连续刚构桥整体式承台大体积混凝土施工温度控制

连续刚构桥整体式承台大体积混凝土施工温度限制1工程概况新厂特大桥中心桩号K18+160,桥梁全长左幅830m,右幅860m,主桥跨越峡谷，主跨为100m+180+100m预应力混凝土箱形连续刚构。6#、7#主墩采纳20根直径62.0m桩基础，左右幅一体整体式承台结构，承台长宽高分别为23.2X18.2X5in,每个承台C30混凝土方量2nlm3。由于承台浇筑时间在8月份，属于夏季施工，山区夏季昼夜温差较大，混凝土温度限制难度较大。为防止分层施工造成分层位置混凝土结合不紧密，承台实行一次浇筑工艺，混凝土方量2111nl3,连续浇筑50h以上，混凝土浇筑仓面面积422nl2。为保证混凝土浇筑的连续性，具有混凝土布料难度大、水泥砂石料储藏时间长、便道通行压力大、混凝土施工组织难度大等特点。2大体积混凝土温度限制的必要性大体积混凝土由于截面大，水泥用量大，水泥水化释放的水化热会产生较大的温度改变，由此产生的温度应力易形成混凝土裂缝。由于水泥的水化热作用，混凝土浇注后要经验升温期、降温期和温度稳定期三个阶段。升温阶段，水泥产生的水化热大量聚集在混凝土内部不易散发，内外温差使混凝土内部产生压应力，外部产生拉应力。假设大于相应龄期的容许拉应力时，就有可能产生裂缝；降温阶段，新浇混凝土受内部钢筋、封底混凝土及桩头约束而不能自由收缩，此时弹性模量相对较低。假设降温梯度过大，就简单产生较大的温度拉应力。当该拉应力大于相应龄期的混凝土容许拉应力时，也简单产生温度裂缝，因此限制温差尽量降低温度梯度是保证不产生裂缝的根本。大体积混凝土在硬化期间，水泥水化热在1-3天可放出热量的50%。由于热量的传递、积存，混凝土内部的最高温度大约发生在浇注后的3-5天。因为混凝土内部和外表的散热条件不同，所以混凝土中心温度高，形成温度梯度，造成温度变形和温度应力。温差越大，温度应力也越大。施工过程中实行冷却水管通水冷却等温控措施限制混凝土内外部温差过大，能有效避开温度裂缝的产生。3混凝土温度限制标准在混凝土施工及养护过程中，依据实际的施工及气候条件及技术规范要求，大体积混凝土温度限制须要到达以下目标：(1)尽量降低温升，延缓最高温度出现的时间。(2)降低承台混凝土外表和混凝土中心的温差，降低新老混凝土间的温差，限制混凝土外表和大气温度间的温差。(3)限制混凝土的出厂温度，要求W25C。(4)承台的最大内外温差要求W25℃。(5)混凝土外表养护水和混凝土外表的温差应W15C。(6)通过温度限制，尽量减缓降温度速度，温度降低速率W2C/天。4主要温度限制措施4.1优化协作比设计由于承台混凝土浇筑仓面面积422nl2,每层混凝土按50cm计算，每层需浇筑方量约211ni3。依据现场实际状况，混凝土供应实力约60m3每小时，考虑肯定的平安系数，每层混凝土浇筑时间约为5h。为保护上下层混凝土连接良好，将混凝土初凝时间限制在6h以上。掺加适量优质粉煤灰，选用优质缓凝高效减水剂，削减砂用水量和水泥用量，降低混凝土内部水化热，削减收缩，增加缓凝时间，以利于混凝土自然散热。选用级配良好、低热膨胀系数、低吸水率的粗集料，以满意大体积混凝土施工须要。经过多方案必选，材料选择如下：水泥采纳广西华润水泥（田阳）XX公司生产的P.042.5水泥，细集料采纳龙留石场生产的机制砂，粗集料采纳龙留石场生产的5-31.5mm碎石，外掺料采纳广西田东电厂生产的H级粉煤灰，外加剂采纳山西黄腾化工XX公司生产的HT-HPC型缓凝高效减水剂。经协作比设计试验，砂率为45%,坍落度为160-220mm,协作比设计如表1所示。4.2承台混凝土浇筑工艺单个承台混凝土方量为2nlm3。依据有关专家的询问看法,为防止分次浇筑造成分次浇筑间层间粘结效果差易形成层间裂缝，承台混凝土采纳一次浇筑成型工艺。由于一次浇筑体量大，作业仓面较大。为保证混凝土分层连续施工，采纳两台混凝土汽车泵同时浇筑混凝土，一台泵车布置在大里程左侧处，由承台左侧向线路中心浇筑，另一台泵车布置在承台右侧，由承台右侧向线路中心浇筑,承台顶面布置4条布料口，混凝土采纳分层浇筑,分层厚度为50cm。由于拌和站距离承台位置较远、便道保通压力大，混凝土由两个拌和站同时生产供应，并对拌和出的混凝土进行坍落度测定，坍落度不满意要求的不允许运用。4.3冷却系统(1)冷?s水管布置。布设冷却水管降温为防止混凝土水化热造成温升、温差过大，造成承台混凝土产生温度裂缝，承台施工时内部采纳循环冷却水来对混凝土进行冷却降温。承台内共埋设4层冷却水管，距上下面各1.0m,竖向层间距1m；冷却管端头距承台边1.1m,横向距承台边lm0冷却管采纳热传导性好并有肯定强度的专用铁管，外径50mm,壁厚3.Omm。冷却管顺桥向布置，每两层冷却管一个进口，一个出口。承台冷却管布置如图1所示。(2)冷却水循环。在主墩左侧山坡上修建一个50m3蓄水池,高差10m以上，以保证进水口有足够的压力，同时进水口处设置阀门，调控水流量大小，以此调控混凝土内部温度。升温时段加大水流速度，降温时段，可通过水阀限制减缓水流速度，使水流平缓，以层流状态循环冷却混凝土。为调整进水口水温，在承台外侧设置出水口热水收集池，将热水泵至蓄水池，利用出水口热水及山涧流水调整进水口水温，以满意温控水温要求。冷却管运用前进行密水试验，防止管道漏浆、漏水。为保证冷却管不被混凝土浆液堵塞，在混凝土浇筑至将冷却管埋住时就通水，以保证冷却水的正常循环。4.4降低材料温度由于承台大体积混凝土浇筑时间为夏季，白天气温较高、日照强度大，材料温度高，会造成混凝土入模温度高。因此，砂石材料均设置了遮阳棚避开日照温度上升，尽量降低砂石料温度，严格限制水泥温度及其进场时间，水泥温度不得高于50℃。依据现场调查，工程所在地山区的山涧水环境温度为17.3℃,采纳该山涧水拌合降温效果特别显著。另外，在混凝土拌合前采纳冷水冲洗骨料。通过以上措施，有效地降低了混凝土的温度。4.5保温保湿养护保温保湿养护可以起到削减混凝土外表和内部温差过大的效果，且有利于混凝土的强度增长，是防止混凝土外表干缩裂缝的一个重要手段。混凝土浇筑完成后，侧壁采纳钢模板带模养护,上外表实行冷却管排出的温水浇淋混凝土外表并覆盖土工布保温保湿，使外表始终保持潮湿，避开干湿循环；模板撤除后刚好回填基坑，以便更好地保温保湿。养护时间不得少于20天。4.6?y温限制为了明确在混凝土协作比及气候条件下浇注大体积混凝土所引起的水化热温升值，并随时驾驭块体内部混凝土的温度，限制温度裂缝的产生，对早期的混凝土温度场进行监测，于浇注混凝土前在承台内埋设热电偶测点。在混凝土浇注后，对混凝土内的水化热温度进行监测，以便实行针对性的养护措施。基于承台结构是双对称结构，因此在主墩承台结构中埋置温度传感器，承台温度传感器布置如图2所示。通过每2-3h测试混凝土内部的温度以及进出水口水温。依据监控细那么及温控计算，调整进水口水温及进水流速，到达温度限制的目的。5大体积混凝土温度限制计算5.1混凝土内部最高温度计算混凝土的绝热升温是在绝热条件下，即碎既不散失又不吸热的条件下，由水化热产生的温度上升值。混凝土某个龄期的绝热温升由下式计算：式中：C：每立方米碎水泥用量，取306kg/m3Q：每千克水泥水化热，3天取163kJ/kg,7天取335kJ/kg；C：碎比热，取0.96J/kq.k；P：碎密度，取2400kg/m3；m：和水泥品种、振捣温度有关的阅历系数，取0.404；t：龄期（天）。由以上公式计算得知，混凝土在其不吸热、也不失热的状况下，完全由水化热而导致的温升随龄期的增长呈递增的趋势，但龄期到达20天后，温升基本处于稳定状态，保持在49.29℃而不在增长。碎在7天龄期温度增长最快，其温升占整个温升的94%o由此可见，限制前7天龄期的温升，是碎温控施工的关键时期。5.2通水冷却计算因管道分四层布置，层距1m,水平间距1.0m,管径50mm,流量限制在2.2-2.8m3/h左右，出水口温度和构件内部温度差值不宜大于25℃,同时和入水口温度差值不宜大于25℃,可以通过进水口水压限制。混凝土内部起先降温后，为防止其内部由于降温过快，而产生裂缝，其每天的降温速度限制在L5℃/d。每层设出水口2个，每套循环水管降温的有效范围为23.24-2X22.5义1=261m3。循环水管日降温计算公式如下：通过计算，按进出水口的温差为9℃,通水量为1.8ni3/h时,到第7天龄期时，碎内部温度到达最高，为50℃,比外界温度高20℃,满意规范要求。从第8天起先，碎内部温度以每天3.77℃所谓温度起先下降，大于每天2℃的要求，须要调整进出水口的温差及通水量。因此从第8天起先，调整进出水口的温差为4℃,通水量降为1.5m3/h,混凝土内部温度计算如表2所示。从表2计算可见，从第8天调整进出水口温差及通水量后，碎内部温度以每天1.44C的速度下降。到第20天，碎内部温度已经降至34.76C,和环境温度30℃已经接近，可以停止通水降温。6温控效果分析(1)依据监控方案，经过高密度的监测，得到大量测试数据，对测试数据进行分析，并和理论计算值进行比照将中心测点温度和靠近两侧模板的测点温度进行比拟。浇注n天后，依据温控数据反映，承台内温度趋于稳定。通过实测，6号墩承台混凝土浇筑60h左右，混凝土内部中心温度到达最高，为58.3℃,其后温度略有波动，最高温度和理论计算温度50C略高；混凝土中心温度和外表温度之差最大为18.69℃,且能保持在25°。以内，能满意温差要求，温差改变如图3所示。(2)从实测数据说明，混凝土浇筑后第3天，内部温度达到最高，最高温度和计算温度也略有偏差，主要是计算的冷却水温度及水流和实际略有差异导致。(3