大体积混凝土的温控措施
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熊家特大桥大体积承台砼施工
温控措施
一、概况
新建熊家特大桥,结构设计寿命100年。桥墩承台为实体钢筋砼结构,承台顶面尺寸为10.2m×5.1m,厚为2.5m,砼设计强度为C35,单个承台砼方量为129m3。承台为大体积砼结构。
二、温度控制标准
根据《客运专线铁路工程施工质量验收标准使用手册之<铁路混凝土工程施工质量验收补充标准>》:
1、砼养护期间,砼内部最高温度不宜超过65℃;
2、砼内部温度与表面温度之差、表面温度与环境温度之差不宜大于20℃;
3、养护用水温度与砼表面温度之差不得大于15℃。
三、大体积砼承台温度控制措施
主要做好控制砼内部温度升温、砼外部保温及养护工作,确保温度控制标准。
1、控制混凝土的内部温度升高的途径:
(1)砼配合比设计
由于水泥用量直接影响到砼的水化温升,所以砼配合比设计的原则是在满足砼施工的基础上尽量降低水泥用量,控制水化温升。利用双掺技术,以粉煤灰取代部分水泥,可以降低砼的水化温升,掺入一定量的高效缓凝减水剂,推迟了砼温度峰值出现的时间。
①低水泥用量——240kg/m3;
②掺加粉煤灰掺合料——163 kg/m3,其水化热约为水泥水化热的25%~50%;
③掺加高效缓凝减水剂——4.897 kg/m3。
(2)施工过程中的控制
①降低砼的初始温度
冷却混凝土组分使混凝土的初始温度降至10℃左右
②用预埋的冷却水管给混凝土降温
当砼内部温度过高时,拟在承台砼内埋设2层冷却水管。冷却水管采用φ48mm的薄壁钢管,竖向层距1.2m,每层水平间距2.0m。
散热管与钢筋一起绑扎固定。使用前要进行通水密闭性试验,防止管道在焊接接头位置处漏水或阻塞。通水散热后对散热管作压浆处理。
③砼分层浇注
当砼内部温度过高时,也可分2层浇注,每层浇注厚度为1.25m。
(3)砼外部保温及养护
当砼内部温度与表面温度之差超标时,可以对砼进行保温以减少内表温差。
①砼浇注结束后,砼侧面钢模外覆盖2层土工布,外加1层帆布保温;
②拆模后及时覆盖1层塑料薄膜,再覆盖2层土工布保温,且拆模时间应选择一天中气温最高的时段。
四、炎热天气下大体积混凝土的施工措施
工地的天气条件——炎热或寒冷、大风或静风、干燥或潮湿,可能明显不同于原规定、设计、选择混凝土拌合物时假定的最佳条件,也可能不同于试件养护和测试时的试验室条件。炎热天气会对混凝土产生不利影响,主要体现在高温下水分损失速度和水泥水化反应速度加快。夏季南昌地区对混凝土有害的炎热天气条件包括:
①环境温度高;
②混凝土拌合温度高;
③相对湿度低,蒸发速度快;
④太阳辐射强。
炎热天气对新拌混凝土可能会引起如下的不利影响:
①增加水分需求量;
②加快坍落度损失以致在工地需额外加入水分;
③加快凝结导致浇注和修整困难;
④塑性开裂的趋势增加;
⑤早期养护的要求提高;
⑥难于控制引气;
⑦使混凝土内外温度升高以致引起混凝土后期强度的降低;
⑧产生热裂缝的概率增大。
在炎热天气下,如果不采取人工降温,通常很难满足新拌混凝土所需最适宜温度的10℃~15℃,但夏季南昌日最低气温都在20℃以上;验标规定混凝土在浇注时的入模温度不得超过30℃,但夏季南昌白天温度可以达到38℃以上。因此,应该采取必要的施工措施来防治裂缝的发生和发展。
(1)预防措施
以下预防措施将会减少或避免在炎热天气成型混凝土时可能遇到的一些问题:
①采用已在炎热天气时有良好记录的材料和配合比;
②冷却混凝土或冷却一种或多种混凝土的组分;
③采用适宜的混凝土稠度,使其便于快速浇注和捣实;
④尽可能减少运输、浇注和修整的时间;
⑤合理的浇注日程,例如晚上或在合适的天气下浇注;
⑥在浇注和修整中考虑采用避免水分损失的方法,如遮阳、挡风、喷雾、淋水;
⑦抹平后采用维持水分的临时养护膜;
⑧施工前根据实际的天气情况确定工程宜采用的预防措施。
(2)混凝土组成材料的冷却措施
通常降低混凝土温度的方法是在拌合前降低混凝土组成材料的温度,如冷却一种或多种组分。在炎热天气下,应尽量降低集料与拌合水的温度,因为与其他材料相比,这些材料在拌合后对混凝土温度影响比较大。
混凝土拌合物中每种材料对新拌混凝土温度的贡献与每种材料的温度、比热和每种材料的质量有关。我们可以根据公式[1]大致推断出新拌混凝土温度:
T={0.22(TaMa+TcMc)+TwMw+TwaMwa}/{0.22(Ma+Mc)+Mw+Mwa} [1]式中,T——新拌混凝土温度,℃;
Ta,Tc,Tw,Twa——集料、水泥、拌合水和集料中自由水的温度,℃Ma,Mc,Mw,Mwa——集料、水泥、拌合水、集料中自由水的质量,kg。
在混凝土所用材料中,水最易冷却。即使水的用量比其他材料少,但冷水也会适当降低混凝土的温度。我们要尽可能使用较冷的水源,这些水源不要直接暴露在太阳光下,储水池和运输水的管道应该埋藏、隔热、遮阳或漆成白色,使水尽可能保持较低的温度。水可以用制冷、冰进行冷却,通常拌
合水温度降低2.0℃~2.2℃可以使混凝土温度降低0.5℃。但是,拌合水在整个拌合物中所占的比例很小,所以若单独冷却水,混凝土温度降低的幅度一般不超过4.5℃。
如果搅拌结束时冰能完全融化,则碎冰也可作为拌合水来使用。碎冰在保存时要防止结块。
当碎冰作为拌合水使用时冰的熔解热的影响很大,则有新拌混凝土温度的计算公式[2]:
T={0.22(TaMa+TcMc)+TwMw+TwaMwa-80Mi}/{0.22(Ma+Mc)+Mw+Mwa+M i} [2]式中,Mi——冰的质量,kg。
另外,碎冰在其他组成材料之前装入混凝土搅拌车,搅拌时间要足够长以使冰融化,冰的体积不能超过总用水量的75%,使用碎冰可使混凝土温度降低的最大值在11℃以内。
集料温度的高低能显著影响混凝土的温度,因为它们占混凝土质量的70%~85%,如果我们使粗集料的温度下降0.8℃~1.1℃,就可使混凝土的温度下降0.5℃。
有许多简单的方法可以使集料保持较低的温度,料堆必须遮阳和通过喷淋维持潮湿。由于蒸发是一个降温的过程,特别是相对湿度较低时,喷淋是一种有效的冷却方法。喷淋粗集料时要避免集料表面水分含量变化过大引起流动性、均匀性不良。另一种冷却方法是制冷。集料可以浸在冷水桶槽中,还可在储料仓中通人循环的冷空气。使用真空冷却可以使集料的温度降低到1℃。
(3)使用掺合料
可选用粉煤灰掺合料通常能延缓凝结速度以减少坍落度损失。
(4)添加外加剂
炎热天气时,使用缓凝剂可以有效延长凝结时间,尽管缓凝剂的使用会增加坍落度损失。施工开始前,外加剂应在工地的环境下用工地材料进行试验,确定它们与混凝土组分的相容性以及在特定条件下达到预期效果的能力。
(5)大体积混凝土成型前的措施
在炎热的天气,混凝土浇注前,应采取一定的预防措施来维持或降低混