某承台大体积混凝土的温控方案设计与实施.pdf

1 7 8 管理施工 城 市道桥与 防洪 2 0 1 2 年 5 月第 5 期 某承台大体积混凝土的温控方案设计与实施 周 天 乐 ( 江西省 高速公 路投 资集 团有限 责任公 司 ， 江 西南 昌 3 3 0 0 2 5) 摘要： 大体积混凝土的浇筑必须采取措施以避免因水化热引起的内表温差过大而导致裂缝。 该文介绍了浇筑某承台大体积 混凝土所采取的温控方案 ， 包括混凝土原材料选用原则 、 冷却水管的设计和测温系统的设计等 ， 并介绍 了其实施效果。由于该 温 控方案 较 为合 理 ， 现场施 工组 织细致 ， 因而避免 了有害 的温 度裂缝 的产生 ， 保证 了承 台大体积 混凝 土的工程 质量 。 关键词 ： 混凝 土 ； 承台 ； 裂缝 ； 温度 ； 控 制 中图分 类号 ： U 4 4 3 2 5 文献 标识码 ： B 文 章编号 ： 1 0 0 9 7 7 1 6 ( 2 0 1 2 ) 0 5 0 1 7 8 0 2 O 前言 按照交通部 公路桥涵施工技术规范 ( J T G T F 5 0 2 0 1 1 ) 的定义 ， 大体积混凝土 ( ma s s c o n e r e t e ) 是指 “ 现场浇筑 的最小边尺寸大于或等于 l m， 且 必须 采取措施 以避免因水化热 引起 的内表温差过 大而导致裂缝的混凝土” 。桥梁特别是桥梁承台的 施工会频繁接触大体积混凝土 的浇筑 。如何避免 大体积混凝土在凝结过程 中的水化热产生过高温 度而使混凝土 出现裂缝 ，是桥梁施工单位经常要 面临和篇决 的课题。 1 工 程概 况 福建省某特大桥全长 1 9 4 0 m， 单幅宽度 1 7 m。 主墩 承台一共 2个 ( 2 1 # 、 2 2 #墩 ) ， 每个承台横桥 向 长 4 1 8 m， 纵 向长 1 7 4 m， 呈倒 圆角的六边形状 。 承 台高 4 1 1 1 ， 混凝土体积达 到 2 5 9 2 r n ， 属典型 的 大体积混凝土。混凝土设计标号为 C 3 0 。 计划分两 次进行浇筑 ， 每一次浇筑 2 m， 每次混凝土浇筑方 量为 1 2 9 6 r n = j 。 2 温控方案 的设 计 2 。 1 混凝土原材料选择 要把混 凝土水化 热控制 在尽可能低 的程度 ， 应先从 内因开始 ，即从混凝土原材料的选择 开始 做起。 水泥 ：选用水化热较低的低热矿渣硅酸盐水 泥 。有 研究显示 ， 1 i n 混凝土 的水 泥用量每减少 1 0 k g ， 水化热导致 的混凝土温度升高将减低 1 ， 收稿 日期 ： 2 0 1 2 0 2 2 5 作者简介： 周天乐( 1 9 7 1 一) ， 男 ， 江西南昌人 ， 工程师， 从事公 路 工程建 设管 理工作 。 因此 ， 在保证混凝土强度 的前提下 ， 应尽可能 降低 水泥用量。 细集料： 采用 I I 区中砂， 平均粒径大于0 -5 mm。平 均粒径较大的中粗砂比细砂减少用水量 1 0 左右。 粗骨料 ： 选用粒径较大 、 级配 良好 的连续级配 碎石( 粒径 5 3 1 5 m m) 。 集料含泥量 ： 含泥量过高会导致混凝 土和易性 下降 、 需水量增加， 粘聚性下降， 并吸附外加剂降 低其作用 ， 导致混凝土强度下降。因此 ， 该工程 必 须严格控制石子含泥量不大于 1 ； 砂含泥量不大 于 2 。 粉煤 灰 ： 在混凝土 中掺入粉煤灰 ， 不但 能部分 替代水泥， 减少用水量 ， 而且能改善混凝土拌和物 的和易性 和可泵性 ， 减少水化热 ， 减少混凝土的徐 变 ， 提高混凝土抗渗能力。该工程采用 国标一级粉 煤灰。 外加剂 ： 经实践证 明， 掺人粉煤灰后 ， 必须 同时 掺人高效减水剂， 才能充分发挥粉煤灰的效能。掺 入 1 5 的 U N F 一 2 C缓凝减水剂 ，可延长混凝土初 凝 时间 ， 减少拌和用水量 ， 降低水灰 比 ， 从 而达到 降低水化热 的目的。 利用混凝土 6 0 d的强度作为混凝 土配合 比设 计 的依据 ，经配合比设计和反复试验后 ，确定 C 3 0 承台混凝土的配合比为： P O 3 2 5 级矿渣水泥 2 9 3 k g ； 中 砂 7 6 6 k g ；碎石 1 0 5 8 k g ；粉煤灰 8 0 k g ；外加剂 4 4 k g ； 水 1 6 9 k g ， 坍落度 1 5 0 m m， 初凝 时间 1 5 h 。 2 2 冷却水管设计 除了选择合适的混凝土原材料以尽可能降低 产生水化热外 ，必须采用 外部手段对水化热进行 调控 ， 采用埋置冷却水管通循环水冷却的办法 。 承台混凝土分 2层 浇筑 ，每层混凝 土厚 2 m， 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 0 1 2 年 5 月第 5 期 城 市道桥 与防洪 管理施工 1 7 9 每层混凝土内部埋设 2层降温冷却水管 ，层距 1 m， 离混凝土顶部 、 底部距离为 0 5 m。冷却水管为 4 0 mm、 厚度 2 5 m m的薄壁镀锌钢管 ， 其水平间 距为 1 4 m， 冷却水管距混凝土侧立面为 1 1 IT I ， 冷 却水管进 出 口集 中布置 ， 以利 于统一管理 ， 用一台 离心式水泵抽水 。在降温过程 中， 根据混凝土 内部 实测温度调整水温。 2 3 测温系统设计 在承台 内设 3排温度监测点 ， 每排设置 5个 ， 竖 向共设 置 3层 ，整个承 台共设置 4 5个监测点 。 在每个监测点上埋设温度传感器，温度传感器采 用铜热 电阻 。通过 X MT 一 1 0 2温度控制仪观察温度 传感器反映的混凝 土温度值 。监测点的布置位置 和测温元件的性能指标符合 大体积混凝土施工 规范 ( G B 5 0 4 9 6 -2 0 0 9 ) 的要求 。 3 温控方案的实施 3 1 实施 过 程 按照施工方案布设 并 固定好冷却水管 ，并通 水进行密闭性试验。一切就绪后 ， 于 2 0 1 1年 l 0月 2日开始浇筑 2 1 #墩承台第一层混凝土 ， 期间当地 平均气温约为 2 3 。 在拌和站拌和混凝土时 ，采用二次投料 的砂 浆裹石工艺 ， 以起到提高强度、 节约水泥， 进一步 减少水化热 的作用。 由于承 台的平面尺寸较大 ，采用整体分层连 续浇筑 的方式 ，在上一层浇筑的混凝 土还 未初凝 前浇筑下一层， 每层 5 0 c m厚 ， 直至浇筑完毕。浇 筑时采用二次振捣工艺 ，以增加混凝 土和钢筋之 间的握裹力 ， 并防止混凝土表面开裂。 二次振捣时 间在混凝土初凝前 1 5 h左右进行 。 混凝 土浇筑到各层冷却水管标 高后 即开始通 水 ， 单根 管水 流速度控制为 3 m 3 h， 各层混凝 土温 度峰值过后即停止通水。根据温度控制仪观察到 的混凝土内部温度值控制进水温度，在保证冷却 水管进水温度与混凝土 内部温度差不超过 2 O 的 前提下 ， 尽可能降低进水温度。在混凝土浇筑完成 后 ， 每 2 h监测一次 温度 ， 持续 3 d ， 监 测 内容 为 ： 混凝土表面温度 、 冷却管出入水口的水温 、 埋设在 混凝 土内的各温度传感器温度 、 气温 。3 d后每隔 4 h监测一次 ， 持续 5 d ， 然后转入 每天监测 2次 。 每次监测完成 后做详细记录 ， 并对数据进行分析 ， 决定下一步采取的措施 。 待混凝土温度达到峰值并开始下降，且每 日 降温速率超过 2 C时即停止通水 ， 灌注同标号的水 泥浆封堵冷却水管 。 为减小 承台混凝 土表 面与大气 间的温度 差 ， 承台混凝土浇筑完成后 ，用冷却水管中排出的降 温用水在混凝 土顶 面蓄水保温养护 ，控制养护温 度与混凝土表面温度差值不大于 1 5 。承台混 凝土侧面挂毛毡和草袋 ， 洒水养护。养护期不少 于 2 1 d。 3 2 温度控制效果 根据现场监测结果显示 ： 2 1 #承台第一层混凝 土 中心处 的温度在浇筑 2 4 h后达到 5 2 ，在 4 5 h 后达到温度峰值 ( 6 1 ) ，持续 2 4 h后 即开始下 降 ， 在 1 2 0 h后趋于平稳。 2 1 #承 台第 二 层混凝 土 在 l 0月 9 E l 开始 浇 筑 ， 混凝土中心部位温度最高值达到 6 2 ， 持续时 间约 1 5 h， 然后开始下降， 6 d 后趋向平稳。 现场监测结果与设计时的预计基本相 同。2 1 # 承台混凝 土浇筑完成后 ，于 l 0月 2 0日对承 台进 行观察 ，没有发现有害裂缝的出现 。混凝土试件 6 0 d强度评定合格。 4 结语 在该 承台大体积混凝 土施工 中 ，采取 了优化 混凝土配合比、 采用粉煤灰和减水剂“ 双掺” 技术 以降低水化热 、混凝土冷却水管物理降温法降低 混凝 土内部温度 、混凝土外部保温 等一 系列方法 避免产生裂缝 ， 并采用 了“ 二次投料 ” 、 “ 二次振捣” 技术 以有效地提高混凝土强度 。 由于方案合 理 ， 考虑周 密 、 措施有力 、 现场施 工组织细致 ， 2个大型承台都没有 出现有害 的温度 裂缝 ， 温控效果 良好 ， 保证 了承 台大体积混凝 土的 工程质量 。该项承台温控方 案的成功应用 ， 为今后 进行类似大体积混凝土的温度控制积累了经验。 参考 文献 ： 1 】 J T G T F 5 0 -2 0 1 1 ， 公路桥涵施工技术规范 s 】 2 】G B 5 0 4 9 6 -2 0 0 9， 大体积混 凝土施工规 范【 s 【 3 周水兴， 何兆益 ， 邹毅松等路桥施工计算手册 M 】 北京 ： 人 民交通 出版 社 ， 2 0 0 1 【 4 】向中富 ， 等 新 编桥梁施工 工程师手 册 M】 北 京 ： 人 民交通 出 版社 。 2 0 1 1 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m