大体积混凝土施工方案及防裂措施_secret.docx

大体积砼施工方案及防裂措施
1、编制原则
1．1、《客运专线铁路桥涵工程质量验收暂行标准》（铁建设[2005]160号）
1.2、《铁路混凝土与砌体工程施工质量验收标准》（TB10424-2003）
1.3、《铁路混凝土工程施工质量验收补充标准》（铁建设[2005]160号）
1.4、《客运专线铁路桥涵工程施工技术指南》（TZ213-2005）
1.5、《铁路混凝土结构耐久性设计暂行规定》（铁建设[2005]157号）
1.6、《硅酸盐、普通硅酸盐水泥》）GB175-1999）
1.7、《客运专线铁路桥涵工程施工质量验收标准》（铁建设[2005]160号）
1.8、《铁路混凝土工程预防碱骨料反应技术条件》）TB/T3054-2002)
2、温度控制目的
根据《客运专线混凝土工程施工技术指南》、《铁路混凝土与砌体工程施工规范》和《普通砼配合比设计规程》（JGJ/T55）规定要求：“砼结构物中实体尺寸大于或等于1m或易引起裂缝的砼”称为大体积砼。
XX黄河特大桥共有墩台85座，承台桥墩尺寸大，属大体积混凝土，若混凝土原材料、混凝土配合比及施工措施不当，极易造成墩身混凝土因水泥水化热和结构的不利约束而引起裂纹，破坏混凝土的耐久性。

3、工程概况
XXxx铁路东自太原枢纽的榆次站引出，经山西的太原、晋中、吕梁，跨黄河入陕西省榆林市，西进入宁夏自治区吴忠市，在包兰铁路黄羊湾站接轨至中卫；同时修建定边至银川的联络线。正线长约752km，联络线长约192km。
本工程为全线重点控制工程两桥一隧之一的XX黄河特大桥,XX黄河大桥中心里程LDK672+962.76，孔跨布置为：4*24m预应力混凝土梁+44*32m预应力梁+23*48m简支箱梁+13*96m简支钢桁结合梁，全桥单线，长3942.08m。
主桥承台分为两层，下层尺寸为14.6×14.6×4.0m，上层尺寸为8.8×8.8×2.5m，均为大体积混凝土，上、下两层分两次浇注。
承台混凝土的配合比为:
水泥:砂:碎石:粉煤灰:外加剂:水=285:775.2:1068.75:94.05:3.705:156.75，混凝土密度:2383kg/m3。
4、适用混凝土施工标准要求
4.1、混凝土施工
4.1.1、浇筑混凝土应符合下列一般规定
4.1.1.1、在炎热气候条件下，混凝土入模时的温度不宜超过30℃。应避免模板和新浇混凝土受阳光直射，控制混凝土入模前模板和钢筋的温度以及附近的局部气温不超过40℃。宜尽可能安排在傍晚浇筑，避开炎热白天，也不宜在早上浇筑以免气温升到最高时，加剧混凝土内部温升。
4.1.1.2、当昼夜平均气温3d低于5℃或最低气温低于-3℃时，应按冬期施工处理，混凝土的入模温度不应低于5℃。当昼夜平均气温高于30℃时，应采取夏期施工措施。

4.1.1.3、在相对湿度较小、风速较大的环境条件下，可采取场地洒水、喷雾、挡风等措施，或在此时避免浇筑有较大暴露面积的构件。在平均低于5℃时，不得浇水。
4.1.1.4、浇筑混凝土时，应定时测定混凝土温度以及环境气温、相对湿度、风速等参数，并根据环境参数变化及时调整养护方式。
4.1.1.5、混凝土浇筑应连续进行。当因故间歇时，其间歇时间应小于前层混凝土的初凝时间或重塑时间。当允许间歇时间已超过时，应按浇筑中断处理，同时应留置施工缝，并做好记录。施工缝的平面应与结构的轴线相垂直，施工缝应埋入适量的接茬钢筋或型钢。
4.1.1.6、新浇混凝土与邻接的已硬化的混凝土的温度不得大于15℃。
4.1.1.7、浇筑混凝土时，应填写混凝土施工记录。
4.1.2、浇筑大体积混凝土时，一般应满足下列要求：
4.1.2.1、浇筑大体积混凝土应在一天中气温较低时进行。混凝土的浇筑温度（振捣后50mm～100mm深处的温度）不宜高于28℃。
4.1.2.2、在炎热季节浇筑大体积混凝土时，宜将混凝土原材料进行覆盖，避免日光保晒，或在混凝土内埋冷却管通水冷却。
4.1.2.3、在遇气温骤降的天气或寒冷季节浇筑大体积混凝土后，应注意覆盖保温，加强养护。
4.1.2.4、尽量减少浇筑层厚，以便加快混凝土散热速度。
4.2、混凝土养护
4.2.1、混凝土的养护应采用自然养护。混凝土带模养护期间，应采取带模包裹、浇水、喷淋洒水等措施进行保湿、潮湿养护，保证模板接缝处不致失水干燥。拆模后，按《铁路混凝土工程施工技术指南》（TZ210-2005）的要求保湿养护至规定龄期。

4.2.2、混凝土去除表面覆盖物或拆模后，应对混凝土采用蓄水、浇水或覆盖洒水等措施进行潮湿养护，也可在混凝土表面处于潮湿状态时，迅速采用麻布、草帘等材料将暴露面混凝土覆盖或包裹，再用塑料或帆布等将麻布、草帘等保湿材料包裹。包裹期间，包裹物应完好无损，彼此搭接完善，内表面应具有凝结水珠。有条件地段应尽量延长混凝土的包裹潮湿养护时间。
4.2.3、再任意养护时间，若淋注于混凝土表面的养护水温低于混凝土表面温度，二者温差不得大于15℃。
4.2.4、混凝土养护期间应注意采取保温措施，防止混凝土表面温度受环境因素影响（如暴晒、气温骤降等）而发生剧烈变化。养护期间混凝土的芯部与表层、表层与环境的温差不宜超过15℃。
4.2.5、当昼夜平均气温3d低于5℃或最低气温低于-3℃时，应按冬季施工处理。当环境温度低于5℃时，禁止对混凝土表面进行洒水养护。此时，可在混凝土表面喷涂养护液，并采取适当保温措施。
4.2.6、混凝土养护期间，混凝土内部最高舞女度不宜超过65℃。
4.2.7、自然养护时混凝土强度达到1.2Mpa以前，不得在其上踩踏或安装模板及支架。
4.2.8、大体积混凝土的养护时间不宜小于28d。
4.3、模板拆除
4.3.1、混凝土的拆模时间除考虑拆模时的混凝土强度应满足《铁路混凝土工程施工技术指南》第7.10.1条的规定外，还应考虑拆模时混凝土的温度（由水泥水化热引起）不能过高，以免混凝土接触空气时降温过快而开裂，更不能在此时浇注凉水养护。混凝土内部开始降温前以及混凝土内部温度最高时不得拆模。
4.3.2、一般情况下，结构或构件芯部混凝土与表层混凝土之间
的温差、表层混凝土与环境之间的温差大于20℃时不宜拆模。大风或气温急剧变化时不宜拆模。在寒冷的季节，环境温度低于0℃时不宜拆模。在炎热和大风干燥季节，应采取逐段拆模、边拆边盖的拆模工艺。
4.3.3、混凝土浇筑与养护时，环境温度每日检查4次，并做好检查记录。当温度超过热期规定的要求时，混凝土拌和时应采取有效降温、防晒措施，以保证混凝土的浇筑质量，否则应停止施工。
5、XX黄河特大桥承台墩身温控及防裂措施
根据混凝土的施工标准要求，在施工中采取以下几种温控措施：
5.1、原材料控制
5.1.1、选用较低水化热的硅酸盐水泥。
5.1.2、掺入适量粉煤灰和缓凝型外加剂，缓凝时间达300分钟以上；
5.1.3、墩身选用5mm～20mm级配的碎石，针片状颗粒含量不大于6％，含泥量不大于0.6％。
5.1.4、采用优质中砂，细度模数在2.5～2.7之间，含泥量不大于1％。
5.2、优化配合比设计
5.2.1、采用双掺技术，即掺入粉煤灰和缓凝高效减水剂，以减少水泥用量，降低水化热。
5.2.2、在保证耐久性符合要求的前提下选用最低水泥用量的配比，具体见试验报告。
5.3、测温装置设置
采用埋入后置式检测混凝土温度的方法，严格控制混凝土入模温度，通过准确测量内部温度和表面温度，积累原始数据，调整施工、养护措施。
混凝土内部温度
式中：T0－混凝土的浇筑温度（℃）
W－每m3混凝土中水泥的用量（kg/m3）
F－每m3混凝土中粉煤灰的用量（kg/m3）
Q－每kg水泥水化热（J/kg）；
C－混凝土的比热；
r－混凝土的密度；
ξ－不同厚度的浇筑块散热系数见下表：
厚度(m)
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
4.0
>4.0
ξ
0.23
0.35
0.48
0.61
0.73
0.83
0.95
1.0
温度按以下取值：水温、外加剂：11℃；水泥、粉煤灰：20℃；砂、石：12℃；环境温度：14℃。按理论配合比及环境温度计算混凝土成型时温度：16.66℃，混凝土内部最高温度40.02℃。
承台尺寸14.6m×14.6m×4.0m，测温点沿承台四周及承台中部布置，分别在距底部、中部和承台顶部布置。采用在承台上部预埋长1.0m～3.5m的Φ10mmPVC管。见下图：

检测混凝土温度时，测温计不应受外界气温的影响，并应在测温孔至少留置3min。测温点的温度量测，在混凝土灌注后的头三天，应每2小时测温和记录一次，以后视情况而定可6小时测温和记录一次。
5.4、混凝土成型温度及最高温度计算
5.4.1、混凝土拌和物的温度

式中：T0－混凝土拌和物的温度（℃）
Ww、Wc、Ws、Wg－水、水泥、砂、石的用量（kg）
Tw、Tc、Ts、Tg－水、水泥、砂、石的温度（℃）
Ps、Pg－砂、石的含水率（％）
c1、c2－水的比热容（kJ/kg*K）及溶解热（kJ/kg）
当骨料温度>0℃时，c1＝4.2，c2＝0
≤0℃时，c1＝2.1，c2＝335
Ww＝156.75kg，Wc＝285kg，Ws＝775.2kg，Wg＝1068.75kg
Ps＝0、Pg＝0
C1＝4.2、c2＝0
T0＝12.57℃
5.4.2、混凝土拌和物的出机温度
T1＝T0-0.16（T0-Tb）
式中：T1－混凝土拌和物的出机温度（℃）
T0-搅拌机棚内温度（℃）
Tb＝20℃，T1＝13.8℃
5.4.3、混凝土拌和物经运输至成型完成时的温度

T2＝T1-（at+0.032n）（T1-Ta）
式中：T2－混凝土拌和物经运输至成型完成时的温度（℃）
t－混凝土自运输至浇筑成型完成的时间（h）
n－混凝土的转运次数
Ta－运输时的环境气温（℃）
a－温度损失系数（ha-1），用混凝土搅拌车输送时，a＝0.25。
t＝2h，n＝3次 Ta＝14℃，a＝0.25
T2＝16.78℃
5.4.4、考虑模板和钢筋吸热影响，混凝土成型完成时的温度
T3＝（CcWcT2+CtWtTt+CgWgTg）/（CcWc+CtWt+CgWg）
式中：T3-考虑模板和钢筋吸热影响混凝土成型完成时的温度（℃）
Cc、Ct、Cg－混凝土、模板材料、钢筋的比热容（kJ/kg*K）
Wc－每立方米混凝土的质量（kg）
Wt、Wg－与每立方米混凝土相接触的模板、钢筋的质量（kg）
Tt、Tg－模板、钢筋的温度，未预热者可采用当时环境温度（℃）
Cc＝0.936kJ/kg*K ct＝0.48kJ/kgK Ca＝0.612kJ/kg*K
Wc＝2350kg Wt＝136.4kg Wg＝50kg
Tt＝14℃ Tg＝14℃
T3＝16.66℃
5.4.5、混凝土内部最高温度
混凝土内部温度Tmax＝TO+(WQ)/（Cr）ξ+F/50
式中：T0－混凝土的浇筑温度（℃）
W－每立方米混凝土中水泥的用量（kg/m3）
F－每m3 混凝土中粉煤灰的用量（kg/ m3）
Q－每kg水泥水化热（J/kg）
C－混凝土的比热
r－混凝土的密度
ξ－不同厚度的浇筑块散热系数见下表
厚度(m)
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
4.0
>4.0
ξ
0.23
0.35
0.48
0.61
0.73
0.83
0.95
1.0
T0＝12.6℃ W＝285kg/ m3 F＝94.05kg/ m3 Q＝330000J/kg
C＝936J/kgK r＝2350kg/ m3 ξ＝0.61
Tmax＝40.02℃
6、施工过程控制
为了保证大体积混凝土浇注质量，确保混凝土不开裂，拟采取以下措施：
6.1、选择室外气温在20℃左右进行浇筑，浇筑前对模板外侧、钢筋和基底进行喷水降温，但在浇筑时不能有附着水，浇筑场地应遮阴，以降低模板、钢筋的温度。
6.2、做好充分准备，备足施工设备，保证连续浇筑。
6.3、降低浇筑速度，减少浇筑层厚度，浇筑层厚度控制在25～30cm，采用一次浇筑成型。
6.4、浇筑温度（振捣后50～100mm深处的温度）不宜高于28℃，施工中配备2个温度计，随时测量砼温度，若温度超出规定，及时采取降温措施。
6.5、确保混凝土入模温度在5～30℃之间。
6.6加强混凝土浇注质量 ，在混凝土施工过程中严格按大体积混凝土进行施工工艺控制，其配合比设计、拌和、运输、浇筑、养生
等均按高性能混凝土的标准要求进行。
在进行混凝土配合比设计时严格按照《铁路混凝土结构耐久性设计暂行规定》，在保证最小胶凝材料用量、满足强度、电通量等指标的前提下，尽量多掺用粉煤灰，尽量减少水泥的用量，选用高性能的减水剂，减少水泥用量，降低水化热。
选用优质的骨料，也可以减少水泥用量，粗骨料采用级配合理、粒形良好、质地均匀坚固的洁净碎石。细骨料采用级配合理、质地均匀坚固、吸水率低、空隙率小的洁净天然河砂。
采用连续分层方法浇筑，每层厚度控制在30以内，安排熟练的工人采用机械振捣，提高混凝土的密实度,增强混凝土的抗裂性能。
尽量消除混凝土表面水泥浆和泌水，在初凝前打平抹压，初凝后终凝前再抹压一遍，采用二次抹压收光，使混凝土表面更加密实，闭合收水裂缝，避免收缩裂缝的产生。
6.7加强养护，混凝土浇注完毕后及时进行养护，由于承台埋置深度较大,待混凝土初凝后进行蓄水养护,蓄水深度最少50cm。
6.8、加强温度监控，混凝土浇注过程中预留测温孔，在养护过程中加强混凝土温度监控，保证混凝土的芯部与表层、表层与环境温差不超过25℃。
养护期间温度检测次数频率为至少每6h检测一次，掺用防冻剂时，在强度达到3.5MPa之前，每2h检测一次，达到后每6h检测一次。
检测发现异常情况时，及时分析原因，及时进行处理。