 土浇筑前 ， 应用压力水冲洗混凝 土表面的污物 ， 充分湿润， 但不得有积水。 c 对非泵送及低流动度混凝土 ， 在浇筑上层混 凝土时， 应采取接浆措施。 ( 3 ) 混凝土的拌制、 运输必须满足连续浇筑施 工， 以及尽量降低混凝土出罐温度等方面的要求 ， 并应符合下列规定： a 当炎热季节浇筑大体积混凝土时， 混凝土搅 拌场( 站) 宜对砂、 石骨料采取遮阳或降温措施 b 当采用 自 备搅拌站时， 搅拌站应尽量靠近混 凝土浇筑地点 ， 以缩短水平运输距离。 c 当采用泵送混凝土施工 时 ， 混凝土 的运输宜 采用混凝土搅拌运输车。混凝土搅拌运输车的数 量应满足混凝土连续浇筑的要求。 ( 4 ) 在混凝土浇筑过程中， 应及时清除混凝土 表面的泌水。在大体积混凝土浇筑过程中， 由于混 凝土表面泌水现象普遍存在 ，为保证混凝土的浇 筑质量， 要及时清除混凝土表面泌水。因为泵送混 凝 土的水灰 比一般 比较大 ， 泌水现象也 比较严重 ， 不及时清除， 将会降低结构的混凝土质量。 4 热工计算 4 1 拌合温度 北运河大桥承台属大体积混凝土施工 ，为保 证施 工质量 ， 防止混凝土 内部和表层 ， 表层 和外 界 温差不大( 2 0 C ) ， 造成混凝土内部和表面开裂 ， 除 对配合比设计进行优化外还进行了混凝土热工计 算， 根据计算结果选择合适的保降温措施， 拌合物 温度按式( 1 ) 计算 ， 其结果见表 1 所列。 n E w c ( ) ( 1T o = E w c W C 1 ) ) () = 1 = 1 式中： 为混凝土拌合物温度， ； w为混凝土中 各种 材料的质量，k g ； C 为混凝土 中各种材料的 比热容， k J k g K ) ； n 为材料种类， 这里取7 ； 为混凝土中各种 材料的初始温度。 贝 0 ： T o=4 8 4 0 4 ， 2 5 5 8 = 1 8 9 ( ) 表 1 混凝土 拌合物温 度的计算 表 4 2 混凝土入模温度 = ( T o ) ( g 1 + b t z + ) ( 2 ) 式中： 为混凝土人模温度 ， ； T o 为混凝土拌合 物温度， o C； 为施工时气温经调 查 ，估取 2 0 C； 装车系数 = O 0 3 2 ； 卸车系数 l= 0 0 3 2 ； 运输系数 gt =O 03 2。 故混凝 土人模温度 为 ： = ( T o ) ( 1 + t z + t 3 ) = 1 8 9 + ( 2 0 1 8 9 ) ( 0 0 3 2 + 0 0 3 2 + 0 0 3 2 ) =2 0 ( ) 5 大体积混凝土的温度控制 大体积混凝土的温度控制宜采用内降外保的 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 1 7 0 管理施工 城 市道桥 与防洪 2 0 1 4 年 4 月第 4 期 原则， 对混凝土内部采取设置冷却水管通水冷却， 外部采取蓄热或蓄水保温等措施。在混凝土内部 通水降温时， 进出水口的温差宜小于或等于 1 0 ， 且水温与混凝土 的内部温差不宜大于 2 O ，降温 速率不易大于 2 C d ； 利用冷却水管排出的降温用 水在混凝土顶面蓄水保温养护时 ，养护水温与混 凝土表面温度的差值应不大于 1 5 。 大体积混凝土的养护是一项关键工作 ，必须 切实做好。为防止混凝土内外温差过大 ， 造成温度 应力大 于同期混凝土抗拉强度而产生裂缝 。为及 时掌握混凝土内部温度变化， 便于调整养护措施， 需对大体积混凝土进行测温 ，防止大体积混凝土 内部的温度变化过大， 导致混凝土出现裂缝。 该工程采用冷却管降温，冷却管布置如图 l 、 图 2所 示 l 1 1 00 b o o , _ 9 o o a o 测温孔 测温孔。 。 匿 匿 图 1 冷却 管立面布置 图 图2 第 1 、 第 3 层冷却管平面布置图 根据设计要求， 冷却管为直径 2 5 m m的黑铁管， 连续通水 1 O 1 2 d ， 每个出水口流量 1 O 2 0 L m i n 。 为了增加冷却效果， 该工程采用了地下水( 降水井) ， 取水采用 变频泵 ， 进水 口设 置 阀门 、 水表 ， 浇筑混 凝土前试通水调整流量达到设计要求。 温度监控系统采用温度计检测 ，每天对数据 进行结果分析和评价 ，以便施工现场及时调整保 温养护等施工措施， 确保工程质量。根据浇筑混凝 土的形状和特征及其控制条件来设计温度了 8个 测温点 。对承台的温度场进行浇筑期和养护期 的 连续监测，获得了各测试部位的内部最高温度及 其与混凝土表面的温差随时间的变化规律。即在 混凝土浇筑后， 混凝土内的温度升高很快， 部分测 点在 2 d后达 到最高 ， 部 分测点在 浇筑 3 d后达 最高， 然后混凝土中的温度逐渐下降。 6 结语 随着建筑施工技术 飞速发 展 ，混凝 土大体积 施工得到了广泛应用，混凝土体积由几百立方米 逐渐增大到几千立方米 ， 甚至上万立方米 ， 对 于大 体积混凝土施工技术提出了更高的要求。大体积 混凝 土的施工技术与措施 直接 关系到混凝 土结构 的使用性能 ， 该工程承台施工经各方 隐检验收 ， 没 有出现裂缝。从发展看， 大体积混凝土施工应该引 进 自动温度监测和冷却 自动控制系统，冷却水管 的布设也需要根据环境温度进行系统精确设置 ， 实现混凝 土内部温度可靠调节。 以上就是笔者对 大体 积混凝土施工技术 的一些浅见 ，希望能对大 体积混凝土施工起到一些积极 的作用。 参考文献 n J T J F 8 0 -2 0 1 l ， 公路桥涵施工技术规范【 s 1 【 2 】 叶雯， 杨永民 大体积混凝土施工温度监测及其温度应力分析 f J 混凝土实 用技术术， 2 0 0 8 ， ( 9 ) 3 3 马少雄 ， 刘超群 ， 符 敏 大体 积混凝 土施工温 度控制 研究 J 铁 道 建筑， 2 0 1 l ， ( 0 4 ) 河南漯河巨资打造沿河建筑景观带 日前， 河南省漯河市共安排 1 5 5 个建设项 目， 计划总投资 4 5 0 亿元， 当年完成投资 2 6 0 亿元 ， 将耗巨资 打造沿河建筑景观带 。 漯河市将开展的沿岸建设工程共有 2 6项 ， 都在沿河 已经形成的开发带上 。 该市通过 打造沿河建筑景观带， 着力改变沿河两侧建筑破旧面貌 ， 形成滨水城市沿河建筑新亮点。 同时， 严格保护 水生态环境， 严格监控澧河饮用水源地周边环境， 完善饮用水安全应急预案， 确保可随时调水补充。 - - b 。 T 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m