大體積混凝土承臺(tái)施工溫控技術(shù)分析

張文明

山西省公路局陽(yáng)泉分局平定公路管理段 山西平定 045200

對(duì)于大跨徑橋梁結(jié)構(gòu)而言，為了滿(mǎn)足主纜索結(jié)構(gòu)的可靠錨固要求，確保全橋和再發(fā)分布及傳遞合理可靠，必須澆筑大體積承臺(tái)結(jié)構(gòu)。在大體積橋梁承臺(tái)結(jié)構(gòu)澆筑過(guò)程中，由于混凝土一次性澆筑方量較大，導(dǎo)致混凝土水化反應(yīng)的熱量無(wú)法及時(shí)排出，大量水化熱被集聚在大體積混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部，形成較大的溫度應(yīng)力，如在施工過(guò)程中不能及時(shí)疏導(dǎo)混凝土水化熱，必將引起不同程度的溫度開(kāi)裂，嚴(yán)重影響橋梁大體積承臺(tái)結(jié)構(gòu)的承載能力、抗變形剛度及密封性。因混凝土施工澆筑溫度效應(yīng)造成的結(jié)構(gòu)開(kāi)裂屬于非荷載開(kāi)裂，經(jīng)總結(jié)工程結(jié)構(gòu)開(kāi)裂病害案例可知，在引起工程結(jié)構(gòu)開(kāi)裂病害的各種因素中，溫度效應(yīng)占比高達(dá)80%，是誘發(fā)大體積承臺(tái)結(jié)構(gòu)非荷載開(kāi)裂的頭號(hào)殺手。

1 大體積承臺(tái)結(jié)構(gòu)溫度開(kāi)裂病害分析

以大跨徑橋梁結(jié)構(gòu)大體積承臺(tái)澆筑為研究對(duì)象，通過(guò)工程現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查統(tǒng)計(jì)分析發(fā)現(xiàn)，溫度裂縫普遍存在于大體積混凝土結(jié)構(gòu)中；從微觀層面分析，大體積溫度開(kāi)裂主要是由于溫度變化梯度較大，在對(duì)應(yīng)的約束條件下，內(nèi)部集聚的溫度能量無(wú)法自由釋放，一旦集聚的溫度應(yīng)力超過(guò)約束條件限制，將在混凝土局部誘發(fā)溫度開(kāi)裂，隨著溫度開(kāi)裂的不斷推進(jìn)，裂縫將逐步從微觀裂縫發(fā)展到宏觀裂縫。雖然混凝土結(jié)構(gòu)屬于帶裂縫結(jié)構(gòu)，部分局部微觀裂縫不會(huì)影響大體積混凝土結(jié)構(gòu)的正常服役，但溫度裂縫不同于一般的微觀裂縫，其后期發(fā)展周期較長(zhǎng)，不容易控制，一旦控制措施不利將演變?yōu)橛绊懡Y(jié)構(gòu)整體性的宏觀開(kāi)裂[1]。

溫度開(kāi)裂將嚴(yán)重影響大體積混凝土結(jié)構(gòu)的整體性和耐久性，尤其是在服役年限后期，溫度裂縫將加速混凝土結(jié)構(gòu)老化進(jìn)程，縮短其使用壽命；且部分大體積混凝土屬于隱蔽工程，后期處治施工難度較大，以大跨徑橋梁結(jié)構(gòu)承臺(tái)為例，后期結(jié)構(gòu)修補(bǔ)必須支設(shè)專(zhuān)用塔架和模板，養(yǎng)護(hù)投資巨大，且會(huì)影響橋梁的下部?jī)艨蘸蜆蛎娴恼Ｍㄐ小４篌w積混凝土結(jié)構(gòu)在溫度荷載作用下，將誘導(dǎo)局部出現(xiàn)嚴(yán)重程度不同的開(kāi)裂病害，影響混凝土結(jié)構(gòu)的整體剛度，出現(xiàn)嚴(yán)重的貫穿開(kāi)裂病害時(shí)，將導(dǎo)致大體積混凝土結(jié)構(gòu)截面效應(yīng)下降，極端情況下將導(dǎo)致大體積混凝土剛度徹底失效，嚴(yán)重影響大體積承臺(tái)結(jié)構(gòu)的正常服役及使用。溫度開(kāi)裂的存在將影響結(jié)構(gòu)的綜合承載能力?；炷羶?nèi)部不規(guī)則的溫度應(yīng)力和外荷載作用下的荷載應(yīng)力耦合作用下將引起大體積混凝土結(jié)構(gòu)的應(yīng)力重分布，影響后期承載階段的服役能力。大體積承臺(tái)基底開(kāi)裂一旦出現(xiàn)后，對(duì)全結(jié)構(gòu)的影響無(wú)疑是致命的，嚴(yán)重影響結(jié)構(gòu)的整體剛度水平，徹底改變大體積承臺(tái)結(jié)構(gòu)的應(yīng)力分布形式，造成嚴(yán)重的局部結(jié)構(gòu)破壞[2]。

2 大體積承臺(tái)結(jié)構(gòu)施工溫控措施分析

2.1 大體積承臺(tái)結(jié)構(gòu)施工溫控基礎(chǔ)措施分析

對(duì)于大體積承臺(tái)結(jié)構(gòu)而言，建議使用基礎(chǔ)處治措施和專(zhuān)項(xiàng)處治措施聯(lián)合處治的模式。在基礎(chǔ)控制措施中，應(yīng)著重從以下幾方面切入。首先，應(yīng)控制澆筑混凝土材料的入模溫度，在拌合前對(duì)擬拌合混凝土骨料進(jìn)行冷水降溫處理，拌合用水使用低溫自來(lái)水，通過(guò)控制原材料溫度實(shí)現(xiàn)源頭溫度控制，本處治技術(shù)適用于炎熱夏季施工環(huán)境；再者，在夏季炎熱天氣條件下，混凝土材料使用封閉的灌裝車(chē)輛運(yùn)輸，由于內(nèi)部空間密閉，不利于熱量散失，一旦運(yùn)輸距離較長(zhǎng)，在運(yùn)輸過(guò)程中灌內(nèi)溫度快速上升到較高值，為了便于內(nèi)部熱量散失，加快內(nèi)部熱量的流動(dòng)和擴(kuò)散，建議使用灌體較大的運(yùn)輸車(chē)輛且填裝體積不能超過(guò)罐體的2/3，下降炎熱天氣條件下應(yīng)在罐體外壁包裹防輻射布，盡量隔絕外部光照，達(dá)到指定澆筑現(xiàn)場(chǎng)后，現(xiàn)場(chǎng)施工人員應(yīng)使用冷水管沖刷罐體外壁，起到輔助降溫的作用，沖刷過(guò)程中應(yīng)保證罐體的密封性，防止外部沖刷用水滲透到罐體內(nèi)部，影響混凝土材料的水灰比指標(biāo)。此外，在澆筑過(guò)程中，應(yīng)在保證澆筑及振動(dòng)可靠的基礎(chǔ)上加快施工進(jìn)度和速率，盡量控制大體積混凝土結(jié)構(gòu)澆筑對(duì)外暴露時(shí)間。由于混凝土澆筑階段的溫度上升速率較快，為了削減溫度上升總量，應(yīng)控制上升時(shí)間，進(jìn)而應(yīng)控制澆筑時(shí)長(zhǎng)。大體積混凝土澆筑無(wú)法一次性澆筑完成的，應(yīng)采用分層、分塊同步澆筑，建議使用臺(tái)階澆筑法，將澆筑平面劃分為多個(gè)子平面并按照臺(tái)階型依次澆筑，極大地削減單位面積內(nèi)混凝土的暴露時(shí)間。最后，在外界環(huán)境溫度較高的情況下，應(yīng)采取澆筑覆蓋同步進(jìn)行的方式，澆筑振搗完成后，應(yīng)及覆蓋保溫膜，阻斷外部熱量交換渠道，應(yīng)合理確定覆蓋時(shí)間，不能一味以加快覆蓋速度而犧牲澆筑及振搗質(zhì)量。施工現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境允許的前提下，大體積混凝土分項(xiàng)工程澆筑施工應(yīng)盡量安排在夜間或者陰天多云環(huán)境下進(jìn)行[3]。

2.2 大體積承臺(tái)結(jié)構(gòu)施工溫控專(zhuān)項(xiàng)措施分析

對(duì)于大體積混凝土結(jié)構(gòu)而言，為了保證整體澆筑的連續(xù)性和可靠性，因根據(jù)對(duì)應(yīng)澆筑體積大小進(jìn)行澆筑塊劃分，子塊大小和分塊數(shù)量以具體的結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)為基準(zhǔn)；此外，分塊澆筑還應(yīng)兼顧大體積鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋骨架分布對(duì)分塊的影響，分塊邊界不宜與鋼筋骨架邊緣齊平，層間澆筑時(shí)間間隔應(yīng)控制在5d-7d，澆筑間歇應(yīng)做好已澆筑混凝土結(jié)構(gòu)的養(yǎng)生工作，已澆筑層的強(qiáng)度生成達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的90%以上后方可進(jìn)行后一層的澆筑，現(xiàn)場(chǎng)澆筑過(guò)程中，為了保證現(xiàn)場(chǎng)澆筑質(zhì)量，保證單層澆筑施工的連續(xù)性和可靠性，必須強(qiáng)化對(duì)澆筑現(xiàn)場(chǎng)施工的綜合管理能力，實(shí)現(xiàn)澆筑全過(guò)程的合理安排和不同施工人員和機(jī)械之間的協(xié)調(diào)配合，建立成套、可靠的分塊澆筑方案。此外，在溫控重點(diǎn)位置應(yīng)安裝循環(huán)冷卻水管，依靠水冷系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)溫度控制，冷卻水管道應(yīng)布設(shè)在固定支架上，保證水管內(nèi)部通暢，保證水管在高壓狀態(tài)下的可靠性，防止出現(xiàn)水管內(nèi)冷卻水滲透影響混凝土水灰比。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上，落實(shí)大體積承臺(tái)結(jié)構(gòu)混凝土澆筑的溫控措施是提升大體積混凝土結(jié)構(gòu)澆筑質(zhì)量的重要途徑和核心措施，應(yīng)從基礎(chǔ)控制和專(zhuān)項(xiàng)控制兩方面切入，分別制定相應(yīng)的溫度控制措施和方案，為大體積混凝土澆筑溫控提供技術(shù)儲(chǔ)備。