高速铁路圆端形实体墩混凝土温度监测试验分析.pdf

2 0 1 3 年 8 月第 8 期 城 市道桥 与 防洪 管理施工 2 4 3 高速铁路圆端形实体墩混凝土温度监测试验分析 杨 灿 宣 ( 山东省莱阳市中交二航局青荣城际铁路施工指挥部第一项 目部， 山东莱阳 2 6 5 2 0 0 ) 摘要 ： 该文介 绍 了白龙河特 大桥 圆端 形实体 墩混凝 土温度监 测试验 情况 。 在监测 圆端形实 体墩混凝土 温度的 基础上 ， 分 析其变化规律， 确定圆端形实体墩混凝土施工的拆模时间， 为现场实际施工提供了理论依据； 并通过混凝土绝热温升、 实 际温峰值等理论计算， 指出了理论计算与实际监测数据差距的原因。 关键 词 ： 大体积 混凝土 ； 温度 ； 监测温 峰 ； 拆 模时 间 ； 白龙河 特大桥 中 图分类 号 ： U 4 41 + 5 、 U 4 4 6 文献 标识 码 ： A 文章编 号 ： 1 0 0 9 7 7 1 6 ( 2 0 1 3 ) 0 8 0 2 4 3 0 4 0 引言 铁路混凝土工程技术指南 ( 铁建设 2 0 1 0 2 4 1号 ) 指 出大体积混凝土主要是指混凝 土结 构实 体最小几何 尺寸不小于 1 m， 或预计会 因混凝 土 中 水泥水化引起 的温度变化 和收缩导致有害裂缝 产 生的混凝土 。 在大体积 混凝土施工时 ，由于水泥水化过程 中产生 的水化热 ，使浇筑后 初期混凝土 内部 温度 急剧上升 ， 引起混凝土膨胀变形 ， 而此时混凝 土的 弹性模量很小， 因此 ， 升温引起受基础约束的膨胀 变形产生的压应力很小。随着温度逐渐降低混凝 土产生收缩变形 ， 但此时混凝土弹性模量较大， 降 温引起 的变形受基础约束会产生相当大 的拉应 力 ， 当拉应力超过混凝土 的抗拉强度 时 ， 就会产生 温度裂缝，对混凝土结构产生不同程度的危害【 。 此外， 在混凝土内部温度较高时， 外部环境温度较 低或气温骤降期间，内表温差过大在混凝土表面 也会产生较大 的拉应力 而出现表面裂缝 。 该监测试验所在地为中交二航局青荣城际铁 路施工指挥部第一项 目部白龙河特大桥 ， 其起讫里 程 D K1 1 3 + 0 7 4 3 6D K1 1 4 + 9 1 0 3 2 ，全 长 1 8 3 6 m。 全桥共有双线圆端形实体墩 5 5个， 其中直坡墩身 2 2个 ( h 1 4 m) ， 收坡墩 身 2 3个 ( h 1 4 m) ， 墩身 截面最小尺寸为 2 m ， 高度为 6 m 2 0 m不等， 为大 体积混凝土结构。根据 铁路混凝土工程施工技术 指南 大体积 混凝土施 工现场温控监测规定 ， 采用 预埋式 温度计对墩身浇筑体 内最高温 升 、芯部与 表层温差 、 降温速率及环境温度进行监测， 并根据 监测结果 ， 进行数据分析 ， 确定混凝土芯部温度开 始降温的时间( 温峰材龄 ) ， 且在当前施工条件下 收稿 日期 ： 2 0 1 3 0 5 1 5 作者简介： 杨灿宣( 1 9 7 8 ) ， 云南大理人， 工程师， 项 目经理 ， 从事工程项 目管理工作 。 芯部与表层温差 、表面与环境温差是否小于 2 O 进行了验证， 从而为带模养护效果 、 拆模时间等提 供技术依据 。 1 混凝土原材料、 配合比特性 1 1 混凝土配合比优化设计及原材料选择 为使墩身混凝土具有 良好的抗侵蚀性 、体积 稳定性和抗裂性能 ， 优化混凝土原材料及性能 ： ( 1 ) 墩身混凝土水泥选用康达( 山东) 制成品 有 限公司 P 0 4 2 5普通硅酸盐水泥 。该类型水泥 具有水化热低、 后期强度增长高的特点， 有利于大 体积混凝土施工。嘲 ( 2 ) 选用坚 固耐久、 级配 、 粒形 良好的洁净骨料。 ( 3 ) 为减少混凝土单位用水量， 降低混凝土水 泥水化热， 在实验论证的基础上 ， 采用了潍坊明华 粉煤灰制品有限公司 F类 级粉煤灰，大大减少 胶凝材料用量 。 ( 4 ) 外加剂优选 。通过 对 比试 验 ， 选用 山东省 建筑科学研究院聚羧酸 N C J 减水剂 ， 该减水剂减 水率高， 能有效降低每方混凝土水泥用量， 从而降 低混凝土 的水化热温升。 ( 5 ) 配合 比优化 。在保证混凝土施工性能 的前 提下， 通过前期的配合 比试验， 采取以下措施有较 好的效果： a 降低混凝土的单位用水量 ； b 进一步 提高粉煤灰掺量 ， 从而降低混凝土中的水泥用量， 墩身 C 3 5 混凝土粉煤灰掺量为 2 5 1 ，墩身 C 4 0 混凝土粉煤灰掺量为 3 O 1 c 调整混凝土砂率。 1 _ 2 配合 比( 见表 1 ) 表 1 墩 身混凝土 施工配合 比一览表 ( 单位 ： k 9 m。 ) 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 4 4 管理施工 城 市道桥 与防 洪 2 0 1 3 年 8 月第 8 期 1 3 墩身混凝土性能参数表( 见表 2) 表 2 墩身混凝 土性能 ( 理论 ) 参数表 2 监测实施方案及仪器设备 2 1 监测墩位的选择 该项监测选 取 白龙 河特大桥直坡墩身 4 8 #及 收坡墩身 1 6 #墩为代表性监测墩身，两个墩身具 体参数如表 3 所列。 表 3 温度监测试 验墩基本 参数表 2 2 监测实施方案 混凝土内部温度监测工作流程如图 1 所示。 图 1 混凝土内部温度监铡 工作流程图 在混凝土浇筑前完成传感器的选购及铺设工 作； 各项测试工作在混凝土浇筑后立即进行， 连续 不断。混凝土的温度测试 ， 峰值 出现 以前每 2 h监 测一次 ， 峰值 出现后每 4 h监测一次 ， 持续 5 d 。 2 3 仪器设备 温度测温仪采用北京海创高科科技有限公司 生产的J D C 一 2 型建筑电子测温仪， 为便于埋设和监 测， 测温元件为定制长度为2 m的预埋式测温线。 2 3 1 温度测温仪的主要技术性能 测温范围 ： 一 3 0 + 1 3 0 ； 工作误差： 0 5 ； 分辨率 ： 0 1 ； 使用环境： 一 2 0 一 + 5 0 ； 分辨率 ： 0 1 ； 显示方式 ： 三位半 宽温型液晶显示屏 ； 电源 ： 9 V积层电池一枚 ； 重量 ： 2 0 0 g ； 主机体积： 1 3 5 m m X 7 2 m m3 2 m m 。 2 3 2 预埋测温线的主要技术性能 测温范 围： 一 5 0 c 【 = + 1 5 0； 工作误差 ： 1 o C。 3 温 度监测成 果及分 析 3 1 测温元件布置 根据 铁路混凝土工程施工技术指南 8 2 1 1 规定及 结构 的对称 性 和温度变化 的一般规 律 ， 在 混凝土浇筑前， 分三层布设温差电偶 ， 第一层距离 墩身底部以上 5 0 c m处， 第二层位于墩身的中间位 置 ， 第三层位于墩身顶部以下 5 e m处 ， 每层均埋设 3个温差电偶 ， 测点布设示意如图 2一图 4所示 。 U 1 l I 1 9 0 1 I 9 0 一一一 - 一一一一一一 I l l r 2 爱 1 - 3 I 图 2 墩顶 温差 电偶预埋 平面布置 图( 单位 ： c m) U l 1 4 0 1 4 0 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 I 善 I 图 3 墩 身范 围内温差 电偶预 埋 平面 布置 图( 单位 ： c m) 图4 墩身温差电偶预埋侧面布置图( 单位： c m) 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 0 1 3 年 8 月第 8 期 城 市道桥 与防 洪 管理施工 2 4 9 4 施工过程质量控制 4 1 温 度 严格掌握沥青和集料的加热温度以及沥青混 合料的出厂温度。热混合料成品在贮料仓储存后 ， 其温度下降不应超过 l 0 ，只有在现场温度高于 l 0 才能摊铺橡胶沥青混合料。初压要在铺层温 度降到 1 4 3 之前完成 ， 当铺料温度低于 1 2 1 时 不能再振动压实 。 橡胶沥青混合料最小摊铺温度应根据气温 、 风速及 下卧层表面温度 ， 按表 3执行 。 表 3 橡胶 沥青混 合料最低 摊铺 温度一 览表 ( 单位 ： ) 4 2 运 输 对 混合料 的 出场温度 应严 格 检测 和控 制 ， 拌 和楼向运料车卸料时， 汽车应前后移动三次装料 ， 以减少粗集料离析。根据工程规模 ， 摊铺机前方应 有 3 5 辆运料车等候卸料。运料车必须有良好的 蓬布覆盖设施 ， 卸料过程 中继续 覆盖 ， 直 到卸料结 束取走篷布， 以保温或避免污染环境。连续摊铺过 程中， 运料车在摊铺机前 l O 一 3 0 e m处停住 ， 不得 撞击摊铺机。卸料过程中运料车应挂空档， 靠摊铺 机 推动前进 。 4 3 摊铺 橡胶沥青混合料一旦温度下降， 将难以碾压 ， 为 了保证压实度 和平整 度 ，需要 采取措施保证 摊 铺机的连续运作。摊铺碾压过程中应注意以几点 ： ( 1 ) 摊铺机速度要稳定 ， 摊铺机的摊铺速度应根据 拌和楼的产量、 施工机械配套情况及摊铺厚度、 摊 铺宽度 ， 按 l 3 n d m i n 予以调整选择 ， 做到缓慢、 均 匀、 不间断地摊铺。( 2 ) 摊铺机应调整到最佳工作 状态， 调好螺旋布料器两端的自动料位器， 并使料 门开度 、链板送料器 的速度 和螺旋 布料器 的转 速 相匹配。布料器内料位高度要一致， 这样有助于提 高路面均匀性。避免摊铺层出现离析现象。( 3 ) 橡 胶沥青混合料施工温度对于压实效果影响特别显 著， 因此在施工过程中应严格进行温度控制。 4 4 碾 压 沥青混合料的压实是保证沥青面层质量的重 要环节，应选择合理的压路机组合方式及碾压步 骤。由于橡胶沥青混合料在高温状态下对轮胎的 粘性很大 ， 碾压采用全铡轮压路书机组合。压路机 应以缓慢而均匀的速度碾压，为避免碾压时混合 料推挤产生拥包 ， 碾压时应 将驱动轮朝向摊铺 机 ； 碾压路线及方 向不应突然改变 ： 压路机起 动 、 停止 必须减速缓行， 不准刹车制动。压路机折回不应处 在 同一横断面上。 初压应 紧跟摊铺 机进行碾压 ，随摊铺 机逐 步 推进。复压、 终压应分清段落， 设置明显标志， 便于 司机辩认。对松铺厚度、 碾压顺序、 压路机组合、 碾 压遍数、碾压速度及碾压温度应设专岗管理和检 查， 使面层做到既不漏压也不超压。 压实完成 1 2 h 后 ， 方能允许施工车辆通行 。 5 结 语 橡胶沥青具有优 良的高低温、抗滑及降噪性 能， 可用于新建及改建道路 ， 尤其是对抗滑性及低 噪性等要求较高的道路和对路面改造结构厚度有 限制的道路上 ， 更能发挥其独特的优势。 橡胶沥青及其混和料在路面施工中的应用已 趋于成熟， 从推广使用的经验上看， 优质的橡胶粉 及合理的级配； 专业的橡胶沥青生产设备和工艺； 严格控制的拌和摊铺温度；合理严格的拌和、 运输、 摊铺工艺流程，是确保橡胶沥青路用性能充分发挥 的关键 。 参考文献 1 】1 J T J F 4 0 2 0 0 4 ， 公 路沥青路 面施工技 术规 范 S 】 【 2 】 王旭东， 李美江， 等 橡胶沥青及混凝土应用成套技术 M】 北京： 人 民交 通 出版社 2 0 0 8 ( 上接 第 2 4 6页 ) 高 ， 方量大 ， 水化反应快 ， 且施工期处于秋冬换季 时期， 昼夜温差较大。对此 ， 通过监测 ， 确定了拆模 时间， 并采取延后拆模的措施， 及时的组织保温和养 护 。同时 ， 在今后的夏季施工 、 冬季施工的过程中 ， 结合该项温度监测的方案及成果 ， 确定不同气候条 件下的墩身混凝土温度变化规律， 指导后续施工。 参考文献 f l 】 铁路混凝土工程施工技术指南( 铁建设 2 0 1 2 4 1 号 ) 【 Z 】 【 2 】 富文权 ， 韩素芳， 混凝土工程裂缝预防与防治( M 北京： 中国铁 道出版社 ， 2 0 0 7 【 3 赵国堂， 李化建 ， 高速铁路高性能混凝土应用管理技术【 M】 北 京 ： 中国铁道 出版 社 ， 2 0 0 9 【 4 】 王银辉 ， 路桥施工计算手册【 M】 北京 ： 人 民交通出版社 ， 2 0 0 1 ： 2 8 6 f 5 】 江正荣 ， 建筑施工计算手册 M】 北京 ： 中国建筑工业 出版社， 2 0 0 7： 6 5 4 一 P 65 5 【 6 】 富文权， 韩素芳， 混凝土工程裂缝预防与防治【 M 北京： 中国铁 道出版社 ， 2 0 0 7 ： 2 2 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m