橋梁承臺大體積混凝土施工溫度控制研究與應(yīng)用

夏 輝

（黃岡職業(yè)技術(shù)學(xué)院， 湖北 黃岡 438000）

0 引言

當(dāng)前, 大型橋梁工程項(xiàng)目日益普遍, 橋梁承臺體積和截面尺寸通常較大，承臺施工必須嚴(yán)格按照大體積混凝土結(jié)構(gòu)施工相關(guān)要求, 從而提高橋梁工程施工質(zhì)量。大體積混凝土施工技術(shù)較為復(fù)雜, 施工難度較大, 尤其是水化熱引起混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部的溫度變化, 易導(dǎo)致混凝土收縮變形, 產(chǎn)生裂縫, 所以橋梁承臺混凝土溫度控制對于保障橋梁施工質(zhì)量顯得尤為重要。

1 工程概況

某橋梁跨度布置340+1038+305m，為單吊單跨懸索橋。北索塔設(shè)置兩個(gè)分離式矩形承臺，承臺平面尺寸均為23m×18m，高6m，采用C35 混凝土。承臺頂面設(shè)置棱臺形塔座，棱臺頂面尺寸13m×10.5m，底面尺寸為17m×14.5m，高2m，采用C50 混凝土。

2 承臺大體積混凝土溫度控制分析

本工程承臺體積大，內(nèi)部水化熱溫升高；塔座、塔柱混凝土強(qiáng)度等級高，絕熱溫升高，混凝土水化熱溫升控制難，大體積混凝土溫升控制不當(dāng)時(shí)，極易因?yàn)閮?nèi)外溫差應(yīng)力過大而開裂。同時(shí)，由于棱臺形塔座受力情況復(fù)雜，易出現(xiàn)應(yīng)力集中造成破壞。另外，夏季高溫、澆筑間隔過長也會給溫度控制和收縮裂縫控制帶來困難。

根據(jù)仿真計(jì)算結(jié)果及構(gòu)件性能要求，對主墩承臺和塔座大體積混凝土控裂提出：在大體積混凝土施工中，應(yīng)從混凝土的原材料質(zhì)量，配合比優(yōu)化設(shè)計(jì)以及混凝土的拌和、運(yùn)輸、澆筑、振搗到通水冷卻、養(yǎng)護(hù)等全過程進(jìn)行控制，以達(dá)到控制其混凝土質(zhì)量、混凝土內(nèi)部最高溫度、混凝土內(nèi)外溫差及表面約束，從而實(shí)現(xiàn)控制溫度裂縫的形成及發(fā)展的目的。

3 承臺大體積混凝土施工控制

3.1 混凝土原材料質(zhì)量控制

配置混凝土的水泥、粉煤灰、礦粉、細(xì)骨料、粗骨料和外加劑的品質(zhì)應(yīng)與其技術(shù)要求吻合。減水劑應(yīng)使用超緩凝型的聚羧酸類高性能減水劑，其用量通過試驗(yàn)確定，使用前應(yīng)采用現(xiàn)場實(shí)際使用的原材料進(jìn)行混凝土適應(yīng)性試驗(yàn)。

根據(jù)以往實(shí)際數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果，本項(xiàng)目混凝土出機(jī)溫度宜控制≤26℃。因此，對原材料做出以下處理：骨料采用增加儲存量、搭建遮陽篷、通風(fēng)、噴霧等措施冷卻，骨料溫度控制為比氣溫低4℃。膠材采用延長儲存時(shí)間、轉(zhuǎn)運(yùn)和倒倉等措施冷卻，水泥、礦粉溫度控制為≤60℃，粉煤灰溫度控制為≤40℃。同時(shí)，在水泥、礦渣粉罐外搭設(shè)遮陽布，在罐頂布設(shè)冷水管噴淋冷水輔助降溫。

3.2 混凝土生產(chǎn)質(zhì)量控制

攪拌站各計(jì)量系統(tǒng)應(yīng)滿足混凝土原材料稱量的最大允許偏差規(guī)定。為此，計(jì)量精度須重點(diǎn)保證，各料倉閥門必須保證閉合嚴(yán)密，防止漏料，攪拌機(jī)攪拌葉片與軸上淤積混凝土須定期清除。

氣溫不高于26℃時(shí)，直接抽取地下水作為拌合水；氣溫高于26℃但低于30℃時(shí)，通過制備冷水或加入冰塊冷卻拌和水；氣溫超過30℃時(shí)，采用骨料噴淋、制冷水加冰塊拌和混凝土等方案進(jìn)一步采取溫度控制。

混凝土在攪拌機(jī)中的攪拌時(shí)間，對于承臺C35 混凝土不宜少于75s。拌合的混凝土應(yīng)具有良好的勻質(zhì)性及粘聚性，確?；炷寥肽：蟛环謱?、不離析。

正式生產(chǎn)前，必須對混凝土拌合物進(jìn)行開盤鑒定，檢測其工作性能(坍落度及損失);連續(xù)生產(chǎn)時(shí)，則應(yīng)每工作班檢測混混凝土拌和物坍落度至少2 次，檢測混凝土出機(jī)溫度、入模溫度至少3 次。

本項(xiàng)目承臺混凝土入模坍落度控制值為 180±20mm，分層澆筑至最后30-50cm 時(shí)，應(yīng)將混凝土的坍落度度降低至上述規(guī)定低限值，避免混凝土表面浮漿過厚引起的后期收縮不一而導(dǎo)致開裂，同時(shí)減輕鑿毛工作量。

當(dāng)混凝土原材料品質(zhì)在合格的基礎(chǔ)上發(fā)生波動、環(huán)境溫度等發(fā)生顯著變化時(shí)，應(yīng)及時(shí)調(diào)整混凝土配合比參數(shù)，調(diào)整原則是：在維持混凝土實(shí)驗(yàn)室配合比的水膠比不變前提下，對混凝土減水利的摻量、碎石的分級比例、砂率進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，調(diào)整后的混凝土拌合物性能應(yīng)與原配合比相同，同時(shí)查明變化原因并進(jìn)行控制。

3.3 混凝土運(yùn)輸、澆筑質(zhì)量控制

運(yùn)輸混凝土過程中，必須保證證混凝土罐車罐體低速速轉(zhuǎn)動，卸料前罐體高速旋轉(zhuǎn)20-30s 后方可卸料?；炷翉募铀?dāng)嚢栝_始至澆筑完畢，控制在90min 內(nèi)，應(yīng)有效組織避免混凝土運(yùn)輸罐車長時(shí)間停留。另外，應(yīng)防止水分進(jìn)入運(yùn)輸容器或蒸發(fā)，應(yīng)對運(yùn)輸設(shè)備采取隔熱措施，防止局部混凝土溫度升高。

混凝土澆筑時(shí)，由四周往中心布料，且始終保持構(gòu)件周邊混凝土高度略高。邊部宜采用汽車泵布料桿布料且緊靠模板布料，并加強(qiáng)邊角處振搗，避免增大混凝土側(cè)面和邊角開裂風(fēng)險(xiǎn)。布料時(shí)，混凝土下料高度應(yīng)控制在2m 以內(nèi)，布料點(diǎn)間距控制在4m 左右。當(dāng)混凝土自由下落高度超過2m 時(shí)，則應(yīng)采用懸掛串筒等措施輔助下料以防離析。

大體積混凝土的分層澆筑厚度可控制在30-50cm 范圍。施工中應(yīng)根據(jù)拌合站生產(chǎn)能力和現(xiàn)場泵送、澆筑能力，確定每層混凝土的最適宜澆筑層厚，以盡量縮短間隔時(shí)間，確保在下層混凝土能充分塑化之前完成上層混凝土的覆蓋澆筑。

本工程承臺每個(gè)側(cè)面均配置2 個(gè)振搗手，振搗點(diǎn)間距控制在40cm，每個(gè)振搗點(diǎn)插入后振搗棒振搗30-35s 后，再慢慢提起，出混凝土面的時(shí)間要25-30s。

澆筑至最后30-50cm 時(shí)，混凝土坍落度應(yīng)調(diào)小20mm。如遇浮漿較厚，可用鐵耙予以清除，再補(bǔ)打一層同配合比的坍落度稍低的混凝土。承臺分層澆筑面和永久暴露面30～50cm 范圍內(nèi)的混凝土中摻入0.7-0.9kg/m3 的聚丙烯單絲纖維。混凝土暴露面在振搗完畢后應(yīng)及時(shí)并至少進(jìn)行二次抹壓收漿，以消除塑性沉降裂縫和因表面快速失水引起的塑性收縮裂縫。

頂面混凝土澆筑完畢且終凝過后應(yīng)及時(shí)進(jìn)行鑿毛。鑿毛時(shí)先鑿承臺四周邊部。鑿毛過程中，不能中斷蓄水或覆蓋保溫養(yǎng)護(hù)，對已經(jīng)完成鑿毛的分層面，應(yīng)繼續(xù)采用冷卻水管出水蓄水養(yǎng)護(hù)。

3.4 混凝土養(yǎng)護(hù)控制措施

本工程承臺第一、第二澆筑層均布設(shè)3 層冷卻水管，第一澆筑層冷卻水管整向布置為105 cm +70 cm +70 cm +55cm，第二澆筑層冷卻水管豎向布置為60cm+90cmn+90cm+60cm，水管水平管間距為 100cm, 距離混凝土側(cè)面為54-60cm。冷卻管用φ42mm×2.5mm 鐵皮管制作，螺紋絲扣+生膠帶連接，澆筑前加水試壓，養(yǎng)護(hù)完注漿封閉。

承臺澆筑完7 天后方可拆模，拆模時(shí)內(nèi)外溫差小于15℃。側(cè)面采用帶模養(yǎng)護(hù)并覆蓋防雨布，脫模后包裹塑料薄膜+土工布+防雨布，回填部分回填保溫，不回填部分澆筑完后持續(xù)養(yǎng)護(hù)14 天。承臺分層面鑿毛后蓄水養(yǎng)護(hù)，使用冷卻水管出水，蓄水深度大于30cm，養(yǎng)護(hù)至上層澆筑為止。承臺頂層永久暴露面邊收面邊覆蓋塑料薄膜，初凝后使用冷卻水管出水蓄水養(yǎng)護(hù)，脫模后覆蓋塑料薄膜+土工布+防雨布，澆筑完后持續(xù)養(yǎng)護(hù)14 天。

4 結(jié)論

經(jīng)過后期現(xiàn)場溫度監(jiān)測發(fā)現(xiàn)，承臺混凝土結(jié)構(gòu)水泥水化熱得到有效降低,混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部溫度的變化得到有效控制，從而避免導(dǎo)致結(jié)構(gòu)收縮變形產(chǎn)生裂縫。本工程承臺大體積混凝土施工從混凝土原材料質(zhì)量、配合比優(yōu)化設(shè)計(jì)到混凝土的拌和、運(yùn)輸、澆筑、振搗到通水冷卻、養(yǎng)護(hù)進(jìn)行全過程控制，積累了施工經(jīng)驗(yàn)，保障了工程質(zhì)量。