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淺談大體積混凝土箱梁冬季施工質(zhì)量的控制

2008-12-04 13:07    【  【打印】【我要糾錯(cuò)】

  一、概述東南半環(huán)海河大橋是連接

  接海河兩岸的大型橋梁工程,該橋?yàn)樯舷滦蟹蛛x式立交橋,分為A線、B線。大橋的主橋段為跨河橋,其結(jié)構(gòu)形式為3跨55m等截面預(yù)應(yīng)力連續(xù)箱梁,箱梁截面形式為單箱斜腹,梁高3米寬18米,頂板厚30cm,底板厚25~60cm,腹板厚50~100cm,翼板厚15~70cm,混凝土強(qiáng)度為C50.主橋A線箱梁需要在冬季進(jìn)行施工,因位于河道上,風(fēng)大不易保溫,在如此條件下進(jìn)行大體積混凝土箱梁的冬季施工非常不利,為了保證箱梁混凝土的質(zhì)量,我們對混凝土的冬季施工從各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行嚴(yán)格的控制。

  二、配合比確定及熱工計(jì)算

 。ㄒ唬┡浜媳却_定冬季施工配合應(yīng)采用冷混凝土配比,根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)取砂率為39%,水泥用量為494㎏,選用UNF-5A非引氣型高效減水劑和YND-153型防凍減水劑做為外加劑,前者為無氯型、低堿、低硫酸鈉產(chǎn)品,其較低的堿含量可避免混凝土的堿集料反應(yīng)。后者為無氯型產(chǎn)品,可加速混凝土的凝結(jié)和硬化,低溫、負(fù)溫效果好,在摻量達(dá)到3.5%時(shí),可用于-10℃以上的冬季混凝土,非常適合冬季混凝土配合比。配合比的28天試配強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)值的115%以上,證明配合比滿足設(shè)計(jì)要求。配合比如下:

 。ǘ峁び(jì)算為了便于控制混凝土質(zhì)量,必須對配合比進(jìn)行了冬季施工熱工計(jì)算。現(xiàn)場對砂、石進(jìn)行含水量的測試,獲得平均值:Ps=5%,Pg=0%,需要對原配合比進(jìn)行調(diào)整。調(diào)整后的配合比如下:

  下面根據(jù)調(diào)整后的施工配合比進(jìn)行熱工計(jì)算:按《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》要求,取混凝土入模溫度T2=5℃,并考慮環(huán)境溫度在零下4℃以下時(shí)不進(jìn)行混凝土施工。如果澆筑混凝土的天氣情況較差,按最不利條件:氣溫為零下4℃。

  通過公式:T2=T1-(AT+0.032N)(T1-Ta)

  N—混凝土轉(zhuǎn)運(yùn)次數(shù);T—混凝土運(yùn)輸時(shí)間;A—溫度損失系數(shù);Ta—運(yùn)輸時(shí)環(huán)境溫度取N=1A=0.25T=13hTa=-4℃可得混凝土的出機(jī)溫度T1=6.2℃通過公式:T1=T0-0.16(T0-Tb)

  取攪拌機(jī)棚內(nèi)溫度Tb=-2℃可得混凝土拌和物的溫度T0=7.8℃通過公式:T0=[0.9(WcTc+WsTs+WgTg)+4.2Tw(Ww-PsWs-PgWg)+c1(PsWsTs+PgWgTg)-c2(PsWs+PgWg)]÷[4.2Ww+0.9(Wc+Ws+Wg)]Ww、Wc、Ws、Wg——水、水泥、砂、石的用量(㎏)

  Tw、Tc、Ts、Tg——水、水泥、砂、石的溫度(℃)

  Ps、Pg——砂、石的含水率(%)

  c1、c2——水的比熱容(KJ㎏.K)及溶解熱(KJ㎏)

  按砂、石、水泥都在同一最低溫度考慮,取Tc=Ts=Tg=-4℃根據(jù)《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》要求:當(dāng)骨料溫度≤0℃時(shí),公式中的c1=2.1c2=335可得混凝土攪拌時(shí)所需要的水溫Tw=58℃如果澆筑混凝土的天氣情況較好,按最不利條件:氣溫為零上1℃取Tc=Ts=Tg=1℃Ta=1℃Tb=2℃根據(jù)《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》要求:當(dāng)骨料溫度>0℃時(shí),公式中的c1=4.2c2=0通過計(jì)算,可得混凝土攪拌時(shí)所需要的水溫Tw=26.5℃由上面計(jì)算結(jié)果可知,混凝土攪拌時(shí)所需水溫均滿足《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》要求拌和水溫度≤80℃的條件;當(dāng)氣溫在零上時(shí),水溫≥26.5℃就能夠滿足冬季施工混凝土的要求;當(dāng)氣溫在零下時(shí),水溫≥58℃才能夠滿足冬季施工混凝土的要求。在實(shí)際施工中,通過對給水池采取保溫圍護(hù)措施和使用大功率的電熱管對水進(jìn)行加熱,實(shí)際測得水溫一般在50℃~80℃之間。并且,施工時(shí)日常氣溫僅在+5℃~-3℃之間,未達(dá)到所設(shè)想的最不利情況,F(xiàn)場對混凝土入模的實(shí)際溫度進(jìn)行監(jiān)測結(jié)果均在15℃~20℃之間,滿足《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》對冬季混凝土施工入模溫度的要求。

  三、澆筑和養(yǎng)護(hù)

  (一)混凝土的澆筑冬季施工混凝土結(jié)構(gòu)時(shí),現(xiàn)場混凝土施工方案的可行性非常重要。應(yīng)對施工方案進(jìn)行了細(xì)致的審查,重點(diǎn)為機(jī)械設(shè)備和澆筑方案。由于主橋使用MSS架橋機(jī)進(jìn)行施工,《MSS施工手冊》要求箱梁混凝土必須對稱澆筑,澆筑順序?yàn)椋合葟那爸c(diǎn)開始順橋向?qū)ΨQ澆筑,對稱澆筑完成后,再向后支點(diǎn)澆筑,并且要求橫橋向也必須對稱澆筑,且不對稱混凝土方量不得大于6m3,箱梁為整體一次澆筑成型工藝。所以,現(xiàn)場的混凝土的生產(chǎn)能力、運(yùn)輸途徑和機(jī)械設(shè)備都必須要滿足施工要求。施工現(xiàn)場有自建HZS60型攪拌站一臺,可以滿足施工混凝土生產(chǎn)的需要,為了預(yù)防攪拌站在生產(chǎn)過程中出現(xiàn)意外情況,還選用城建集團(tuán)攪拌站為備用站。現(xiàn)場有罐車9部,固定泵1臺,汽車泵1臺,另外還有固定泵、汽車泵各一臺作為備用,可以滿足混凝土輸送需要。為了方便施工,并考慮到運(yùn)距,決定利用已完成的B線橋來進(jìn)行A線箱梁的施工,汽車泵穩(wěn)在B線上與要施工箱梁相對應(yīng)的位置,固定泵穩(wěn)在河邊,這樣的布置能夠保證混凝土澆筑的速度和連續(xù)性;炷恋臐仓に囃叵施工工藝,分層逐段進(jìn)行澆筑,先澆腹板,再澆底板,最后澆頂板。只是需要對運(yùn)輸混凝土的容器和管道采取一定的保溫措施。澆筑現(xiàn)場為了防風(fēng)保溫,設(shè)置了防風(fēng)圍擋,并利用MSS架橋機(jī)自身結(jié)構(gòu)用彩條布搭設(shè)了大棚來保證混凝土結(jié)合面的溫度保持在零上。施工過程中現(xiàn)場溫度測量值一般在2℃~5℃左右,基本達(dá)到了預(yù)期目的,滿足規(guī)范要求。

 。ǘ┗炷恋酿B(yǎng)護(hù)混凝土的養(yǎng)護(hù)是質(zhì)量控制的一個(gè)重點(diǎn),為了防止混凝土表面產(chǎn)生溫度裂縫和保證混凝土強(qiáng)度,必須對模板采取保溫措施,考慮到架橋機(jī)的模板為2㎝厚的木膠板,施工時(shí)在模板外側(cè)加鋪土工布、棉被、電熱毯(只是為了防止混凝土在氣溫突降的情況下不受凍的一個(gè)措施)、彩條布各一層。箱梁頂板覆蓋的保溫層相同,只是在最下層加鋪一層塑料布保水?紤]到混凝土自身的水化熱,這樣的保溫措施完全能夠保證施工現(xiàn)場的養(yǎng)護(hù)。

  施工現(xiàn)場采用蓄熱法進(jìn)行混凝土養(yǎng)護(hù)。為了保證工期,要求養(yǎng)護(hù)5天后就進(jìn)行張拉工序。并且MSS架橋機(jī)的模板系統(tǒng)打開后,混凝土箱梁完全裸露在空氣中,無法進(jìn)行覆蓋保溫養(yǎng)護(hù)。為了保證混凝土的強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求和防止產(chǎn)生溫度裂縫,這就需要推算混凝土養(yǎng)護(hù)5天后強(qiáng)度和拆模時(shí)混凝土的溫度。施工前制作的多組砼試件在室外環(huán)境同條件養(yǎng)護(hù)5天后的實(shí)際抗壓強(qiáng)度均達(dá)到設(shè)計(jì)值的100%以上,考慮到施工時(shí)的氣溫不會比施工前低太多,5天后混凝土的強(qiáng)度應(yīng)該滿足設(shè)計(jì)對混凝土張拉強(qiáng)度≥90%設(shè)計(jì)值的要求。因此,只需要對拆模時(shí)混凝土的溫度進(jìn)行計(jì)算,看其與外界溫度差是否滿足規(guī)范要求。《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》要求:摻用防凍劑的混凝土養(yǎng)護(hù),當(dāng)拆模后的表面溫度與環(huán)境溫度差小于15℃時(shí),混凝土表面可以不進(jìn)行覆蓋保溫養(yǎng)護(hù)?紤]到張拉和注漿需要2天的時(shí)間,對混凝土澆筑7×24=168小時(shí)后的混凝土溫度進(jìn)行計(jì)算,確定是否滿足拆模的條件。

  四、結(jié)論

  大體積砼箱梁進(jìn)行冬季施工,為了保證質(zhì)量,應(yīng)確定好混凝土的配合比,做好熱工復(fù)核計(jì)算;嚴(yán)抓現(xiàn)場各個(gè)施工環(huán)節(jié),強(qiáng)對現(xiàn)場的管理;督促現(xiàn)場將各項(xiàng)冬施措施落實(shí)到位。澆筑前要查詢天氣預(yù)報(bào),盡量選擇好的天氣進(jìn)行施工,施工中要對混凝土的澆筑和養(yǎng)護(hù)進(jìn)行嚴(yán)格的控制。并且,在養(yǎng)護(hù)過程中要充分利用好凝土自身的水化熱,這樣才能保證冬季大體積混凝土箱梁的施工質(zhì)量。

延伸閱讀:大體積 混凝土 箱梁
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