摘要:阐述了某大桥桥墩承台大体积混凝土的温度控制措施,并对观测所得的数据进行对比分析。结合材料特性、施工工艺和监测手段对大体积混凝土实施温度控制,有效地控制了温度裂缝的产生,说明了温度裂缝控制的可行性。同时,总结了大体积混凝土温度的变化规律及其受外界条件的影响规律。对大体积混凝土的温度控制有重要的指导意义。
关键词:承台;大体积混凝土;温度裂缝;温度控制
0引言
随着现代工程建设的发展,大体积混凝土结构在建筑工程、水工坝体和桥梁建设中的应用屡见不鲜。温度裂缝是很多大体积混凝土工程的“通病”,温度裂缝给工程带来的严重影响,长期困扰着工程界的设计、施工等人员,因此大体积混凝土的温度控制问题越来越引起人们的重视。我国很多学者已对大体积混凝土温度控制作了研究,文献[2]中全面阐述了大体积混凝土结构温度场、温度应力的计算方法和控制温度防止裂缝的工程措施,其混凝土原材料的优选、水管冷却、表面保温的计算方法和技术措施。本研究对后湖大桥的大体积混凝土进行温度控制,力争从材料,施工,监测等方面进行研究,希望能对类似工程提供参考。
1工程概况
后湖大桥位于武汉市黄陂区孝天公路延长线上,为独塔单索面预应力混凝土展翅箱梁斜拉桥,塔梁墩固结体系。主桥为单箱四室预应力混凝土箱梁,跨径为218 m(90 m+128 m),全长804 m,主塔高67 m,主桥宽33 m,引桥宽30 m,双向六车道。14号主墩承台下桩基础为12根直径2.2 m的钻孔灌注桩。承台顺桥向长度为2 100 cm,横桥向长度为1 560 cm,承台厚400 cm。混凝土设计方量为1 310.4 m3。
2温度控制措施
2.1施工控制
2.1.1配合比控制
合理设计混凝土的配合比,从材料特性出发,主动控制混凝土的温度值。为降低承台混凝土浇筑时的水化热,除水泥应选用低热或中热水泥外(武汉亚东水泥有限公司生产的普通硅酸盐42.5级水泥),在不降低混凝土强度等级C30的前提下,进行混凝土的配合比试验,选用水泥用量少的混凝土配合比,同时掺入缓凝剂和水泥用量的15%粉煤灰。
2.1.2合理分层
承台混凝土由混凝土搅拌站集中拌和,采用溜槽配合HBT60型拖式泵车布料。该承台采用一次性浇筑,分层成形。浇筑混凝土由一端角开始分层浇筑,按照阶梯状向前浇筑,分层厚度不得大于300 mm,保证了下层混凝土初凝前浇筑上层混凝土,也使得混凝土的热量能够散发到外界,有利于温度控制。
2.1.3外部保温
由于在承台混凝土浇筑过程中昼夜温差和天气情况变化较大,在承台四周模板上加盖了保温布,混凝土浇筑结束后在上部加盖了保温薄膜(内部温度在25℃左右,比外界温度高5℃),有效地保证混凝土的温度差值,避免温差过大引起开裂。
2.2采用冷却管
(1)管道布置采用有内径为!50 mm的输水铁管,安装时保持管道畅通,接头可靠不漏水,并通过试通水检验,防止混凝土浇筑过程中出现管道漏水现象。
(2)自浇筑时起,冷却管内须立即灌入冷却水,连续通水12d,每个出水口流量20~30 L/min;为增进冷却效果,取用未经日光暴晒的自来水或流动的湖水。
(3)冷却管在连续通水10~12 d后灌浆封孔,并将伸出承台顶面的管道截断。
2.3温度监测
2.3.1测点布置
测温点的布置力求反映混凝土内部温度场的变化情况,考虑结构形状和尺寸,故测点沿厚度方向与下部桩心对应,共分4层,每层12个测温点,另外在冷却水出水口和大气中各有1测点,总计54个。将温度传感器牢固绑扎在竖向钢筋上,采用Ki&BNT型数字显示仪测出各测点从混凝土浇筑到养护全过程的温度值。
2.3.2温度测量
混凝土覆盖测温元件后即开始测温工作,24 h不间断测量。测温测试频率为:第1~3d,每2h测温1次;第4~6d,每4h测温1次;第7~10d,每8h测温1次;第10d以后12h测温1次。
3温度数据分析
(1)选取1、9号点对承台内混凝土温度变化曲线进行分析:下层测点温度变化平缓稳定,上层测点温度变化相对剧烈且波动较大,可见混凝土的温度受外界养护条件和大气气候干扰影响明显。
(2)根据温度记录,承台混凝土最高温升值出现在中间两层测点,中间6、7号测点的温度高于边缘2、3、5、8测点的温度,角点1、4、9、12的温度相对低。分析其原因是混凝土的温升和散热受边界影响,混凝土间温度传递慢于混凝土与基础和空气间的温度传递,故中间部位温升值高。
(3)通过观察测点温度变化曲线的变化趋势,混凝土内部温度的最大值达65℃,但持续时间较短。混凝土的温度最高值一般出现在开始浇筑的第2~4 d,然后开始回落,且升温段的曲线斜率大于降温段的曲线斜率,即“升快降慢”。
(4)实际监测的最高温度(65℃)与理论计算所得的最高温度(59.2℃)存在差距,但是未超过规范和设计允许值,同时说明实际工程中大体积混凝土的温度影响因素很复杂。
(5)施工时武汉市气温较低,且有一天的阴雨天气,因此混凝土入模温度不高,由测量结果可知平均为24℃,最小18℃,最大29℃。对温度控制起到了良好的效果。
(6)据现场连续测量,冷却水的流量为22 L/min,循环冷水的进水温度为17~18℃,出水温度20~23℃,进出水温度最大差值可达5℃。这说明循环水管的设置可以带走混凝土内部的水化热,对降低混凝土温度有非常大的作用。
4结语
对后湖大桥14号墩承台大体积混凝土侧面的裂缝情况进行仔细观察和记录,从现场检查情况来看承台未发现结构裂缝,说明本工程的大体积混凝土的温度控制措施合理,保证了工程质量。配合比控制是温控前提,施工中合理分层和保温等措施能使温差值减小约5℃,冷却管循环水能降低绝对温升约4℃,因此大体积混凝土的温度控制要综合运用混凝土配合比、施工工艺及冷却管降温等多方面措施。
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