史江濤

近年來(lái),隨著橋梁施工行業(yè)的迅猛發(fā)展,大體積混凝土得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用,如混凝土大壩、高層建筑的地下室混凝土底板都是用大體積混凝土澆筑而成的。但在施工和使用過(guò)程中,有關(guān)因出現(xiàn)裂縫而影響工程的質(zhì)量甚至導(dǎo)致結(jié)構(gòu)垮塌的事故也時(shí)有發(fā)生,所以合理選擇施工材料、優(yōu)化混凝土配合比以及控制混凝土的出機(jī)溫度及澆筑溫度都是非常重要的。

1 工程概況

十堰—天水高速公路連接鄂、陜、甘三省和福銀、包茂、京昆、連霍四條國(guó)家高速公路,是我國(guó)中南與西北地區(qū)的重要通道之一,也是陜西省構(gòu)筑“承東啟西、連接南北、覆蓋全省、通達(dá)四鄰”高速公路網(wǎng)的重要組成部分。

十天高速公路A-C03標(biāo)段位于漢江左岸的高級(jí)階地,漢江大橋建設(shè)具有深水基礎(chǔ)施工、主橋懸臂灌注、承臺(tái)大體積混凝土施工等難點(diǎn)。同時(shí),受漢江水面寬、河水深、墩身高度的影響,施工中需完成數(shù)量較大的便橋、水上施工平臺(tái)、塔吊等大型臨建工程。另外由于橋梁施工的特點(diǎn),受降雨、漲水等自然因素影響也較大,大毛坡隧道圍巖差,這些都使施工面臨著重重困難。

2 施工措施

摻加高效減水劑和粉煤灰降低水泥用量與用水量,減少水化熱,粗骨料選用5 mm～31.5 mm碎石,可減少用水量,混凝土的收縮和泌水隨之減少。細(xì)骨料采用細(xì)度模數(shù)在3.15左右的中粗砂,可使每立方米混凝土減少用水量20kg～25 kg,水泥相應(yīng)也減少28 kg～35 kg,從而降低混凝土的干縮。京滬高速鐵路設(shè)計(jì)為高性能混凝土,為解決這一問(wèn)題提供了方便。

3 混凝土配合比的確定與優(yōu)化

通過(guò)試驗(yàn)室進(jìn)行多種配合比的試驗(yàn)和研究,選用最佳配合比作為混凝土的施工配合比,最佳配合比應(yīng)滿足以下要求:

1)混凝土的初凝時(shí)間不少于6 h。2)混凝土的砂率控制在35%～40%。3)混凝土中的最大氯離子含量為0.06%。4)混凝土中的最大堿含量為3.0kg/m3。5)水泥中鋁酸三鈣含量小于8%。

4 控制混凝土的出機(jī)溫度及澆筑溫度

對(duì)混凝土出機(jī)溫度影響最大的是碎石和水的溫度,其次是砂子的溫度,水泥溫度影響最小。因此降低砂、石溫度是最有效的辦法。在大堆料場(chǎng)搭設(shè)涼棚,避免太陽(yáng)直曬砂、碎石,并對(duì)碎石進(jìn)行灑水降溫。

控制澆筑溫度:由于澆筑時(shí)間是在9月份,室外溫度平均25℃?，F(xiàn)場(chǎng)澆筑時(shí)間放在了晚上,現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境溫度為20℃,由混凝土澆筑溫度計(jì)算式:Tp=To+(Ta-To)×(θ1+θ2+θ3+…+θn)。其中,Tp為混凝土澆筑溫度;To為混凝土攪拌溫度;Ta為混凝土運(yùn)輸和澆筑時(shí)的室外溫度;θ1+θ2+θ3+…+θn為溫度損失系數(shù),按以下規(guī)定:混凝土裝卸和運(yùn)轉(zhuǎn),每次θ=0.032,混凝土運(yùn)輸時(shí),θ=At,t為運(yùn)輸時(shí)間,攪拌運(yùn)輸 A=0.0042,澆筑過(guò)程中,θ=0.003t,t為澆筑時(shí)間,可知,出機(jī)溫度和澆筑溫度相差不大。施工中只需對(duì)混凝土泵管外包麻袋經(jīng)常澆水,就會(huì)降低泵管溫度升高對(duì)混凝土溫度的影響。

5 混凝土施工

承臺(tái)澆筑均采用泵送,在能保證泵送的前提下,盡可能降低坍落度。因此坍落度控制在晴天高溫時(shí)170mm～200mm,陰雨或夜間160mm～180mm。澆筑時(shí)泵管接至承臺(tái)鋼筋頂面,用軟串筒直接下料,兩臺(tái)運(yùn)輸泵從兩邊向中間層層推進(jìn),分層厚度30cm,采用插入式振搗器隨澆筑對(duì)混凝土逐排振搗。

5.1 混凝土的養(yǎng)護(hù)

大體積混凝土的養(yǎng)護(hù)是一項(xiàng)關(guān)鍵工作,必須切實(shí)做好。養(yǎng)護(hù)主要是保持適宜溫度和濕度條件?；炷恋谋翊胧┏３Ｒ财鸨竦男Ч?。從溫度應(yīng)力的觀點(diǎn)出發(fā),保溫的目的有兩個(gè):其一,減少混凝土表面的熱擴(kuò)散,減小混凝土表面的溫度梯度,防止產(chǎn)生表面裂縫。其二,延長(zhǎng)散熱時(shí)間,充分發(fā)揮混凝土強(qiáng)度的潛力和材料松弛特性,使平均溫度差對(duì)混凝土產(chǎn)生的應(yīng)力小于混凝土抗拉強(qiáng)度,防止產(chǎn)生貫穿性裂縫。保濕的作用是使混凝土不因脫水而產(chǎn)生干縮性裂縫。在實(shí)際施工中,混凝土澆筑完成后,在側(cè)模外嚴(yán)密的掛兩層土工布,并放置50L的水桶兩個(gè),布設(shè)滲水管使土工布長(zhǎng)期濕潤(rùn)。測(cè)溫結(jié)果表明,用此養(yǎng)護(hù)方式后,內(nèi)外溫差可達(dá)到7.5℃～12.5℃,混凝土表面芯部溫差可達(dá)8℃～14℃,對(duì)防止混凝土開(kāi)裂發(fā)揮了較大的作用。

5.2 拆模時(shí)間

一般認(rèn)為,混凝土終凝后即可拆模?；炷敛鹉r(shí),混凝土的溫差不超過(guò)20℃(其溫差應(yīng)包括表面溫度、中心溫度和外界氣溫之間的溫差)。對(duì)于厚度較大的混凝土監(jiān)控結(jié)果表明,混凝土中心在澆筑后20h～30h即可達(dá)到最高溫度,如此時(shí)拆模,可能會(huì)使混凝土內(nèi)外溫差大于20℃,開(kāi)裂的可能性大增。應(yīng)采取鋼模外保濕,同時(shí)延長(zhǎng)拆模時(shí)間0.5 d～1 d。選擇在溫度適宜的時(shí)候快速拆模,減少暴露時(shí)間,如出現(xiàn)急劇降溫,可能會(huì)出現(xiàn)裂縫,因此決定在拆模后立即進(jìn)行基坑回填,以達(dá)到恒定保溫的效果。

6 結(jié)語(yǔ)

大體積混凝土產(chǎn)生裂縫是由多種原因造成的,在大體積混凝土施工中,合理選擇施工材料,優(yōu)化混凝土配合比,優(yōu)化混凝土的供應(yīng),采用科學(xué)的施工方法,嚴(yán)格施工管理,加強(qiáng)大體積混凝土養(yǎng)護(hù),就可以降低混凝土溫度應(yīng)力和提高混凝土本身抗拉性能,保證工程質(zhì)量。

通過(guò)本工程的實(shí)踐,證明這些措施是十分有效的,只有這樣才能最大限度地控制溫度,防止溫度應(yīng)力裂縫的出現(xiàn)。

[1]葉琳昌,沈 義.大體積混凝土施工[M].北京:中國(guó)建筑出版社,1987.

[2]段 崢.現(xiàn)澆大體積混凝土裂縫的成因與防治[J].混凝土,2003(7):55.

[3]遲陪云.大體積混凝土開(kāi)裂的起因及防裂措施[J].混凝土,2001(6):37-38.

[4]邵彩軍.淺談大體積混凝土溫度裂縫控制措施[J].山西建筑,2008,34(1):150-151.