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长联大跨度连续梁桥大体积混凝土承台防裂技术研究

2012-03-23赵亚军

城市建设理论研究 2012年4期
关键词:大体积混凝土施工工艺

赵亚军

摘要:连续刚构桥大体积混凝土承台浇注是桥梁施工的关键工序之一,大体积混凝土承台裂缝控制措施好坏直接影响到桥梁质量及后期工作。针对实际工程黄河特大桥承台的防裂控制、施工工艺等问题进行了研究,得出了一些具有工程应用价值的有效方法。

关键词:大体积混凝土 承台 防裂技术 施工工艺

Abstract: the continuous rigid frame of mass concrete casting pile caps is the critical process of the construction of the bridge is one of the mass concrete crack control measures pile caps is a direct influence on the quality of bridge and later work. In view of the actual engineering Yellow River big bridge pile caps by guards against the crack control, and construction technology problem was obtained with engineering application value of some effective methods.

Keywords: mass concrete pile caps is guards against the crack technology construction craft

中图分类号:TV544+.91 文献标识码:A 文章编号:

1 工程简介

黄河特大桥位于乌锡铁路杭锦淖尔段,北岸为乌拉山山前倾平原,南岸为鄂尔多斯台地,沿河南岸有内蒙古达拉特旗十大著名孔兑的毛不拉昆对、卜尔嘎色太沟、黑赖沟等三条大的河流汇入,河道属游荡性河道向弯曲性河道的过渡段,是跨越黄河的一座特大桥。主桥采用(64+7x108+64)m+(64+5x108+64)m两联预应力混凝土连续梁结构形式,桥长9304.30m。主梁梁体采用单箱单室变高度直腹板箱形截面,主墩墩顶梁体直线段长6.0m,梁高8.40m,跨中及边墩墩顶现浇段梁高4.80m,梁底曲线为1.8次抛物线。箱梁顶宽7.0m,箱梁底宽5.8m,为使箱梁传力合理及支座布置,箱梁梁底于主墩位置横向加宽至6.8m。基础为钻孔桩基础,采用拉森钢板桩围堰,其承台为C40钢筋混凝土结构,构造尺寸长×宽×高为17.1m×17.1m×5m,该承台属于大体积混凝土,施工中混凝土产生的水化热对温差裂缝的影响不容忽视。

2 大体积承台混凝土施工防裂措施

2.1 混凝土的原料控制

1)水泥。選用P.O. 42.5低碱水泥,经检测其游离CaO的含量为0.86%;碱含量为0.59%;氯离子含量为0.014%;各项性能指标基本稳定,均满足规范要求,其掺量误差应控制在 ±1%以内。

2)粗集料。采用0mm~5mm掺量20%及5mm~20mm掺量80%的二级级配碎石,含泥量<1%,针、片状碎石含量<10%(重量比),泥块含量<0.25%,氯离子含量<0.02%。各项性能指标均满足规范要求,掺量误差应控制在±2%。

3)细集料。采用II区中砂,细度模数2.3~3.0,含泥量<2.5%,泥块含量<0.5%,云母含量≤0.5%,轻物质含量≤0.5%,氯离子含量<0.02%。各项性能指标均满足规范要求,掺量误差应控制在±2%内。

4)粉煤灰、矿物掺合料。为改善混凝土的和易性,降低混凝土的水化热,采用II级粉煤灰。粉煤灰的掺量≤30%,细度为8.7%,氯离子含量<0.02%,游离CaO的含量≤0.86%,SO3的含量≤3%。各项性能指标标均满足规范要求,掺量误差应控制在±1%内。

5)水。混凝土拌合用水采用黄河滩地的深井地下水,经检测其各项指标满足要求。

6)外加剂。采用缓凝型聚羧酸高性能减水剂(JYL-2H),其具有减水、早强、缓凝、引气、塌落度损失小、容易控制掺量、容易拌合均匀等性能,并且与水泥之间有良好的相容性。经试配,各项性能指标符合要求,掺量误差应控制在±1%内。

2.2大体积混凝土配合比的选定

黄河特大桥承台高强度大体积混凝土配合比设计,除应满足混凝土的强度等级、因水化热引起的温升指标及工艺性能要求外,还应考虑耐久性的要求。必须考虑控制混凝土产生温度裂缝的技术措施。

综合考虑混凝土强度、水泥强度等级、水化热及混凝土收缩、混凝土结构环境等因素,在满足混凝土搅拌、运输、浇注、振捣等工艺要求的前提下,尽可能降低混凝土的塌落度、含砂量等指标。适当使用粉煤灰、矿粉,以减少水泥用量。

按照上述要求,做了大量的试配合交叉试验,确定了承台所采用的C40混凝土配合比为1:1.19:2.33,水灰比为0.41,外加剂为2%。

2.3承台混凝土的降温措施

2.3.1混凝土浇筑温度及内外温差

大体积混凝土的浇注应合理分段、分层进行,使混凝土沿高度均匀上升。浇注应在室外温度较低时进行,混凝土浇注温度不宜超过28℃。所谓浇注温度是指混凝土振捣后,在混凝土50mm-100mm深处的温度,同时规范要求混凝土的表面和内部温差应控制在设计要求的范围内;当设计无具体要求时温度不宜超过25℃,个别可放宽到30℃。本承台浇注的工时严格控制浇注温度和内外温差,以防止温度应力产生的温度裂缝。

2.3.3冷却管的埋设及通水冷却

在承台中布设4层冷却水管,共设4个进水孔4个出水孔,埋入混凝土的冷却水管采用内径50mm黑铁管,安装时需注意管道畅通,丝口接头可靠,并通过试通水检验,防止混凝土浇注过程中出现管道露水现象;设置冷却管的该层混凝土自浇注开始,冷却管必须立即通入冷水,连续通水10d~12d,每个出水口流量10L/min~20L/min,为增加冷却效果,应取用未经日光暴晒的自来水或流动的下层江水;冷却水箱置于承台以上10m高度,保证水压力不低于1个大气压。通水过程中对管道流量、进出水温度及混凝土内部温度均需隔1h~2h进行一次测量记录。冷却管具体位置如图1。在混凝土浇注过程中即进行冷却水循环,降低混凝土水化热峰值,并将构件内部产生的部分热量随时带走,降低构件的内外温差。冷却循环水持续20d,以保证将构件内部产生的大部分水化热散出界外。从而最大程度地避免温差裂缝的产生。

2.4 承台混凝土的防裂施工现场控制

本桥单墩承台混凝土为1462.1m3,属于大体积混凝土浇注,为避免增加一道大面积的施工缝,通过对承台一次浇筑造成的后果进行计算分析,实施一次浇筑,承台平面顶部钢筋网片预留8个下料点,在泵管前接6m软管,人工牵引泵管至下料点串筒内,始终使混凝土自由下落高度不超过2m,严格控制振捣时间,由专职振捣组振捣,振捣棒快插慢拔,不欠振、不过振,实施中做好测温工作,测试混凝土内部及表面温度,掌握混凝土的温度以及内外温差,在进出水管各安装一个温度计,专人量测气温及水温,当温差大于20℃时采用降低进水温度,加快流速减小温差。第一层浇注时,从模板的一侧推进,以将承台内的积水排除。施工过程中若发现存水现象可采用人工掏舀清除,必要时可将配节模板开洞泄水。施工完后顶面收光墩柱施工部位内在混凝土初凝后凿毛。

3.大体积混凝土温度监控标准

1)混凝土内部最高温度不超过65℃

2)混凝土中心温度和表面温度、混凝土表面温度与环境温度之间的差值应小于20℃。

3)承台混凝土降温速率控制在2℃/d~3℃/d。

4)根据实时监测的温度资料,及时调整冷却水流量,控制进水温度和出水温度之差在10℃左右,若加大水流量后仍然超过10℃,则间隔调整入水、出水方向。

3.1温度检测及结果分析

在浇注和养护期间对混凝土内表温度实施全天24h的连续监测,测试间隔为每1h~2h,监测期从混凝土浇捣时起至中心温度进入安全期结束,持续两周左右,共得到测温数据8000多个,基本能够准确、实时的反应施工过程中整个基础温度场变化的情况。具体结果见图2。

图23#承台养生内部温度

1)温度变化由急剧的升温和缓慢的降温两个阶段组成,降温速率远低于升温速率,温度在一周后逐步趋于稳定发展;

2)升温阶段在浇注2d~3d后达到峰值,中心区域最高温度可达到50℃左右,表面最高溫度比中心低5℃~15℃,底层温度峰值最低;

3)表层混凝土和大气直接接触,温度波动较大,中心区域温度基本不受外界气温影响。当混凝土中心温度下降至安全期时即:混凝土中心温度小于日平均气温、气表梯度、控制温差(其中气表梯度为大气温度和混凝土表层温度的梯度,与空气湿度成反比,一般为5℃~10℃,控制温差为25℃),可以撤销养护并结束监测。

4 结语

长联大跨度连续梁承台属于大体积混凝土工程,整个施工过程时间较长,受到交通、水运、汛期等因素的影响。本构件工程的顺利完工,为以后进行大体积、长距离运输的混凝土施工积累了一定的经验。对今后在大体积混凝土施工中,合理的优化施工配合比,确保到达施工现场的混凝土质量提供了很好的技术参数,通过拆模后对混凝土外观质量进行鉴定,线型顺直、颜色均匀,大面平整,属合格工程,为今后更加合理地安排组织施工,优化施工工艺及方案提供了很好的借鉴,确保全标段创优规划地实现。总之,要提高大体积混凝土的施工技术质量,控制承台大体积混凝土的温度,防止裂缝的产生需与设计、监理、施工、材料供应等方面配合而行。

【参考文献】

【1】王铁梦.建筑物的裂缝控制[M].上海:上海科学技术出版社,1990.

【2】叶琳昌,沈义.大体积混凝土施工[M]. 北京:中国建筑工业出版社,1987.

【3】朱伯芳.大体积混凝土温度应力与温度控制[M]. 北京:中国电力出版社,1998.

【4】戴烽滔.大体积混凝土结构裂缝的分析与对策[J]. 四川建筑科学研究,2007(1):87-89.

【5】马骏,王赞芝.马水河大桥承台大体积混凝土温度监控[J].铁道标准设计,2007(1):52-54.

注:文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。

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