浅析基础大体积混凝土施工技术及温度控制-技术资料-聚羧酸设备|聚羧酸生产设备|聚羧酸母液设备-山东博克化工设备有限公司

浅析基础大体积混凝土施工技术及温度控制

发布日期:2020/4/9 9:52:34 浏览次数:

1. 工程概况   A11公路拓宽改建工程西吴淞江大桥,位于上海市嘉定区安亭镇西南部,西起同三立交东至A11公路2号机孔桥,全长1.188km,分南北集散车道设计,跨越西吴淞江,根据规划Ⅲ级航道标准,跨径布置80M+140M+80M,结构形式三向预应力混凝土连续箱梁,截面为单箱单室直腹板结构,主墩承台为矩形,截面尺寸为15.0M*11.8M*3.5M,单根承台混凝土620方,要求一次性完成混凝土浇注,不留施工缝,属大体积混凝土。由于主墩承台混凝土施工期间为6月份天气较热,施工期间环境温度影响较大,特别是基坑钢板桩围堰,基础底处于地面下9M左右,坑内空气流通较慢,加剧了混凝土表面温度。    2.大体积混凝土温度裂缝   混凝土结构开裂原因:变形作用引起的裂缝和荷载作用引起的裂缝。根据国内外调查资料反映,由于变形引起的开裂占80%以上。这种变形作用包括温度(水化热,气温)湿度,地基变形,由于荷载引起的不足20%。在大体积混凝土浇筑初期,水泥的水化作用放出大量水化热,但由于混凝土表面散热条件好,因而温度上升较少,而混凝土内部由于散热条件差,热量散发少,内部温度上升较快,体积膨胀,导致形成温度梯度,形成内约束力,结果混凝土内部产生压应力,在表面引起拉应力,当这些拉应力超出混凝土的抗裂能力时,即会在混凝土表面出现裂缝。后期水泥水化热基本释放,混凝土内部温度逐渐降温,引起混凝土冷却收缩,再加上混凝土中多余水分蒸发等引起体积收缩变形,二者由于受到基础或老混凝上的约束,导致温度拉应力。当温度应力超过混凝土抗拉强度时,会从约束面向上形成裂缝,如果温度应力足够大,可以形成贯穿结构的整体裂缝,影响结构整体使用。温度控制、防止裂缝发展,是大体积混凝土结构施工中解决的难题,对此采取相关技术措施。   3.技术措施   针对该工程的实际情况,从材料优选用,配合比优化设计,混凝土浇筑方案,养护措施及测温控制等多方面综合措施进行温度控制,以结构抗裂性,避免引起内外温差过大而出现裂缝。   3.1 原材料选择及质量要求   根据本工程特点选择优质的原材料,优化混凝土配合比设计,增大骨料用量,减小砂、石中含泥量,以减小水泥和水用量,以降低混凝土水化热。拟采用如下原材料:   (1)水泥   由于主墩承台3.5M厚度,水泥在水化过程中产生大量热量,聚集在结构内部不容易散发,使混凝土内部温度升,因此在施工中选择水化热较低的水泥以及尽量减小单位水泥用量,有资料表明每减少单位用量10KG可降低温度1℃,本工程结合实际及地方材料采用PO42.5等级水泥。   (2)粗、细集料   粗集料为5-31.5连续级配碎石。它比5-25mm碎石可减少用水量10KG,在相同水灰比情况下水泥减少20KG左右。采用中粗砂,细度模数为2.62、含泥量为1.1%,它比采用细砂每立方用水量减少20KG,相应减少水泥用量,降低混凝土水化热,并防止混凝土干缩。   (3)混合料及外加剂   掺入的粉煤灰经检测细度、烧失量、需水量及三氧化硫含量均符合II级粉煤灰指标要求。粉煤灰混凝土和易性,减小混凝土用水量,减小泌水和离析,混凝土强度,改变混凝土分子结构组织,增加混凝土密实度,同时代部分水泥,降低了水泥用量,从而降低混凝土水化热引起的温度梯度,防止和减少温度裂缝的产生。   掺量为胶凝材料重量的1.5%LH-3缓凝减水剂,一方面可延缓混凝土的凝结时间,它一方面可明显延缓水泥水化热释放速度,凝结时间可延长8小时以上,推迟水化热峰值出现,同时减水12%用水量,减小水泥用量,从而降低水化热。   3.2混凝土配合比的确定   混凝土配合比设计采用体积法。以基准混凝土配合比为基础,按等稠度、等强度为原则。采用超量取代法,粉煤灰取代水泥百分率取13%,粉煤灰超代系数取1.2 ,即用粉煤灰取代部分水泥,超量部分取代等体积的砂,根据所选材料通过试验室试配确定配合比如下表:   掺入缓凝减水剂混凝土初凝为8小时,终凝为12小时,由于掺入粉煤灰混凝土和易性,减少泌水和坍落度损失,降低水化热,有利于大体积混凝土施工。        3.3混凝土浇筑施工方案及工艺   由于主墩承台为3.5M厚度和施工面积较大,混凝土浇筑采用斜坡分层的浇注方案,分层厚度按44cm厚左右,分8步浇注到顶,一个坡度,簿层浇筑,先深后浅,连续浇筑,这种方法能较好适应泵送施工工艺要求,同时控制好上下层混凝土覆盖时间,在下层混凝土未初凝时进行上层混凝土浇筑,以避免混凝土冷缝出现。混凝土振捣密实,在不同部位用5台振动棒振捣,振捣棒快插慢拔,掌握正确振捣时间,做到不漏振不过振,提倡二次振捣。及时按标刮平表面,用木抹子反复搓压,使其表面密实,初凝前用木抹压光,可以控制混凝土表面的龟裂,减少混凝土表面水分散失,混凝土养护。为防止混凝土在硬化过程中表面出现龟裂现象,要及时进行二次抹面,在初凝以后,终凝之前, 再用泥刀压光平整,使少量终凝前出现的失水沉降等塑性收缩裂纹得到消除。   3.4混凝土的养护   在表面施工完毕后,应加强对混凝土的保养,及时用塑料薄膜覆盖混凝土表面,来封闭混凝土中多余拌和水,防止水分蒸发,以实现混凝土自身养护。终凝后覆盖蓬布和草袋,蓬布和草袋的覆盖层数应根据实测温差情况及时进行增减,使混凝土内外温差小于25℃。做好混凝土的保温和保湿,目的是减少混凝土表面热扩散,延长散热时间,减少混凝土表面温度梯度,防止表面裂缝,保证温度缓慢升降,充分发挥混凝土徐变特性,降低温度收缩应力,混凝土洒水养护不小于14天。   3.5混凝土温度的计算及测温   3.5.1在大体积混凝土施工中,应充分考虑水泥水化热问题,计算混凝土的温度场温度。(计算过程省略了,需要的话可以重发)根据计算混凝土内部温度得知,在混凝土浇筑后第三天混凝土内部温升为68.9℃,比室外温度26.4℃到42.6℃。我们采取内降、外部保温法,外部保温法通常考虑增加保温层的厚度,若保温层厚度太厚以致不现实时,可考虑在混凝土内部采取降温法,埋置冷却水管,其散热效果明显,目的是减少混凝土表面的热扩散,减小混凝土表面的温度梯度,防止产生表面裂缝。在该主墩承台大体积混凝土内部水平设置两层循环“∈”型6分铁水管6根,横桥向水平间距2m。为使承台中心水化热能更有效地排出,两层分开进水口,使进出水路径缩短。根据承台内部温度和出水口的水温情况,通过控制阀对水循环进行调节,控制承台混凝土温度与外界温差在25℃以内。





1. 工程概况   A11公路拓宽改建工程西吴淞江大桥,位于上海市嘉定区安亭镇西南部,西起同三立交东至A11公路2号机孔桥,全长1.188km,分南北集散车道设计,跨越西吴淞江,根据规划Ⅲ级航道标准,跨径布置80M+140M+80M,结构形式三向预应力混凝土连续箱梁,截面为单箱单室直腹板结构,主墩承台为矩形,截面尺寸为15.0M*11.8M*3.5M,单根承台混凝土620方,要求一次性完成混凝土浇注,不留施工缝,属大体积混凝土。由于主墩承台混凝土施工期间为6月份天气较热,施工期间环境温度影响较大,特别是基坑钢板桩围堰,基础底处于地面下9M左右,坑内空气流通较慢,加剧了混凝土表面温度。    2.大体积混凝土温度裂缝   混凝土结构开裂原因:变形作用引起的裂缝和荷载作用引起的裂缝。根据国内外调查资料反映,由于变形引起的开裂占80%以上。这种变形作用包括温度(水化热,气温)湿度,地基变形,由于荷载引起的不足20%。在大体积混凝土浇筑初期,水泥的水化作用放出大量水化热,但由于混凝土表面散热条件好,因而温度上升较少,而混凝土内部由于散热条件差,热量散发少,内部温度上升较快,体积膨胀,导致形成温度梯度,形成内约束力,结果混凝土内部产生压应力,在表面引起拉应力,当这些拉应力超出混凝土的抗裂能力时,即会在混凝土表面出现裂缝。后期水泥水化热基本释放,混凝土内部温度逐渐降温,引起混凝土冷却收缩,再加上混凝土中多余水分蒸发等引起体积收缩变形,二者由于受到基础或老混凝上的约束,导致温度拉应力。当温度应力超过混凝土抗拉强度时,会从约束面向上形成裂缝,如果温度应力足够大,可以形成贯穿结构的整体裂缝,影响结构整体使用。温度控制、防止裂缝发展,是大体积混凝土结构施工中解决的难题,对此采取相关技术措施。   3.技术措施   针对该工程的实际情况,从材料优选用,配合比优化设计,混凝土浇筑方案,养护措施及测温控制等多方面综合措施进行温度控制,以结构抗裂性,避免引起内外温差过大而出现裂缝。   3.1 原材料选择及质量要求   根据本工程特点选择优质的原材料,优化混凝土配合比设计,增大骨料用量,减小砂、石中含泥量,以减小水泥和水用量,以降低混凝土水化热。拟采用如下原材料:   (1)水泥   由于主墩承台3.5M厚度,水泥在水化过程中产生大量热量,聚集在结构内部不容易散发,使混凝土内部温度升,因此在施工中选择水化热较低的水泥以及尽量减小单位水泥用量,有资料表明每减少单位用量10KG可降低温度1℃,本工程结合实际及地方材料采用PO42.5等级水泥。   (2)粗、细集料   粗集料为5-31.5连续级配碎石。它比5-25mm碎石可减少用水量10KG,在相同水灰比情况下水泥减少20KG左右。采用中粗砂,细度模数为2.62、含泥量为1.1%,它比采用细砂每立方用水量减少20KG,相应减少水泥用量,降低混凝土水化热,并防止混凝土干缩。   (3)混合料及外加剂   掺入的粉煤灰经检测细度、烧失量、需水量及三氧化硫含量均符合II级粉煤灰指标要求。粉煤灰混凝土和易性,减小混凝土用水量,减小泌水和离析,混凝土强度,改变混凝土分子结构组织,增加混凝土密实度,同时代部分水泥,降低了水泥用量,从而降低混凝土水化热引起的温度梯度,防止和减少温度裂缝的产生。   掺量为胶凝材料重量的1.5%LH-3缓凝减水剂,一方面可延缓混凝土的凝结时间,它一方面可明显延缓水泥水化热释放速度,凝结时间可延长8小时以上,推迟水化热峰值出现,同时减水12%用水量,减小水泥用量,从而降低水化热。   3.2混凝土配合比的确定   混凝土配合比设计采用体积法。以基准混凝土配合比为基础,按等稠度、等强度为原则。采用超量取代法,粉煤灰取代水泥百分率取13%,粉煤灰超代系数取1.2 ,即用粉煤灰取代部分水泥,超量部分取代等体积的砂,根据所选材料通过试验室试配确定配合比如下表:   掺入缓凝减水剂混凝土初凝为8小时,终凝为12小时,由于掺入粉煤灰混凝土和易性,减少泌水和坍落度损失,降低水化热,有利于大体积混凝土施工。        3.3混凝土浇筑施工方案及工艺   由于主墩承台为3.5M厚度和施工面积较大,混凝土浇筑采用斜坡分层的浇注方案,分层厚度按44cm厚左右,分8步浇注到顶,一个坡度,簿层浇筑,先深后浅,连续浇筑,这种方法能较好适应泵送施工工艺要求,同时控制好上下层混凝土覆盖时间,在下层混凝土未初凝时进行上层混凝土浇筑,以避免混凝土冷缝出现。混凝土振捣密实,在不同部位用5台振动棒振捣,振捣棒快插慢拔,掌握正确振捣时间,做到不漏振不过振,提倡二次振捣。及时按标刮平表面,用木抹子反复搓压,使其表面密实,初凝前用木抹压光,可以控制混凝土表面的龟裂,减少混凝土表面水分散失,混凝土养护。为防止混凝土在硬化过程中表面出现龟裂现象,要及时进行二次抹面,在初凝以后,终凝之前, 再用泥刀压光平整,使少量终凝前出现的失水沉降等塑性收缩裂纹得到消除。   3.4混凝土的养护   在表面施工完毕后,应加强对混凝土的保养,及时用塑料薄膜覆盖混凝土表面,来封闭混凝土中多余拌和水,防止水分蒸发,以实现混凝土自身养护。终凝后覆盖蓬布和草袋,蓬布和草袋的覆盖层数应根据实测温差情况及时进行增减,使混凝土内外温差小于25℃。做好混凝土的保温和保湿,目的是减少混凝土表面热扩散,延长散热时间,减少混凝土表面温度梯度,防止表面裂缝,保证温度缓慢升降,充分发挥混凝土徐变特性,降低温度收缩应力,混凝土洒水养护不小于14天。   3.5混凝土温度的计算及测温   3.5.1在大体积混凝土施工中,应充分考虑水泥水化热问题,计算混凝土的温度场温度。(计算过程省略了,需要的话可以重发)根据计算混凝土内部温度得知,在混凝土浇筑后第三天混凝土内部温升为68.9℃,比室外温度26.4℃到42.6℃。我们采取内降、外部保温法,外部保温法通常考虑增加保温层的厚度,若保温层厚度太厚以致不现实时,可考虑在混凝土内部采取降温法,埋置冷却水管,其散热效果明显,目的是减少混凝土表面的热扩散,减小混凝土表面的温度梯度,防止产生表面裂缝。在该主墩承台大体积混凝土内部水平设置两层循环“∈”型6分铁水管6根,横桥向水平间距2m。为使承台中心水化热能更有效地排出,两层分开进水口,使进出水路径缩短。根据承台内部温度和出水口的水温情况,通过控制阀对水循环进行调节,控制承台混凝土温度与外界温差在25℃以内。





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