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浅谈大体积混凝土水化热施工控制

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2017/02/21 16:45
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      随着高速铁路的发展,对桥梁结构的设计和施工都提出了更高的要求。长大跨度桥梁的承台结构的显著特点是结构尺寸大混凝土方量增加。大体积混凝土水化热的问题也越来越引起人们的重视。大体积混凝土在强度上升的水化热阶段会产生大量的热量,由于混凝土传热性能差,内部水化热量不易散发,对承台这种结构,会形成横截面上温度梯度和混凝土外层与周围环境的温差, 以及承台混凝土自身升降温前后较大的温度梯度。如温控不合理,将会产生早期温度裂缝,还会因水化热温升过高导致混凝土后期强度的损失。所以提出几种大体积混凝土水化热控制的有效措施,并在施工中实际检验了这些措施的实用性和有效性。 
   
  一、水化热控制方案 
  1、混凝土配合比优化 
  大体积混凝土由于施工方量大,使用的水泥用量会大大增加。在保证混凝土强度的同时采用“三掺”配比方案即加大掺入粉煤灰、矿粉用以减少水泥用量降低水灰比减少水化热并配合使用缓凝减水性外加剂。 
  通过计算和混凝土水化热的特性曲线,优化的混凝土配合比的大体积混凝土在3天龄期的内部温度达到67.3℃,符合混凝土结构技术规程CECS104:99的混凝土内部最高温度不宜大于75℃的规定。  
  根据上述计算可知,如果能够将混凝土入模温控制40℃以下,3~7天内混凝土水化热中心温度最高达到67.3℃,那么混凝土浇筑过程中,可以通过控制混凝土内部中心点温度与表面温度差值、表面温度与大气温度差值不大于25℃防止发生内外温度差过大形成温度应力产生裂缝,以满足规范要求。 
  2、混凝土生产、运输过程中的降温措施,确保混凝土入模时的温度在30℃以下,为此应严格控制混凝土的原料温度。水泥的温度控制在50℃以内,粗骨料温度不超过30℃、细骨料温度不超过32℃、粉煤灰和矿粉温度不超过35℃、拌合用水应控制在6℃以下。对混凝土拌合站的骨料存放区搭设防晒棚并提前对骨料喷淋洒水,降低骨料的温度进而降低入模温度;混凝土拌制时适当使用缓凝减水剂延长混凝土的初凝时间,将初凝时间调整到10~14小时,延缓水化热峰,从而降低混凝土的内部温度;中午等高温时段通过采用流动深层水、深井低温地下水、冷却水、冰水搅拌,控制混凝土入模温度。 
  3、混凝土浇筑过程中的降温措施 
  混凝土输送管用湿土工布覆盖,并不断淋水浇湿土工布,以减少混凝土坍落度在输送管内的损失和降低混凝土入模温度;跨路主墩承台其总混凝土量达到1500立方米,混凝土输送应尽量减少输送管的长度,采用斜面分层浇筑方式、台阶式推进的方式浇筑混凝土,在保证不出现冷缝的情况下减少每层混凝土浇筑的厚度,每层厚度不宜大于30CM以加快热量散发并使温度分部均匀,以便在浇注过程使水化热充分散失,降低后期水化热。 
  4、采取保温保湿养护方法,有效控制温差变化 
  混凝土终凝后对混凝土表面采取塑料薄膜覆盖使混凝土表面水分不会散失及上盖多层泡沫板和干土工布对混凝土表面保温覆盖,取代原来的湿土工布覆面保湿养护的方法。采用每4小时测温一次,连续测温7天的方法监控混凝土温度。当混凝土中心温度超过表面温度25℃,继续覆盖两层土工布并面罩一层塑料薄膜,确保混凝土中心温度与表面温度差值不超过25℃。根据混凝土理论和以往经验,混凝土浇筑三天后开始降温,但必须继续采用上述措施,确保日降温不致过快,应控制在日降温不大于5℃。承台侧面,模板拆除前带模淋水养护,模板拆除后,采用包裹一层塑料薄膜确保混凝土表面水分不会散失,再用多层泡沫板和干土工布对混凝土表面保温覆盖,外围一层编织布固定土工布,确保承台混凝土侧边保温保湿。测温点的间隔4米纵横布置利用预埋电子测温计测量混凝土内部中心点温度、表面温度混凝土表面下50mm、100mm、大气温度,准确掌握温度差值,及时采取措施。同是结合气象台提供的未来3天内的天气情况,避开高温时段施工。 
  5、循环水管散热措施 
  在承台安装钢筋后期,安装直径50的钢循环水管,以混凝土中心范围水管间距不大于4米构成一个循环系统。承台混凝土施工关键是控制混凝土内部中心温度与表面温度温度差值不大25℃,而采取混凝土配合比优化、混凝土生产、运输和浇筑过程中的降温措施以及采取保温保湿养护方法等措施是本工程施工控制的主要措施,能有效控制温差变化;采用循环水管仅作为辅助混凝土内部进行水冷散热作用,如采用前四项措施未能令混凝土中心温度与表面温度差值小于25℃,又或者混凝土中心温度过高(如超过75℃)时使用。使用时,须将混凝土测温增加到每1小时测温一次,当温度受到控制时,可减少水冷至停止,以免降温过快。 
   
  二、结束语 
  上述措施对跨路主墩承台实施后,经对浇筑完成后的混凝土进行每4小时测温一次连续7天的温度检测。跨路主墩承台混凝土的中心温度没有大于75℃的记录,中心温度与其表层温度之差均不超过25摄氏度。经由上述承台的控制水化热措施的检验,可以对施工现场大体积混凝土浇筑引起的水化热起到很好的控制保证了结构物的施工质量。  

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