大体积混凝土施工技术研究

大体积混凝土施工技术研究

1沉井结构及裂缝成因三股线架全长287.54m，上部结构为35.60.90.60.35，下部结构为薄墩、立桥台、扩大基础、沉降基础。沉井构造系大体积混凝土(以4#墩沉井封层混凝土为例),内设三层冷却水管于2005年8月27日18时浇筑2005年8月28日7时结束。大体积混凝土浇筑初期由于水泥产生大量水化热会引起混凝土温度升高,如果产生热量不能散发出去,容易形成较大的内外温差,即在其内部产生温度场和应力场,当温度变形产生的拉应力大于混凝土的极限抗拉应力时,会在混凝土内部产生裂缝。为了防止这种拉应力作用,确保桥梁的工程质量,必须采取有效的温度控制措施。2浇筑混凝土时的注意事项(1)对大体积混凝土进行温度控制时,应使其内部最高温度不大于75℃,内表温差不大于25℃。(2)分层浇筑时,新浇筑混凝土与下层已浇筑混凝土的温差宜小于20℃。(3)大体积混凝土浇筑时宜在气温较低时进行,但混凝土入模温度应不低于5℃,热期施工时不宜高于28℃。(4)混凝土内部采用冷却水管降温时,进出水口的温差宜小于等于10℃。(5)在混凝土顶面蓄水保温养护时养护温度与混凝土表面温度的差不大于15℃。3混凝土浇筑及冷却(1)选用粒径较大级配良好的碎石配置混凝土,和易性较好且抗压强度高,同时可以减少用水量,从而使水化热减少,减低混凝土温升;选用粒径较大的中粗砂拌制的混凝土比采用较细的砂拌制的混凝土可减少用水量,同时相应减少水泥用量,使水泥水化热减少,降低混凝土温升,并可以减少混凝土收缩。(2)优化施工配合比:为降低混凝土水化热,在满足混凝土耐久性的要求下,采用水化热低的矿渣水泥,或采用普通硅酸盐水泥掺15%粉煤灰和外掺剂取代一部分水泥,降低水化热产生的高温峰值,同时改善混凝土和易性。(3)混凝土拌和前测定砂、碎石、水泥等原材料的温度,在夏季露天堆放的砂碎石必须进行遮盖避免日光暴晒,拌合前对水泥罐定时喷水进行降温。(4)采用斜面分层法施工,斜面每层浇筑厚度50～60cm,利用层面散热防止水化热聚集,减少温度应力。(5)混凝土浇筑应连续进行,间歇时间不得超过3～5h,缩短两层之间间歇时间,时间越长温差与温度应力越难控制。(6)在炎热的气候下浇筑混凝土时,尽可能安排傍晚施工而避开炎热的白天,也不宜在早上浇筑混凝土加速混凝土内部温升。(7)采用冷却水管(左侧为冷却水管系统1右侧为冷却水管系统2)。①冷却水管的水平间距1.2m,上下层间距0.9m,从低层算起各层水管间距分别是0.7m,1.6m,2.5m。②每根管水循环长度小于200m为易。③冷却水流量按1.2m3/h控制。④进水口布置在平面中心线左右,出水口在两侧。⑤通水时间从混凝土初凝开直至温度稳定为止。⑥水管采用内径25mm金属管,按设计要求进行安装。(8)利用内部冷却降温的循环水进行蓄水保温,其温度基本满足外表混凝土保温的要求。(9)从混凝土开始浇筑起,进行混凝土温度测试,每小时提供一份温度监控报表,当数据显示混凝土内外温差接近允许值并有上升趋势时,须停止施工分析原因,调整温控措施。(10)合理布置测温点的位置和数量,加强混凝土浇筑及养护期的温度监测,及时获得混凝土升降温、内外温差、降温速度及环境温度的实际情况以便合理调整温控措施。4混凝土温升检测在施工中按设计图位置安装冷却水管、布设控温点、并固定牢靠,8月28日8时开始进行温控监测,混凝土浇筑完8～10h(初凝)开始测温,72h内每2h测温一次,72h后每4h测温1次,7～14d每6h测温一次,测至温度稳定为止。(1)监测结果(2)监测结果分析在施工中根据设计要求安装测温元件,每一测点当混凝土浇筑至完全覆盖后开始观测。①温控点4、8、16三点反应了沉井内部升温和降温的变化过程(见图3)。大体积混凝土温度具有初期升温较快,随后降温较慢的特征,升温3d,第4d达到峰值56.1℃,混凝土各部位温度变化趋势呈抛物线分布,抛物线下降较为平缓,降温速率控制在3℃/d范围内,混凝土内表温差小于25℃,从上面分析来看各测点温升值都低于温控标准(40℃),温控技术措施是有效的。②温控点1、6、17三点的温度过程反映了沉井表面,侧面和底面的温度变化过程(见图4)外表温度过程曲线反映出:测点6位于沉井表面其温升快,最高温度34.1℃,最高温升13.3℃。测点1、17两点反映了沉井底面与侧面温度变化过程,测点1最高温度38.7℃,最高温升17.7℃,测点17最高温度29.6℃,最高温升7.8℃。③采用冷却水循环系统,能够吸收混凝土内部部分水化热,降低混凝土内外温差,取得较好效果。其过程见图五,冷却管系统1最高温升48℃高于进口水温24℃,其温升过程的曲线变化同混凝土升温过程曲线(如图3)走势比较一致。冷却水管系统2温度升降过程曲线比较均匀而缓慢,最高温升37.5℃高于进口水温13℃。4沉井大体积混凝土结构温度调整通过理论