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摘要:近年来,在经济飞速增长形势的推动下,我国的公路建设稳步加快,桥梁建设也开始进入快车道,同时桥梁施工技术和规模也取得了突破性的进展,促进了大跨径桥梁的不断涌现,桥梁建设开始进入跨江、跨河会战期。然而,大跨度桥梁中的承台基础往往结构尺寸大,混凝土用量大,施工过程中就不可避免的遇到大体积混凝土的施工问题。为了确保工程项目最终的施工质量达到相关规定,需要合理运用大体积砼施工技术,达到既定的桥梁工程施工质量管控目标。笔者在紧密结合自身施工经验的基础上,通过说明大体积混凝土的相关特性,同时提出了大体积混凝土施工质量控制措施,以便确保最终的工程施工质量与安全性达到相关规定。
关键词:大体积混凝土;施工质量;控制
引言:受社会不断进步的影响,建筑行业的也迅速发展,公路工程建设中跨江、跨河的大跨度桥梁也如雨后春笋般涌现。国道108线禹门口黄河公路大桥及引道工程是陕西省、韩城市十三五规划重点工程建设项目,也是陕西省第一个采用规范PPP模式投资建设的公路项目,是国家财政部第三批PPP示范项目。禹门口黄河公路大桥项目是连接陕西省韩城市和山西省河津市的交通要塞,是国道京昆公路108线的重要路段,路线全长4.45公里,双向六车道一级公路技术标准建设。禹门口黄河公路大桥主桥长1055m,三跨钢-混叠合梁双塔双索面斜拉桥,其中主跨565m,两个边跨各245m,“H”型塔柱,塔高171.3m,为目前西北第一大跨高塔斜拉桥。主桥11#索塔承台为矩形承台,结构尺寸为29m×49m×6m,砼方量8526方;12#索塔承台亦为矩形承台,结构尺寸为24m×49m×6m,砼方量7056方,这两个承台混凝土施工均为大体积混凝土施工。大体积砼无论是浇筑作业的砼工程数量,还是实际的浇筑面积均非常大,这就在施工连续性方面提出了很高的要求。同时,在大体积砼施工作业时,容易出现泌水、干燥收缩以及温度裂缝等各种问题。笔者结合自身实际施工经验,在分析大体积砼施工特点的基础上,提出大体积砼施工的质量控制措施,供后续类似工程施工参考,达到优化大体积砼施工质量管控的目的。
1.大体积砼施工特点
大体积混凝土结构的截面尺寸大、结构厚度大、砼数量大,水泥在水化反应中会释放出大量的热能,使大体积混凝土内部产生较大的温度应力,导致砼温度迅速升高。同时,由于混凝土的表面散热条件好,砼表面的热量可散发到周围空气中,这样砼表面的温度上升的较少。此时,在大体积混凝土内部温度应力和混凝土收缩应力的共同作用下,砼内部温度应力难以在短时间内得到释放,从而导致大体积砼内外温差过大,造成混凝土结构表面产生裂缝,给工程质量带来不同程度的危害。无论是砼的内部温度,还是外部产生的改变,都会给砼结构造成不良的影响。所以,应该科学分析温度方面的影响因素并采取相应的控制措施。
2.大体积砼施工质量控制措施
2.1合理选用施工材料
(1)优先选择低热或中热的水泥品种,如低热矿渣硅酸盐水泥、中热硅酸盐水泥。混凝土温度升高的主要原因是水泥产生的水化热,因此选用低热、中热品种的水泥,是控制混凝土温度升高的最基本方法。(2)合理掺入外掺剂,如在大体积混凝土中掺加木质素磺酸钙(简称木钙)。木钙是工业废料,资源丰富,生产工艺和设备也简单,在降低施工成本的同时也减少了对环境的污染。另外,木钙还可明显延迟水泥水化热释放的速度,推迟放热高峰,进而减少砼内部的温度应力。(3)适量掺加外掺料,如掺入一定量的粉煤灰。粉煤灰可显著改善砼的和易性,减少用水量,提高混凝土的密实性和强度。(4)改善骨料级配。根据结构物的配筋间距、模板形状和砼的浇筑工艺优先使用自然连续级配的粗骨料,而细骨料则优先采用中、粗砂。施工中这样选用粗、细骨料,可减少水和水泥用量,砼的和易性更好,抗压强度也更高。由此可见,科学选用原材料能够确保砼施工的质量达到相关规定。
2.2施工过程中采取有效的控制措施
优化混凝土的配合比设计,降低水泥用量。施工过程中,根据砂石料的实际情况,优化施工配合比设计,在保证混凝土强度和耐久性的前提下,尽量减少水泥用量,进而降低混凝土在凝结过程中产生的水化热。(2)降低砼的出机温度和浇筑温度。根据以往的施工经验,粗骨料的温度对砼的出机温度影响最大,砂的温度影响次之,而水泥的温度影响则最小。所以,在夏季温度较高时施工砼,可在砂石料场搭遮阳棚以避免太阳直射,在砼拌和前用冷水冲洗粗骨料,在出料仓中通冷风预冷,加冰拌和等,这些措施都可以有效降低砼的出机温度。在大体积混凝土的浇筑过程中,混凝土最高浇筑温度宜控制在35°以下,且混凝土浇筑时间选择在一天中气温相对较低的时段内进行;浇筑混凝土的泵管要用草袋遮盖并洒水降温;提高混凝土的浇筑强度,尽量缩短已浇筑混凝土的暴露时间。(3)合理分层分段浇筑。根据结构特点不同,大体积砼浇筑可采用全断面分层浇筑、分段分层浇筑和斜面分层浇筑方式。混凝土分层浇筑、分层振捣,分层下料,且分层厚度不大于0.3m。当结构的长度超过厚度的三倍时,应采用斜面分层浇筑法施工。(4)预埋冷却水管、通水冷却,降低大体积砼内外温差。桥梁承台大体积砼施工时,按设计分层布设冷却水管,冷却水管接头可采用胶管接头,进水口用三通管连接,接头处用黏胶带缠紧,确保其不漏水。冷却水管安装完成后,用潜水泵供水进行通水试压,确保在0.5Mpa压力下不渗漏。(5)注意砼的泌水处理。大体积砼施工采用分层浇筑时,上下层施工的时间较长,振捣后泌水和浮浆容易顺砼坡面流到坑底,尤其采用泵送施工时泌水现象更为突出。此时,可在砼垫层施工环节预先在横向做出2cm的坡度;也可在结构四周侧模的底部开设排水孔,使泌水从孔中自然流出;还可以在砼大坡面的坡脚接近顶端模板时,改变砼的浇筑方向,从顶端往回浇筑,这样与原来的斜坡相交形成一个集水坑,用竹编箩筐作为集水井,然后用污水泵及时排除泌水。(6)表面保护、保温隔热。大体积砼浇筑后,要及时采取保温和保湿措施,避免砼因内外温差过大产生表面裂缝,同时,也要避免砼因过冷而产生贯穿裂缝。(7)在大体积砼浇筑后,要及时对其表面进行处理。为避免因大体积砼表面的水泥浆较厚引起砼表面收缩开裂现象,在砼浇筑到设计标高时可以借助木蟹抹平压实,在砼初凝前,可借助铁搓板压光。在施工间歇期间,混凝土终凝后利用冷却水管中的循环水对混凝土进行养护,以避免混凝土表面出现裂缝。(8)加强施工过程中的监测工作。在大体积砼内部不同部位埋设铜热传感器,在施工全过程中用砼温度测定记录仪进行跟踪和监测,及时掌握大体积砼内部的温度变化情况。若温度变化幅度较大,则加大观测频率,反之,适当减少观测频率。
结束语:21世纪以来,我国城市建设发展突飞猛进,同时高速公路建设也持续高速发展,省级公路网规划方案相继落地。公路建设项目中大跨度桥梁不断涌现,大跨度桥梁基础大体积混凝土施工质量控制也越来越受到关注和重视。因此,施工技术人员在工作中应根据所在项目的实际情况,结合大体积混凝土施工的特点和质量控制措施有针对性的加强项目管控,严把大体积混凝土施工质量关,进而提高工程项目建设质量。
参考文献:
[1]赵志缙,高层建筑施工,同济大学出版社,2003
[2]迟培云,现代混凝土技术,同济大学出版社,2003