橋梁大體積混凝土承臺(tái)澆筑溫度控制研究

劉 英， 稅 寧 波

(中國(guó)水利水電第七工程局有限公司 第一分局，四川 彭山 620806)

1 概 述

成都某斜拉橋主塔承臺(tái)為矩形結(jié)構(gòu)，縱橋向長(zhǎng)26 m，橫橋向?qū)?0 m。承臺(tái)高度為5 m，所需C40混凝土總量為5 975 m3(單個(gè)承臺(tái))；封底混凝土厚度為1.5 m，所需C30混凝土總量為1 792.5 m3(單個(gè)承臺(tái))。

主塔承臺(tái)混凝土根據(jù)水化熱計(jì)算分析，若采用一次澆筑，水化熱較大，已設(shè)計(jì)的溫控措施無(wú)法滿足要求，故需分層進(jìn)行澆筑。項(xiàng)目部根據(jù)承臺(tái)高度并結(jié)合施工需要，將混凝土澆筑分2次進(jìn)行，第一次澆筑2 m，第2次澆筑3 m。

2 主塔承臺(tái)采取的溫控措施

(1)混凝土溫控?；炷敛捎美渌韬?，通過(guò)加入工業(yè)用冰或采用制冷機(jī)組降低拌和用水的溫度。

水泥均使用出廠10 d以上的產(chǎn)品，不使用剛出廠的散裝水泥，以避免水泥本身的高溫導(dǎo)致混凝土入模溫度偏高。水泥存滿后，靜置3 d以上并進(jìn)行安定性試驗(yàn)。

在料倉(cāng)遮蓋棚上面采用噴淋設(shè)備降低環(huán)境溫度，以達(dá)到降低骨料溫度的效果。

調(diào)整主塔承臺(tái)混凝土配合比，降低混凝土的坍落度，減小水膠比，降低承臺(tái)混凝土澆筑過(guò)程 中產(chǎn)生的水化熱。

在混凝土中加入適量的緩凝劑，延長(zhǎng)混凝土的初凝時(shí)間，進(jìn)而可以降低水化熱。

由于混凝土運(yùn)輸距離較遠(yuǎn)，因此，在罐車運(yùn)輸過(guò)程中用保溫篷布覆蓋罐車車身以減少混凝土在運(yùn)輸過(guò)程中的升溫，同時(shí)在現(xiàn)場(chǎng)搭設(shè)防曬棚，防止罐車暴曬而導(dǎo)致混凝土入模溫度上升。

(2)冷卻水管。為降低混凝土水化熱引起的升溫，在承臺(tái)內(nèi)部布設(shè)冷卻水管。冷卻水管采用外徑48 mm，壁厚3.5 mm、熱傳導(dǎo)性能好的Q235C鋼管。冷水管共設(shè)5層，其中在下層混凝土中設(shè)置2層，上層混凝土中設(shè)置3層。冷卻水管上下、左右間距均為1 m，距承臺(tái)邊緣的最小距離不小于0.5 m，每層高度可根據(jù)承臺(tái)內(nèi)的鋼筋布置情況作適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。各水箱位置可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況調(diào)整[1]。冷卻水管的布置情況見圖1。

圖1 冷卻水管布置圖

通過(guò)調(diào)節(jié)進(jìn)水流量及水溫控制進(jìn)水溫度與混凝土最高溫度之差在15 ℃～25 ℃之間；出水溫度與進(jìn)水溫度之差為3 ℃～6 ℃；降溫速率不大于2 ℃/d，且不大于1 ℃/h[2]。

每層冷水管設(shè)4個(gè)進(jìn)水口、4個(gè)出水口。通常情況下，水管中的水流速度在0.49～0.82 m/s之間時(shí)降溫效果較好。該方案取單個(gè)水管的流量為3 m3/h=50 L/min，水流速度約為0.63 m/s。

澆筑混凝土?xí)r，各層冷水管自被混凝土完全覆蓋時(shí)開始通水。第一次澆筑的承臺(tái)混凝土中的冷水管(即下面2層水管)通水14 d，進(jìn)水溫度分別為15 ℃(第1 d)、25 ℃(第2 d)和30 ℃(第3～14 d)；第二次澆筑的承臺(tái)混凝土中的冷水管(即上面3層水管)通水10 d，進(jìn)水溫度分別為25 ℃(第1 d)和30 ℃(第2～10 d)。進(jìn)水口與回水口方向每24 h進(jìn)行一次倒置[3]。

(3)澆筑方式。將自建拌和站到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)時(shí)的混凝土坍落度控制為110～130 mm，主要用于供應(yīng)皮帶布料機(jī)現(xiàn)場(chǎng)澆筑；將商品混凝土站到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)時(shí)的混凝土坍落度控制在180～220 mm，主要用于泵車現(xiàn)場(chǎng)澆筑。小坍落度混凝土主要用于澆筑承臺(tái)中部，兩種坍落度混凝土的結(jié)合可有效降低混凝土在澆筑過(guò)程產(chǎn)生的水化熱。

商品混凝土站與自建拌和站共同作業(yè)，1 h內(nèi)可供應(yīng)252 m3混凝土，可以滿足主塔承臺(tái)的澆筑施工。

主塔承臺(tái)處安排2輛泵車和1臺(tái)皮帶布料機(jī)進(jìn)行澆筑，每2 h 24 min澆筑一層(50 cm)，每h 252 m3，混凝土運(yùn)輸車輛配備了12輛(自有站配5輛車，商混站配7輛車)，每車運(yùn)輸混凝土21 m3，考慮到各種影響因素，第一次(2 m)混凝土澆筑時(shí)間為12 h 36 min，第二次(3 m)混凝土澆筑時(shí)間為19 h 24 min。

3 主塔承臺(tái)后期的養(yǎng)護(hù)降溫

(1)在混凝土澆筑完畢、初凝前，立即進(jìn)行噴霧養(yǎng)護(hù)工作。

(2)為降低混凝土的絕對(duì)溫度，混凝土的入模溫度應(yīng)控制在20 ℃以下。對(duì)于頂層混凝土，終凝后先覆蓋保溫被進(jìn)行蓄水養(yǎng)護(hù)14 d，采用保溫被覆蓋進(jìn)行保溫養(yǎng)護(hù)；對(duì)于側(cè)面混凝土，帶模蓄水養(yǎng)護(hù)14 d。混凝土拆模時(shí)間應(yīng)大于14 d。

(3)大體積混凝土在養(yǎng)護(hù)期間應(yīng)加強(qiáng)測(cè)溫，大氣溫度、環(huán)境溫度每天測(cè)四次，混凝土入模溫度每工作班不少于三次。養(yǎng)護(hù)期對(duì)混凝土的測(cè)溫前3 d每2 h測(cè)一次，4～7 d每6 h測(cè)一次，后一周每12 h測(cè)一次，每次測(cè)溫均應(yīng)做好記錄。測(cè)溫指標(biāo)包括:大氣溫度、混凝土表面溫度、混凝土內(nèi)部溫度等。

(4)在保溫養(yǎng)護(hù)過(guò)程中，應(yīng)對(duì)混凝土澆筑體的里表溫差和降溫速率進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置情況見圖2，將混凝土降溫速度根據(jù)工程情況控制在2 ℃/d以下，且不大于1 ℃/4 h。當(dāng)實(shí)測(cè)結(jié)果不滿足溫控指標(biāo)要求時(shí)，應(yīng)及時(shí)調(diào)整保溫養(yǎng)護(hù)措施[3]。

圖2 測(cè)溫監(jiān)測(cè)布置點(diǎn)示意圖

(5)測(cè)溫過(guò)程中若發(fā)現(xiàn)混凝土內(nèi)外溫差超過(guò)25 ℃時(shí)，應(yīng)及時(shí)采取相應(yīng)措施，如加強(qiáng)保溫等，及時(shí)調(diào)整混凝土的內(nèi)外溫差。

(6)撤除保溫層時(shí)，混凝土表面與大氣的最大溫差應(yīng)小于20 ℃。同時(shí)，及時(shí)將承臺(tái)進(jìn)行回填土覆蓋。

4 主塔承臺(tái)降溫成果分析

通過(guò)預(yù)埋的溫控元件監(jiān)測(cè)得到以下數(shù)據(jù)：

對(duì)圖3進(jìn)行分析得出以下結(jié)論：主塔承臺(tái)第一層內(nèi)部最高溫度出現(xiàn)在澆筑后的第3天的8點(diǎn)左右，其值約為70 ℃，此時(shí)環(huán)境溫度為25 ℃左右，最大溫升為45 ℃，符合規(guī)范要求。主塔承臺(tái)第二層內(nèi)部最高溫度出現(xiàn)在澆筑后的第2天的10點(diǎn)左右，其值約為75 ℃，此時(shí)環(huán)境溫度為31 ℃左右，最大溫升為44 ℃，符合規(guī)范要求[4]。

以上監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)以及成品外觀可以說(shuō)明該工程主塔承臺(tái)采取的溫度控制措施合理，有效地防止了主塔承臺(tái)大體積混凝土的開裂[5]。

圖3 溫度監(jiān)測(cè)圖

5 結(jié) 語(yǔ)

在該工程中對(duì)混凝土原材料、混凝土成品進(jìn)行了溫度控制，采用不同類型的灌注機(jī)械并加以冷卻水管的降溫措施，主塔承臺(tái)大體積混凝土降溫效果明顯，對(duì)今后大體積混凝土施工提供了豐富的施工經(jīng)驗(yàn)，降低了大體積混凝土開裂的風(fēng)險(xiǎn)。