桥梁承台混凝土养护(大体积承台混凝土温控方案)

大体积混凝土由于水化热作用,在浇筑后将经历升温期、降温期和稳定期三个阶段,在这些阶段中,随着温度的变化混凝土会发生体积收缩,当混凝土体积收缩受到约束就会产生拉应力,如果该拉应力超过混凝土的抗拉强度,混凝土就会开裂。

本方案根据有关技术标准,进行承台施工考虑管冷的水化热分析,在此基础上,制定不出现有害温度裂缝的温控标准和相应的温控措施。

本篇选自《施工方案》专栏,第17节“混凝凝土”专题。方案实时更新↓

桥梁承台混凝土养护(大体积承台混凝土温控方案)(1)

2、温控指标

结合温控经验和现场实际情况,按照施工流程,从配合比优化到养护完成提出以下控制指标:

2.1混凝土温度控制

(1)水泥温度不宜高于60℃;

(2)承台混凝土浇筑温度不宜高于28℃;

(3)承台混凝土内部最高温度控制不超过65℃。

2.2通水冷却控制

(1)冷却水流速应达到0.6m/s以上,流量应大于45L/min;

(2)单根冷却水管长度不超过200m;

(3)冷却水温度应当稳定。入水温度16-18℃,持续360小时。

2.3保温养护

(1)内外温差控制小于25℃;

(2)混凝土降温速率不宜大于2℃/d;

(3)淋注于混凝土表面的养护水温度与混凝土表面温度不大于15℃;

(4)混凝土内部断面均温与环境温度之差小于20℃方可拆模。

3. 控制措施及现场监测

大体积混凝土温控施工是一个系统工程,需要施工各个环节精心组织,紧密配合才能达到良好的控制过效果,具体有如下几个方面。

3.1混凝土浇筑温度的控制

降低混凝土的浇筑温度对控制混凝土裂缝非常重要。相同混凝土,入模温度高的温升值要比入模温度低的大许多。混凝土的入模温度应视气温而调整。现场为达到浇筑温度低于28℃的要求,需要注意控制原材料温度和生产运输过程中的保温。

3.2冷却水管的埋设及控制

3.2.1水管位置

根据混凝土内部温度分布特征及控制最高温度的要求,承台埋设3层冷却水管。水管布置示意如图1

桥梁承台混凝土养护(大体积承台混凝土温控方案)(2)

桥梁承台混凝土养护(大体积承台混凝土温控方案)(3)

桥梁承台混凝土养护(大体积承台混凝土温控方案)(4)

3.2.2冷却水管连接

冷却水管采用丝扣连接,确保不漏水。

3.2.3冷却水管使用及其控制

冷却水管使用前进行压水试验,防止管道漏水、阻水,通水时间在1h左右,对于管道漏水、阻水的部位立即进行修复;

冷却水管进水口处设置分水器,每套冷却水管设置一个分水器,分水器设置控制阀门;每套水管设置单独的阀门,并对每套水管逐一编号,见图2;

混凝土浇筑到各层冷却水管标高后开始通水,水量开到最大;各层混凝土峰值过后适当减缓通水流量;在降温期间降温速率小于1℃/d时,可停止通水。冷却水流量控制应委派专人管理;

升温时段通水流量应使流速达到0.6m/s以上,形成紊流,降温时段,可通过水阀控制减缓通水,使流速减半,水流平缓,以层流状态冷却混凝土;

供水泵采用离心式水泵,水泵流量大小根据水管套数和通水流量0.6m/s以及管径选取;

待冷却水管通水全部结束并养生完成后,应采用水泥砂浆封堵冷却水管。

桥梁承台混凝土养护(大体积承台混凝土温控方案)(5)

3.3混凝土表面保温控制

对于大体积混凝土,由于水化放热会使温度持续升高,在升温的一段时间内应加强散热,如加大通水流量、降低通水温度等。当混凝土处于降温阶段则要保温覆盖以降低降温速率。

如遇气温较低或突遇大风降温天气,承台表面可采用整块塑料薄膜加土工布保温保湿。

混凝土保温充分、时间足够长,让混凝土慢慢冷却,将砼块体内部和外部的温差控制在25℃以内,才能有效地控制砼表面有害裂缝的产生,需要针对各部位砼块体形状及外界气温因素,采取相应的施工措施。

(1)材料的选择

①在材料选择时,严禁使用安定性不合格的水泥,在施工中加强砼的检验调配工作,在满足砼设计强度的前提下尽量减少水泥用量,改善和易性,推迟水化热的峰值,降低水泥的水化热。

②水泥入罐后存放三天以上以消除游离氧化钙减少体积膨胀,同时降温。

③拌和水适当投入冰块降低水温。

④对混凝土罐车采取浇水降温措施。

(2)施工控制

①掺地下水,使水温控制在22℃以下,在砼的外部养护时用草袋覆盖洒水养护,减少表面温度的散失。捣制砼时,在砼终凝前采用分层浇注砼,并采用二次捣制的方法加强砼的密实度,有利于砼水化热的散失,但在施工时要注意砼终凝前上下层结合良好。采用上下层浇筑时,上下层时间间隔视其气温条件控制在1.5-3h。

②严格控制注入冷水的温度以及流速。

3.4 养护

暴露于大气中的新浇混凝土表面应及时进行水养护,以提高粉煤灰的后期强度,防止混凝土微裂纹的产生。可利用冷却循环水出口的水进行蓄水养护,养护水温度与混凝土表面温度之差不宜大于15℃,蓄水深度不宜小于200mm。当日平均气温低于5℃时,裸露的承台表面不得直接洒水养护,应覆盖塑料薄膜和保温棉进行保湿、保温养护。保温材料应覆盖严密,接缝处重叠覆盖不应少于300 mm,边角处应加倍保温。气温骤降时,龄期低于28天的混凝土应进行表面保温。

3.5 施工控制

为确保大体积混凝土施工质量,提高混凝土的稳定性和抗裂能力,必须加强对每一环节的施工控制,混凝土施工严格按照《混凝土结构工程施工规范》(GB50666-2011)执行,并特别注意以下方面:

(1)混凝土拌制配料前,计量部门对计量机具进行计量标定,称料误差符合规范要求,严格按确定的配合比拌制。

(2)混凝土按规定厚度、顺序和方向分层浇筑。

3.6 现场监测

测点的布置按照重点突出、兼顾全局的原则。根据结构的对称性和温度变化的一般规律,在承台沿桥中心线布设测点。温度传感器在每层混凝土接近中心线上布置,该区域能够代表整个混凝土断面的最高温度分布。测点布置如图3

桥梁承台混凝土养护(大体积承台混凝土温控方案)(6)

3.6.1现场监测要求

(1)浇筑块温度测量:峰值以前每2h监测一次,峰值出现后每4h监测一次,持续5天,然后转入每天测2次,直到温度变化基本稳定,每次观测完成后及时填写记录表。

(2)大气温度测量:与浇注块温度场测量同步进行。

(3)进出水口温度测量:温峰出现前和出现后5天,负责监测每套水管进水和出水温度,监测频率与浇筑块温度场测量同步。

(4)混凝土全部浇筑完毕后,根据温度场及应力场的预测计算结果,结合与监测结果的对比分析,确定终止测量时间。

3.6.2 控制预案

如果现场施工过程中监测温度超出温控标准,可采取下列应对措施:

(1)监测浇筑温度超过控制范围,可采取粗骨料洒水、遮阳降温。

(2)监测中混凝土内表温差偏大,可以加大通水流量,降低温差。

(3)监测中混凝土降温速率过快,可以减缓或停止冷却水管通水,减少降温阶段散热。

4. 承台施工考虑管冷的水化热分析

4.1 水化热温度分布

(1)浇筑20小时水化热温度分布如下:

桥梁承台混凝土养护(大体积承台混凝土温控方案)(7)

(2)浇筑600小时水化热温度分布如下:

桥梁承台混凝土养护(大体积承台混凝土温控方案)(8)

4.2 水化热应力分布

(1) 浇筑20小时 X方向应力如下:

桥梁承台混凝土养护(大体积承台混凝土温控方案)(9)

最大主应力如下:

桥梁承台混凝土养护(大体积承台混凝土温控方案)(10)

余图略

内部节点4340应力和容许抗拉强度的时程变化分别如下:

桥梁承台混凝土养护(大体积承台混凝土温控方案)(11)

从以上的分析知,各时程拉应力皆小于相应容许抗拉强度。在浇注后40小时至100小时拉应力较大,最大为1.5MPa,为开裂危险期,尤其应按要求严格养护

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