大体积混凝土施工技术保证措施1028.doc

郑州黄河公铁两用桥承台及墩身大体积混凝土施工温度控制技术保证措施一、工程概况郑州黄河公铁两用桥主桥16#墩承台尺寸29.6m19.2m5m，每个承台混凝土方量2828m3，主桥711#墩承台尺寸24.4m19.2m5m，每个承台混凝土方量2939m3，主桥0、12#墩承台尺寸22.5m11.5m3.5m，每个承台混凝土方量906m3；南北引桥S001S026、N001N020承台尺寸22.5m10.13.5m，每个承台混凝土方量795m3。主桥16#墩墩身墩座尺寸23m8m1.5m，111#墩墩身尺寸19m5m，高度为8.689.18m，每个墩座的混凝土方量为273m3，墩身混凝土方量为778m3，墩帽（含托盘）混凝土方量为649m3。主桥承台和墩身、引桥承台施工都属于大体积混凝土施工的范畴。二、大体积混凝土温控大体积混凝土施工温度控制的本质是：控制大体积混凝土结构的温度拉应力不超过混凝土相应龄期的抗拉强度。大体积混凝土工程施工过程中，在内部因素（温度收缩、水化收缩、弹性模量增长、抗拉强度增长），外部环境条件（气温变化、风速、湿度）、基础约束条件及施工工艺的共同影响下，可能产生三种裂缝：表面裂缝、深层裂缝及贯穿裂缝。为此，我们采取如下措施确保大体积混凝土结构的施工质量。（一）、完善构造设计，改善约束条件1、合理分层浇筑主桥承台施工采取布料机配合、一次性浇筑方案，墩身和墩帽分别采用整体钢模、一次性浇筑混凝土方案。当大体积混凝土结构尺寸过大，整体一次性浇筑会产生较大温度应力，并导致裂缝时，因此，采用合理的分层浇筑方案，可直接降低收缩应力，避免主桥承台和墩身、引桥承台和墩身开裂。2、避免应力集中由于温度变化及混凝土的收缩变形，在断面突变位置、转角部位等应力集中区域是易于开裂的地方。因此，现场施工时可在承台和墩身断面突变处作过渡处理，并在转角部位和过渡区设置构造抗裂钢筋。3、改善外约束条件大体积混凝土出现贯穿裂缝的主要原因是结构在降温至稳定温度场的过程中，其收缩变形受到基础约束而产生的拉应力。因此，在设计过程中，在满足结构使用要求的前提下，因充分考虑基础的约束情况，特别是岩石等强度较高的地基的约束。（二）、优化施工配合比，合理选择原材料1、掺加外加料，降低水泥用量水泥在水化过程中将释放大量的热量，这是大体积混凝土内部温升的主要热量来源。而大体积混凝土结构体积庞大，所用水泥总量较大，在断面尺寸较大的情况下散热较慢、内部热量不断积聚导致温升过高。混凝土结构在浇筑完成后，若与周围环境之间无任何散热和热量吸收，水泥的水化热量将全部转化成温升后混凝土的温度值（绝热温升）。混凝土的绝热温升值与单方水泥用量呈线性关系。因此，在大体积混凝土的配合比设计中，不能采用单纯增加水泥用量的方法满足其施工性能和设计要求，这样不仅会增加水泥用量，增大混凝土的收缩，而且会使水化热升高，更容易引起裂缝。工程实践中，通过优化混凝土的配合比设计，掺加适量的粉煤灰以改善混凝土的特性，降低水泥用量，降低水化热温升，使大体积混凝土施工中的一项重要技术措施。2、充分利用混凝土的后期强度大体积混凝土结构的施工通常都需要经历一段很长的时间，而混凝土后期（28d以后）强度不断增长的特性，为采用后期强度作为设计强度提供了空间。根据后期强度进行混凝土配合比的设计，在满足混凝土强度和耐久性的要求下，可有效降度水泥用量，降低水化热温升。3、合理选择水泥品种混凝土的绝热温升值与水泥累计最终放热量呈线性关系。因此，选用中热或低热水泥品种，是控制混凝土水化热温升的主要办法。对于大体积混凝土来说，一般应该优先采用水化热低的矿渣、火山灰水泥和粉煤灰水泥。同时，体积安定性不良的水泥会使混凝土结构产生裂缝，应该做为废品处理，决定不能用于大体积混凝土工程施工。凡是出厂的水泥必须用煮沸法检验其安定性，在水泥熟料中，游离的MgO含量不能超过5%，水泥中的SO3不能超过3.5%。4、骨料选择（1）粗集料为了减少大体积混凝土收缩变形，粗集料优先选用540石子，含泥量小于1%，针、片状含量小于15%（重量比）。粗集料的良好级配，是保证混凝土的和易性，优化配合比各项性能指标的必要条件，因此，墩台大体积混凝土应使用级配良好的粗集料。（2）细集料为了减少大体积混凝土收缩变形，细集料的含泥量应小于2%，泥块含量（颗粒大于1.25，经水洗碾后，可破碎成小于0.63的颗粒）按重量计小于0.5%，其石粉含量应控制在1%以内。墩台大体积混凝土用细集料宜使用级配良好的区中砂，细度模数2.33.0，以保证混凝土的良好和易性、优化混凝土配合比的各项性能指标。5、采用特种混凝土大体积混凝土开裂的直接原因是其收缩变形在受到约束的条件下产生过大的拉应力。因此，在约束条件一定的情况下，为补偿或部分抵消这种收缩变形，很多工程采用了补偿收缩混凝土，使其在约束条件下产生预压应力或产生膨胀变形。另一方面，为直接提高混凝土的抗裂性能，很多工程也采用了纤维混凝土，或在应力集中部位进行局部加强如增设抗裂钢丝网等，以提高混凝土的抗裂性能。（三）、优化施工工艺，加强施工管理1、控制混凝土浇筑温度混凝土的内部温度是水化热的绝热温升、浇筑温度和结构的散热温度等各种温度的叠加；浇筑温度越高，混凝土的内部温度值也越高。因此，施工过程中应该严格控制混凝土的浇筑温度。特别是在承台和墩身冬季施工时要保证混凝土的出机温度不小于10C，入模温度不低于5C。2、优化施工工艺大体积混凝土宜采取分层浇筑，以有效增加散热，降低水化热温升。同时，为了保证承台和墩身结构的整体性，混凝土应该连续浇筑，并在先期浇筑的混凝土初凝前全部完成浇筑工作。另外，混凝土的收缩值和极限拉伸值，除与水泥用量、骨料品种和级配、水灰比、骨料含泥量等因素有关外，还与施工工艺和养护密切相关。因此，优化施工工艺：如改善混凝土的搅拌工艺可提高拌和物的均匀性、进行二次振捣可增加混凝土的密实度、完善养护工艺及制定科学、合理的养护工艺等，可以在一定程度上减少混凝土的收缩和提高混凝土的极限拉伸值，这对防止裂缝的产生也可以起到一定的作用。（四）、采取降热、保温措施1、保温措施大体积混凝土所产生的裂缝，绝大多数是表面裂缝，但是其中有一部分会发展成为深层或贯穿裂缝，影响结构的整体性和耐久性。引起表面裂缝的主要原因是混凝土的收缩和温度应力，而引起表面拉应力的温度因素有：气温变化、水化热和初始温差。气温变化影响的类型主要分为三种：寒潮、年变化及日变化。寒潮形成的“冷击”通常是导致表面裂缝的重要原因，而季节温差（冬季降温）也是引起表面裂缝甚至深层裂缝的重要原因，虽然气温日变化的周期较短、影响较小，但是在某些特殊的天气条件下，也会导致大体积混凝土表面开裂。另外需要按照粉煤灰混凝土技术规范要求，粉煤灰混凝土暴露面的潮湿养护时间不得少于14d，干燥或者炎热气候条件下，潮湿养护时间不少于21d。在大体积混凝土施工温度控制中，必须充分考虑寒潮、气温年变化及气温日变化的影响；计算其温度应力，并结合内外温差控制要求，在承台及墩身施工及养生过程中采取高空搭设暖棚、煤炉加热的保温措施。同时，拆模后应该及时回填土，这是控制早期、中期开裂的有利因素。因为土是混凝土保温、保湿最佳的养护介质。2、水管冷却大体积混凝土施工时，采取布设冷却管的方案进行人工降温，确保承台和墩身内部与构件表面温差小于20C。主桥承台按照每1m一道布设4层冷却管，引桥承台按照每1m一道布设2层冷却管，主桥墩身沿高度方向体内布置冷却管。在冬季施工时，一定要注意冷却水和混凝土本身的温差不能太大，可以采用使用循环水的方法，将进水口温度调高。水管冷却过程通常分为两期：一期冷却和二期冷却。一期冷却是在混凝土刚浇筑完甚至在浇筑时就开始进行，以消减水化热升；二期冷却是在后浇带浇筑前进行的，主要目的是为了把混凝土温度降低至稳定温度。（五）、科学预测、准确监测科学预测主要包含两项内容：1、正式施工前的预测计