摘 要:重點介紹了松花江特大橋承臺大體積混凝土施工技術方案及實施工藝。
關鍵詞:松花江特大橋;承臺;溫度控制
中圖分類號:U445 文獻標識碼:C 文章編號:1008 - 3383 (2006) 11 - 0099 - 03
1 工程概況
松花江大橋主墩承臺尺寸為59. 5 m ×15 m ×5m ,混凝土標號為C30 ,混凝土量為3 674. 5m3 ,屬于大體積混凝土。其施工期正值11 月份,此時黑龍江省日平均氣溫已經(jīng)遠遠低于5 ℃,早已進入冬季施工階段。因此,在大橋主墩承臺施工時要重點考慮如何降低大體積混凝土內部的最高溫升和提高混凝土外部的環(huán)境溫度,使其內外溫差控制在25 ℃以內,從而避免由于溫差過大而使混凝土產(chǎn)生溫度裂縫。針對大體積混凝土的施工特點并結合施工時的具體情況,采取了“內降外?！钡氖┕ぜ夹g及先進的溫度測控技術。
2 施工技術
2．1 “內降”技術
所謂“內降”,就是在保證混凝土強度及品質的前提下通過降低水泥用量、加入外摻料和外摻劑、降低混凝土入模溫度,分層澆注、布設冷卻水管等措施來降低混凝土的內部溫升。
(1) 混凝土原材料的選擇
①水泥選擇
水泥應選用低水化熱水泥、我們選取了哈爾濱水泥廠的PO32. 5 水泥進行了水化熱和強度實驗,實驗證明哈爾濱水泥廠的PO32. 5 水泥發(fā)熱量小、強度高,能夠滿足本橋大體積混凝土施工的技術要求。具體實驗結果見表1 、表2 。
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在保證混凝土強度的情況下,大體積混凝土中摻入一定量的粉煤灰可以降低混凝土的早期水化熱提高混凝土的可泵性,我們選取了阿城熱電廠的一級增鈣粉煤灰進行了實驗,實驗結果表明阿城熱電廠的一級增鈣粉煤灰的各項性能指標均符合要求,可以在本工程中使用,實驗結果見圖3 。
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大體積混凝土中摻入一定量的緩凝劑,可以降低大體積混凝土早期的水化放熱速率、降低水泥水化過程中的放熱峰值,從而達到降低混凝土內部溫升的目的。我們選取了黑龍江省寒地建筑科學院的LNC - 51 型外加劑進行了實驗,實驗結果表明,摻入LNC - 51 型外加劑混凝土具有特別好的流化效果和較小的坍落度損失。
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要求級配良好,質地堅硬,顆粒潔凈。細集料細度模數(shù)在2. 5～3. 0 之間,含泥量≤2 %;粗集料要求5～31. 5 mm 連續(xù)級配,含泥量≤1 %。
(2) 混凝土配合比設計
大體積混凝土配合比應滿足設計標號、泵送工藝性、低水化熱、緩凝等要求。根據(jù)大體混凝土施工的實際情況,我們選取水泥用量、粉煤灰用量、砂率、緩凝劑摻量四個因素進行水平正交試驗,然后進行極差分析、繪出影響因素與強度的關系曲線,最后確定出施工配合比。
(3) 分層澆注
為了減少混凝土內部的發(fā)熱量,降低溫升峰值,承臺大體積混凝土施工時采用分層澆注、設置水平工作縫的施工方法。第一次澆注3 m ,第二次澆注2 m。待第一次混凝土強度達到10 Mpa 以上進行鑿毛處理。混凝土內部溫度降到35 ℃以下后進行第二次混凝土澆注,澆注時嚴格控制混凝土的入模溫度,保證第一、二層混凝土的溫差在25 ℃以內,避免由于溫度梯度過大而造成混凝土銜接部位的裂縫。
(4) 布設冷卻水管在混凝土澆注前埋置5 層φ25 mm 冷卻水管,水平布置在混凝土不同層面內,層間距1. 0 m。管間距1. 2 m。當混凝土澆筑至冷卻水管標高后,立即通入冷卻水,利用循環(huán)水帶走混凝土內部的部分熱量,從而有效降低混凝土水化熱最高峰值,減小混凝土內外溫差造成的拉應力,防止裂縫的形成。循環(huán)水要隨時調節(jié)水溫,保證循環(huán)過程中與混凝土內部的溫差在20 ℃～25 ℃之間,流量控制在10～20 升P分,控制降溫速率,避免由于溫差過大和溫降過快而造成混凝土的內部裂縫。
2．2 “外?！奔夹g
由于承臺施工正值11 月份,此時日平均氣溫已遠遠低于5 ℃,早已進入了冬季施工階段,施工時采用蒸氣鍋爐加熱,暖棚蓄熱的方法進行保溫。棚內設置蒸氣排管,內通蒸氣進行加熱。在承臺混凝土澆注完成、收漿后,用一層聚乙烯塑料和一層麻袋片覆蓋,進行保水養(yǎng)生,從而保證混凝土強度的正常增長,降低混凝土的干縮應力,防止混凝土表面裂縫的產(chǎn)生。隨著混凝土內部溫度的升高,逐漸提高棚溫,使混凝土內外溫差始終控制在25 ℃以內。在大體積混凝土養(yǎng)生過程中要密切關注混凝土的溫度變化,隨時調節(jié)棚溫,嚴格控制降溫速率在0. 9～1. 5℃之間,保證大體積混凝土的內在質量。
2．3 采用先進的溫控技術
為了得到精確的測溫數(shù)據(jù),掌握溫升與溫降規(guī)律,更好的指導施工,采用熱電偶和高精度的多功能多點溫度測試儀進行全過程的溫度測控。
(1) 溫點布置
混凝土的內外溫差是監(jiān)測大體積混凝土強度形成早期的內部應力最直接、最重要的參考數(shù)據(jù),因此,在大體積混凝土施工時采用高靈敏度的熱電偶埋置于承臺的不同層面作為測溫點,每座承臺共計61 點。
(2) 測溫數(shù)據(jù)分析
2001 年11 月6 日和2001 年11 月17 日分別進行了8 # 承臺第一、二層混凝土澆注,混凝土澆注持續(xù)時間分別為64 h 和44 h 。入模平均溫度分別為11 ℃和12 ℃。根據(jù)多功能多點測溫儀的記錄結果, 繪制出8 # 承臺混凝土B3 點的溫度變化曲線。
由溫度記錄結果及溫度變化曲線可以看出:
①8 # 承臺第一次混凝土澆注, 入模溫度11. 37 ℃,混凝土內部最高溫度43. 36 ℃,最高溫升21. 99 ℃,達到時間114 h。出現(xiàn)在距底面2 m ,第55 個測溫點處。
②由混凝土底面向上第53、54、55、56 點溫度峰值分別為30. 36 ℃、42. 04 ℃、43. 36 ℃、27. 88 ℃,達到時間分別為140 h、126 h、114 h、94 h ,可以看出由混凝土底面向上溫度峰值逐漸增高,達到時間逐漸提前。但接近混凝土表面時,溫度峰值突然下降,并且波動較大,說明混凝土表面溫度受外部環(huán)境溫度影響較大。
③由溫度曲線可以看出,混凝土內部的降溫速率比混凝土表面要快,說明冷卻管的降溫效果比較明顯。
3 結 論
實踐證明以上各項施工技術措施是行之有效的,經(jīng)業(yè)主、監(jiān)理、施工單位的共同努力,松花江特大橋主墩承臺大體積混凝土施工達到了預期效果,未產(chǎn)生溫度裂縫,強度達到了設計標號。以上技術的成功采用,為今后類似的大體積混凝土工程提供了詳實可靠的第一手資料。
