高速鐵路大體積箱梁混凝土溫度控制要點

宮展蒙

(中鐵十二局集團第四工程公司，陜西西安 710021)

隨著我國基礎設施建設的飛速發(fā)展，高架鐵路建設日新月異、高架橋里程的延長，大型箱梁混凝土的施工和質量控制成為建設過程中的重點。鐵路建設質量百年大計，建筑的不可逆性、唯一性、投資巨大性，都使其質量問題不容忽視。怎樣才能控制好溫度，使混凝土不產生裂縫，保證質量，這成為一個焦點。

所謂箱梁混凝土溫度控制，就是指混凝土澆筑施工中，構件內部因為化學變化而產生的高溫現(xiàn)象的控制。溫差包括芯部與表層，表層與環(huán)境之間的溫差不宜超過15℃;養(yǎng)護水溫度低于混凝土表面溫度，二者之差不得大于15℃。由于構件龐大的特點，使得混凝土構件內外的溫差很大，溫差的變化，可以導致構件內部拉應力不平衡的現(xiàn)象，因此控制好內部的溫度，可減小因溫差所造成箱梁梁體混凝土拉應力的不均衡，避免因此而產生的裂縫問題，影響箱梁混凝土的強度和耐久性，進而導致鐵路建設項目的使用壽命達不到設計使用年限。

1 有效控制水泥熟料中C3 A含量

鐵路建設規(guī)范中，對混凝土內外溫度差的控制制定了一個允許區(qū)間，以不超過15℃為宜，而對于混凝土梁體內部的溫度控制，混凝土芯部溫度不宜超過60℃，最大不得超過65℃，這進一步說明混凝土溫度控制對于工程質量的重要性。提高混凝土質量首先要關注水泥熟料中C3A含量，如果控制好C3A含量，可以延緩水泥混凝土的凝固速度，增加強度。C3A是熟料中一種重要的礦物質，屬于等軸晶系，密度為3．04 g/cm3，反光鏡下觀察，熟料的快速冷卻和慢速冷卻形狀是不一樣的，分別呈現(xiàn)點滴狀和矩形、柱狀。C3A水化速度也很快，尤其是初期的水化熱高，混凝土凝結速度極快，如果不進行添加劑的處理，那么可以在很短時間內凝結，這種急凝現(xiàn)象，不利于混凝土強度的形成，也有可能在3 d內形成最大的強度，但是沒有后續(xù)的增強了，甚至可以產生倒縮。更為重要的是干縮變形嚴重，其硬化過程中產生的物質，不能夠耐受硫酸等的腐蝕。

熟料中C3A影響混凝土性能是眾所公認的。由于C3A對熟料混凝土水化影響很大，因此成為混凝土施工中一項重要的內容。首先是它可以提高混凝土早期強度，并且能夠產生很高的水化熱，導致裂縫的出現(xiàn)，影響混凝土的質量;其次C3A還可產生干縮變形，降低混凝土抗硫酸腐蝕的性能。

施工前聯(lián)系水泥廠家提供的C3A含量不同的水泥分別制作500×500×500混凝土立方體試驗塊，埋設測溫元件，在(20±2)℃養(yǎng)護條件下進行溫度對比試驗，結果見表1。

由此可見，降低水泥熟料中C3A的含量有利于降低混凝土溫度，因此我們積極和水泥廠取得聯(lián)系，控制C3A含量，其含量不大于8%。

表1 C3 A不同含量時試塊芯部溫度對比試驗結果

2 盡量提高箱梁混凝土配合比中摻合料的比例

在鐵路箱梁混凝土配合比中需要科學選擇摻合料，摻合料的選擇對混凝土質量影響極大?；炷僚浜媳戎袚胶狭系倪x定必須充分考慮到混凝土設計強度、彈性模量以及混凝土運輸和泵送時的坍落度損失等因素，混凝土收縮徐變對箱梁質量也會有很大的影響。通常我們選擇摻粉煤灰、礦粉，發(fā)揮其影響混凝土水化熱溫度及應力的影響作用。使用摻合料的目的非常清楚，一方面是從技術角度考慮的，可以提高箱梁混凝土和易性，另一方面是從成本降低方面考慮的，可以減少水泥用量。常用的有粉煤灰、礦粉，利用這兩種材料作為摻合料，做好摻配比，不僅僅是降低成本，更可以增加混凝土的密實度。在保證混凝土張拉強度的前提下，盡量提高箱梁混凝土配合比中摻合料的比例，這樣有利于混凝土溫度的控制。我們做了一項試驗，對混凝土進行摻粉煤灰和不摻粉煤灰的對比試驗。具體數(shù)據(jù)見表2。

表2 摻粉煤灰對混凝土水化熱溫度影響

由表2我們可以看出，摻15%粉煤灰的水化熱溫差比不摻粉煤灰有所降低，摻粉煤灰可有效降低混凝土的水化熱溫度、改善混凝土的拌合物性能。進行配比選定時，也要重視粗骨料的選定，粗骨料對混凝土強度有較大影響，粗骨料級配良、粒徑好，可以節(jié)約水泥的用量，使施工成本降低，而水泥砂漿用量減少，水化熱也就隨之減小，溫度就能很好的控制，減少箱梁構件的裂縫產生。

3 箱梁混凝土溫度控制的措施與方法

施工中溫度的控制，應該根據(jù)施工項目所在地的氣候條件來定，冬季和夏季氣溫不同，因此施工中溫度控制也不同。

3．1 夏季箱梁混凝土溫度控制措施

夏季施工后應隔熱，防止混凝土產生過大的溫差應力。

1)應該從拌合站開始，這個環(huán)節(jié)的溫度控制很關鍵，首先拌合站的集料倉，應該有棚戶設施，遮陽、防雨，另外拌合站還要配備降溫的加冰儲水箱，材料的存儲要及時降溫，可以灑水、遮陽，從而降低材料儲存罐的溫度。2)做好拌合時的質量控制，主要是拌合時要控制用水的溫度，水中加冰塊，使水溫控制在5℃～10℃，另外控制混凝土攪拌時間，使其大于120 s。3)拌合好的混凝土要進行運輸和澆筑，澆筑的順序是質量保證的基礎。由于混凝土方量大，一般澆筑時要采取泵送方式，按照先從底板開始，然后腹板，最后澆筑頂板的澆筑順序進行施工，這樣可以保證澆筑質量。同時根據(jù)施工地區(qū)的氣候條件，選擇恰當?shù)氖┕r間，一般選擇日落后開始，在第二天太陽出來前完成，避免白天的高溫。混凝土入模溫度不能高于30℃，采取措施，保證入模溫度。澆筑速度均勻控制，避免澆筑過快導致內部溫度升高的情況出現(xiàn)。4)混凝土澆筑完畢后，及時對梁體覆蓋土工布并灑水養(yǎng)護，及時吊裝梁體遮陽棚架。

3．2 冬季施工的蒸汽養(yǎng)護措施

冬季施工后要保溫，防止混凝土產生過大的溫差應力。養(yǎng)護溫度高，混凝土的水化速度就快，這樣使混凝土初期能夠形成很高的強度，但是，不是初期水化速度越快越好。太快了，容易導致水化物分布不均勻，過分稠密地區(qū)，就是弱點所在區(qū)域。結果是強度不高，特別是整體強度，對后期的強度形成不利。周圍環(huán)境的溫度和濕度對水泥強度的形成都有很大的作用。冬季施工一般都采用蒸汽養(yǎng)護。

表3 混凝土蒸汽養(yǎng)護過程溫度的控制及溫度記錄

混凝土蒸汽養(yǎng)護分靜停、升溫、恒溫、降溫四個階段。靜停期間應保持棚溫不低于5℃，灌注完4 h后方可升溫，升溫速度不得大于10℃/h，恒溫養(yǎng)護期間蒸汽溫度不宜超過45℃，混凝土芯部溫度不宜超過60℃，最大不得超過65℃;降溫速度不得大于10℃/h。

從表3可見，要想控制好混凝土溫度及內部溫度，首先要控制好棚內蒸汽的溫度，一般控制在20℃～26℃，才能保證混凝土芯部溫度不宜超過60℃，最大不得超過65℃。

4 結語

鐵路施工中大體積箱梁混凝土溫度的控制，必須控制好以下幾個要點:1)控制好水泥中C3A的含量。2)保證混凝土張拉強度的前提下，箱梁混凝土配合比中選擇合理的摻合料比例。3)混凝土施工中控制好原材料的溫度、混凝土的入模溫度。4)混凝土養(yǎng)護過程中，特別是蒸汽養(yǎng)護中，重點監(jiān)控棚內、箱內的蒸汽溫度，從而保證混凝土芯部溫度不宜超過60℃，最大不得超過65℃。

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