一次性澆筑大體積混凝土特點及質(zhì)量控制措施

黃福斌

(貴州路橋集團有限公司)

1 工程概況

某大橋全長為1 146 m，設(shè)計混凝土方量2 118.8 m3，混凝土坍落度為12.8 cm。施工中采用低水化熱水泥，從而減少了水泥用量，降低了水化熱。細(xì)骨料采用中砂，細(xì)度模數(shù)為2.4～3.00，摻和料用粉煤灰，以增加混凝土的和易性，減少水泥用量，卵石采用當(dāng)?shù)厥蠄錾a(chǎn)的20～40 mm連續(xù)級配卵石。由于該斜拉橋的承臺屬于一次性灌筑，是大體積混凝土施工，因此要加強對大體積混凝土施工中的質(zhì)量控制。施工中，大體積混凝土內(nèi)部水化熱溫度上升，形成溫度差，如何進行溫度控制是施工中要考慮的首要問題，同時為了合理控制好混凝土收縮變形，施工中對其配合比進行了優(yōu)化設(shè)計，澆筑完成后，加強了后期養(yǎng)護。

2 一次性澆筑大體積混凝土特點

混凝土設(shè)計標(biāo)號高，其溫度應(yīng)力受鋼筋的影響較明顯，按受力情況配筋且配筋率較高。

中心最高溫度位置距表面距離較小，體積相對較小，部分結(jié)構(gòu)為薄壁型結(jié)構(gòu)，受外界氣溫的影響更明顯。

單位體積的混凝土水泥用量較大，絕熱溫升較大，溫度峰值較高，水泥水化產(chǎn)生的熱量較多，內(nèi)外溫差和溫度梯度較大，升溫和降溫速度較快。

3 橋梁大體積混凝土施工質(zhì)量控制措施

3.1 加強溫度控制

溫度控制一直是大體積混凝土施工時的重難點。在進行溫度控制時，要保證混凝土內(nèi)部中心最高溫度滿足下式

式中:Tmax為混凝土最終絕熱溫升值，℃;Q為每千克水泥水化熱量;C為混凝土比熱;mc為混凝土中水泥用量，kg;p為混凝土的質(zhì)量密度ρ，取2 400 kg/m3;m為經(jīng)驗系數(shù)，按照表1取值。

表1 計算水化熱溫升時的m值

在進行大體積混凝土施工前，應(yīng)制定出一套合理的溫控方案，綜合考慮材料性質(zhì)、氣候環(huán)境、結(jié)構(gòu)的本身特點等，根據(jù)當(dāng)時的天氣情況，嚴(yán)格按照澆筑前的計算結(jié)果，控制混凝土入模時的溫度，采用延緩溫度峰值出現(xiàn)時刻與降溫度梯度的措施，嚴(yán)格控制振搗時間、插入深度、移動距離，加強振搗，進行分層、分塊澆筑，適當(dāng)?shù)膶υ线M行升溫或是降溫處理，做好現(xiàn)場的組織管理，這樣不僅確?；炷恋木鶆蛎軐崳€確保不出現(xiàn)施工冷縫，保證了施工按計劃順利進行。在進行溫度控制時，要根據(jù)下面的溫度控制標(biāo)準(zhǔn)來進行

式中:T0為混凝土入模溫度，混凝土澆筑時入模溫度不大于25℃;W為每m3混凝土的水泥用量，kg/m3;c為混凝土比熱，取0.98 kJ/(kg·℃);ρ為混凝土的密度(由配合比確定);θ0為水泥28 d水化熱;ξ為不同厚度混凝土澆注塊的散熱系數(shù)，當(dāng)厚度大于4.0 m時取1.0。綜合考慮養(yǎng)護條件、通水散熱、混凝土入模溫度、混凝土水化熱的發(fā)展變化規(guī)律等因素，具體的標(biāo)準(zhǔn)有:(1)混凝土的表面溫度與中心溫度之間溫差不大于25℃;(2)混凝土澆筑時入模溫度不大于25℃;(3)具體指標(biāo)為內(nèi)部最高溫度≤50℃，入模溫度≤25℃，降溫速率≤3℃/d;(4)冷卻水與混凝土之間的溫差不大于25℃。

3.2 優(yōu)化配合比

(1)水泥:由于水泥的用量直接影響著水化熱的多少及混凝土溫升，因此，應(yīng)盡可能減少水泥用量，選用水化熱較低的水泥，如低熱礦渣硅酸鹽水泥、中熱硅酸鹽水泥等。(2)細(xì)骨料:宜采用Ⅱ區(qū)中砂。(3)含泥量:在大體積混凝土中，必須現(xiàn)場取樣實測骨料，砂的含泥量控制在2%以內(nèi)，石子的含泥量控制在1%以內(nèi)。(4)粗骨料:在可泵送情況下，選用粒徑5～20 mm連續(xù)級配石子，以減少混凝土收縮變形。(5)摻合料:在混凝土中，添加粉煤灰、礦渣粉，不僅能夠節(jié)約水泥，增加混凝土和易性，還可以降低水化熱，推移溫升峰值出現(xiàn)時間，大幅度提高混凝土后期強度。下表就是優(yōu)選的混凝土配合比。

表2 優(yōu)選的混凝土配合比

3.3 加強混凝土運輸和澆筑的控制

混凝土入模坍落度應(yīng)根據(jù)規(guī)范要求，綜合確定泵送和施工工序時間安排。下表就是混凝土主要性能指標(biāo)。

表3 混凝土主要性能指標(biāo)

根據(jù)上表，選擇合適的坍落度，確?；炷猎诒盟颓耙诠捃噧?nèi)高速攪拌，準(zhǔn)確計算混凝土輸出量，正確評估運送量及澆搗速度，這樣不僅保證混凝土的均勻性，還可以保證混凝土澆筑的合理銜接時間，特別是分層澆筑應(yīng)注意在上層混凝土振搗時，在混凝土初凝前，控制兩層銜接，以消除分層界面。

3.4 加強后期養(yǎng)護控制

混凝土澆筑完成后，要加強后期養(yǎng)護控制。當(dāng)混凝土達(dá)到養(yǎng)護條件時，立即對混凝土進行養(yǎng)護。在混凝土內(nèi)部埋設(shè)測溫管，進行溫度監(jiān)控。當(dāng)大體積混凝土夏季施工時，養(yǎng)護時間不應(yīng)小于28 d，且應(yīng)提前養(yǎng)護。在大體積混凝土拆模前后，采用篷布(或塑料布)將暴露面進行混凝土覆蓋，將混凝土內(nèi)外溫差控制在25℃。脫模后應(yīng)繼續(xù)養(yǎng)護，采用普通硅酸鹽水泥時，不小于14 d。在冬季和炎熱季節(jié)拆模后，應(yīng)根據(jù)測溫結(jié)果，采取適當(dāng)?shù)谋馗魺岽胧?，防止混凝土產(chǎn)生過大的溫差應(yīng)力。

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［1］張湧，劉斌，賀拴海，白劍.橋梁大體積混凝土溫度控制與防裂［J］.長安大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)，2006，(3):38.

［2］呂建福，汪東杰，巴恒靜.大體積混凝土早期溫度發(fā)展規(guī)律及溫度控制［J］.混凝土，2006，(4):114.