大体积混凝土水化热施工控制措施的研究

一、概述:

济宁市太白楼东路洸府河大桥工程是一座特大斜拉桥工程, 采用双塔双索设计主塔高77m。主桥3#, 4#桥墩主要承受竖向力作用, 采用矩形截面, 纵桥向宽度19m, 横桥向31.5 m。承台平面尺寸32.5*26.2 m, 厚度5 m。承台设计方量4003.3m3, 墩座设计方量4343.4 m3, 该承台及墩座属于典型的大混凝土结构。

本文结合该工程实际, 通过从原材料选用, 高标准设计冷却系统以及制定合理可行的养护措施等方面, 浅谈一下大体积混凝土的水化热控制的措施。

二技术方案的确定及水化热的控制措施

2.1混凝土的配合比及原材料的选用

(1) 选用低水化热, 泌水性小的水泥作胶结材料。

(2) 适当掺加粉煤灰掺合料以减少水化热。

(3) 用经过降温的水 (如使用井水或掺加冰块等) 作拌合用水, 商砼厂家须对所用的地材进行遮盖, 控制温度、含水量等指标;控制混凝土出罐温度 (不高于25℃) ;

(4) 适当掺加缓凝剂, 减缓水化热放热速度, 所用外加剂应符合混凝土外加剂应用技术规范要求。为加强对商品混凝土的质量控制, 对每次浇筑混凝土时, 测定混凝土的入模温度, 控制混凝土的入模温度在28℃左右。

(5) 考虑到实际施工需要混凝土初凝时间在20小时左右。

2.2冷却系统

在3#、4#墩施工中, 为解决温度控制和散热问题降低水化热在承台设置4层散热管, 在墩座设置7层散热管, 都为竖向采用1.2m的间距, 横向采用1m的间距, 矩形布置。冷却管均为内径Φ25mm钢管, 采用U型钢筋与支撑加固, 保证冷却管稳固。同时确保冷却管及测温管连接紧密, 不漏水, 不被破坏, 浇注混凝土前进行循环水试通工作, 发现问题及时解决, 确保万无一失。冷却管进水采用2台水泵进抽地下水供应, 并备用1台水泵。

2.2.1水化热计算

绝热温升计算:

即在理想状态下, 混凝土中水泥产生的水化热不散失的情况时, 混凝土内部温度最高将升高52.67℃。规范规定混凝土内外温差最大为25℃。故一方面要对混凝土表面温度进行保温, 另一方面要利用冷却管降低混凝土内部温度, 以满足规范的要求。普通混凝土的比热为0.96KJ/KG℃, 水的比热为4200 KJ/KG℃, 故1KG混凝土降低1℃需散发0.96KJ热量, 而1KG水升高1℃需要吸收4200KJ热量。根据此计算关系, 并结合以往经验, 选取φ25黑铁管做为冷却管, 在承台和墩座内进行布置, 单根散热管流量按不小于1.5m3/h控制。

2.2.2冷却管设计

为有效消除因混凝土体积大聚集在内部的水泥水化热不容易散发, 混凝土内部温度将显著升高, 而混凝土表面土则散热较快, 形成了较大的温度差, 使混凝土内部产生压应力, 表面产生拉应力而产生裂缝引起工程质量危害, 我们设计了如下冷却管系统, 很好的降低了大体积混凝土内部温度, 得到了业主监理的肯定。冷却系统图如下:

三利用混凝土浇注顺序及浇注速度的控制混凝土水化热

混凝土灌注顺序按斜向分层灌注, 每层厚度不得大于30cm, 控制在振捣棒必须插入到下层混凝土中, 每层混凝土在初凝之前要灌注上面一层混凝土, 砼自由下落高度严格控制不大于2m以避免混凝土离析。混凝土浇注前应布置好下料口, 下料口间距为5m。砼浇注过程中, 安排现场技术人员对砼振捣进行全过程监督检查, 按规范要求进行振捣。混凝土采用φ50mm插入式棒振捣, 插棒时布点均匀, 对拐角和斜坡死角处应加密布点, 并延长振捣时间, 密切观察振捣状况, 每一振捣部位必须是混凝土密实不产生气泡, 但不致离析为止, 振捣时间以15秒为宜。振捣以混凝土不再下沉、无气泡冒出、表面呈现平坦泛泡为度, 不欠振不过振, 不碰撞模板、钢筋及预埋件。

四混凝土的养护措施

采取一系列切实可行的其它措施来保证混凝土的内外温差在25度以内, 取得了很好的效果:

(1) 模板外侧采用两层彩条布和一层棉毡严密包裹, 保温时间以砼强度达到60~70%, 保温层内温度逐渐下降接近气温为准。

(2) 定时测量保温层内温度, 保温期间不向模板浇注冷水, 而浇注与保温层内温度接近的温水。

(3) 人工精心控制在混凝土灌注过程中及浇筑后采用人工对混凝土进行温度监测, 现场技术人员轮流值班, 每2小时对室外气温、混凝土表面温度、混凝土内部温度、冷却水进水及出水温度进行记录, 严格控制混凝土内外温差在25℃以内, 一经发现温差超标及时调整进水流量以增加流速而降低温差。

通过以上措施较好的控制了该大体积混凝土的水化热, 保证了墩台混凝土质量, 收到了较好的效果。

摘要：近年来, 国内桥梁建设发展很快, 特别是大跨度的斜拉桥, 悬索桥等新型桥梁在飞快的发展。由此出现了许多大体积混凝土甚至超大体积混凝土结构, 如何控制水化热, 消除混凝土裂缝, 一直以来都是大体积混凝土施工的难点, 也是大家共同面临的课题。本文结合该工程实际, 通过从原材料选用, 高标准设计冷却系统以及制定合理可行的养护措施等方面, 很好的解决了这一难题。

关键词：大体积混凝土,控制水化热,消除混凝土裂缝