橋梁承臺(tái)大體積混凝土施工溫度控制

      隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，橋梁施工技術(shù)逐漸趨于完善，工程建設(shè)的規(guī)模不斷擴(kuò)大，大體積混凝土在橋梁工程當(dāng)中也有著廣泛的應(yīng)用。但在大體積混凝土施工過(guò)程中，大量的水化熱致使混凝土的溫度上升，導(dǎo)致混凝土在溫度應(yīng)力的作用下出現(xiàn)裂縫，若施工不當(dāng)，輕者會(huì)影響混凝土的耐久性，重者會(huì)嚴(yán)重影響混凝土的力學(xué)性能。因此，必須重視橋梁承臺(tái)大體積混凝土施工溫度的控制，采取有針對(duì)性的溫度裂縫控制措施，避免溫度裂縫的出現(xiàn)，從而保證橋梁工程的整體質(zhì)量安全。
      1 工程概況
      某橋梁工程分為左右兩幅，其主橋部分的結(jié)構(gòu)形式均為128m+220m+128m的三跨一聯(lián)的三向預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)，采用懸臂澆筑施工方法設(shè)計(jì)。大橋1#，2#主橋墩混凝土矩形承臺(tái)尺寸分別均為19.8m×10.9m×5.9m，體積為1257．4m3，屬于大體積混凝土，其混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C30，水泥用量高，且采用一次性澆筑，為避免施工過(guò)程中產(chǎn)生過(guò)大的溫度應(yīng)力，防止溫度裂縫的產(chǎn)生，決定對(duì)本橋承臺(tái)進(jìn)行溫度控制。
      2 溫控標(biāo)準(zhǔn)
      溫控計(jì)算采用《大體積混凝土施工期溫度場(chǎng)及仿真應(yīng)力場(chǎng)分析程序包》進(jìn)行，該軟件能夠模擬混凝土的實(shí)際形成過(guò)程，考慮了混凝土的分層分塊澆筑、分層厚度、澆筑溫度、施工間歇期、混凝土水化熱的散發(fā)規(guī)律及方式、冷卻降溫、外界氣溫、混凝土及基巖彈模變化、混凝土徐變等各種因素，計(jì)算比較準(zhǔn)確。
      根據(jù)混凝土溫控計(jì)算，承臺(tái)混凝土在施工期不出現(xiàn)溫度裂縫的溫控標(biāo)準(zhǔn):
      1)混凝土澆筑溫度(指混凝土振搗后，距離混凝土表面5～10cm處的溫度值)＜30℃；
      2)混凝土內(nèi)部最高溫度(指混凝土施工期內(nèi)部最高溫度值)＜70℃；
      3)混凝土內(nèi)表溫差(指混凝土內(nèi)部斷面平均溫度與混凝土表面5cm處溫度差)＜25℃:
      4)混凝土降溫速率＜2．0℃/d。
      3 主要溫控措施
      為滿(mǎn)足溫控標(biāo)準(zhǔn)，防止裂縫產(chǎn)生，對(duì)混凝土施工的每一環(huán)節(jié)嚴(yán)格管理。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工的實(shí)際情況，提出了一系列的溫控措施，主要包括:
      1)優(yōu)化混凝土配合比。采用5～40mm連續(xù)級(jí)配碎石，細(xì)骨料采用細(xì)度模數(shù)＞2．4的中砂，摻WL-1型緩凝劑，內(nèi)摻一定數(shù)量粉煤灰。粗、細(xì)骨料的含泥量分別控制在1%，2%以下。
      2)在混凝土內(nèi)部設(shè)置四層冷卻水管，層間距為100cm，每層水管相鄰管水平間距為100cm，通水量不低于20L/min，每層水管有4個(gè)進(jìn)水口和4個(gè)出水口。
      3)控制混凝土入模溫度?；炷翑嚢枵镜纳?、石料預(yù)先進(jìn)倉(cāng)，防止日光曝曬。加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)指揮，加快澆筑速度，減少運(yùn)輸車(chē)運(yùn)輸時(shí)間及停歇時(shí)間。在混凝土輸送硬管上覆蓋濕麻袋，并經(jīng)常淋水散熱。
      4)混凝土表面木尺刮平，木蟹打磨。初凝前二次木蟹打磨，防止表面出現(xiàn)收縮裂縫。在混凝土終凝后即蓄水30cm左右養(yǎng)護(hù)及保溫10d，抽水后用濕麻袋覆蓋。
      5)進(jìn)行水化熱監(jiān)控。為了確保本橋施工質(zhì)量，明確本橋混凝土配合比在當(dāng)?shù)貧夂驐l件下澆筑大體積混凝土所引起的水化熱溫升值，并隨時(shí)掌握塊體內(nèi)部混凝土的溫度，延緩內(nèi)部最高溫度出現(xiàn)的時(shí)間，以控制內(nèi)外溫差，控制溫度裂縫產(chǎn)生；除需對(duì)材料、工藝預(yù)先充分考慮外，在各承臺(tái)混凝土澆筑過(guò)程中進(jìn)行了混凝土水化熱溫度的監(jiān)測(cè)工作，以便指導(dǎo)施工現(xiàn)場(chǎng)采取針對(duì)性的養(yǎng)護(hù)措施。
      4 溫控檢測(cè)及結(jié)果分析
      4．1 溫度檢測(cè)方法
      在混凝土內(nèi)部埋設(shè)溫度傳感器，并采用配套電位差計(jì)測(cè)量各傳感器不同時(shí)段的電位差，換算成對(duì)應(yīng)的溫度值。測(cè)試工作在澆筑后立即進(jìn)行，連續(xù)不斷。在混凝土溫度峰值出現(xiàn)以前每2h觀測(cè)一次，峰值出現(xiàn)后每4h觀測(cè)一次。隨著混凝土溫度變化逐漸減小，轉(zhuǎn)入每天測(cè)2次，測(cè)溫時(shí)間為10d。
      4．2 測(cè)點(diǎn)布置
      混凝土澆筑前在承臺(tái)內(nèi)部埋設(shè)溫度傳感器，整個(gè)承臺(tái)豎向布設(shè)5層，橫向布置3排，每排設(shè)3個(gè)溫度測(cè)點(diǎn)(中間一層布置為4排10個(gè)測(cè)點(diǎn))，另設(shè)周邊氣溫點(diǎn)2個(gè)、冷卻水溫點(diǎn)2個(gè)。單個(gè)承臺(tái)共計(jì)埋設(shè)22個(gè)觀測(cè)點(diǎn)位。測(cè)點(diǎn)埋設(shè)布置圖如圖1、圖2所示。

      5 幾點(diǎn)啟示
      1)在滿(mǎn)足設(shè)計(jì)強(qiáng)度的前提下，盡可能采用低強(qiáng)度等級(jí)的混凝土。同時(shí)選用低水化熱的礦渣硅酸鹽水泥，為減少水泥用量，施工中可加入適量的粉煤灰以改善混凝土和易性，并對(duì)降低溫升，減小收縮具有良好的效果，從而提高其抗裂性。
      2)骨料的選擇應(yīng)優(yōu)先選用熱膨脹系數(shù)小的骨料，并強(qiáng)調(diào)骨料的連續(xù)級(jí)配(盡量用粒徑大的骨料)。因?yàn)椴捎眠B續(xù)級(jí)配的骨料，可以提高骨料在混凝土中所占的體積，提高混凝土的密實(shí)性，并可以節(jié)約水泥(降低了水化熱)和減少用水量，而且石塊本身也具有吸收發(fā)熱量的功能，能使水化熱進(jìn)一步降低，同時(shí)混凝土的收縮和泌水也隨之減少。
      3)降低混凝土的入模溫度、分層澆筑和預(yù)埋水管通水冷卻，能有效地降低混凝土內(nèi)部的溫度峰值。
      4)混凝土內(nèi)部溫度達(dá)到峰值后，降溫階段最容易出現(xiàn)裂縫；此時(shí)應(yīng)加強(qiáng)表面的保溫蓄熱養(yǎng)護(hù)，減緩氣溫驟降的沖擊，減小表面的降溫速度和溫度梯度，以達(dá)到降低內(nèi)外溫差的目的。
      6 結(jié)語(yǔ)
      綜上所述，橋梁承臺(tái)大體積混凝土施工的溫度控制是一項(xiàng)綜合性的系統(tǒng)工程，溫控措施實(shí)施的成敗直接決定了大體積混凝土結(jié)構(gòu)的整體質(zhì)量。因此，施工單位應(yīng)合理地確定施工方案和降溫監(jiān)測(cè)方案，協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)、試驗(yàn)、施工、監(jiān)理、監(jiān)控各部門(mén)間的工作，在實(shí)踐中不斷積累施工經(jīng)驗(yàn)，有效地將溫度差控制在合理的范圍以?xún)?nèi)，保證橋梁的整體質(zhì)量安全。