大体积及耐久砼.docx

大体积及耐久砼.docx

《大体积及耐久砼.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《大体积及耐久砼.docx（9页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

大体积及耐久砼

5.6大体积混凝土温控方案

本工程承台结构尺寸庞大，混凝土数量多，特别是辅助通航孔，左右幅承台设计为整体式基础，其主墩承台设计尺寸为37.5×18×4.5m，单个承台混凝土数量达2642m3，边墩承台设计尺寸为33.5×13.2×4.0m，单个承台混凝土数量为1715m3，承台浇注属大体积混凝土施工；同时由于水中承台混凝土处于水位变化区，受潮差的影响较大，混凝土结构使用环境较为恶劣，必须采取相应的温控措施，保证混凝土施工质量，避免产生温度裂缝，确保大桥的使用寿命和运行安全。

5.6.1大体积混凝土温控标准

温控项目

控制标准

备注

浇筑温度

≤28℃

振捣后混凝土表面下10～15cm处的温度

内外温差

≤25℃

混凝土芯部与表面温差

保温标准

≤20℃

混凝土表面与环境温差

降温速率

≤2.5℃/d

5.6.2现场温度控制措施

在大体积混凝土施工中，将从混凝土的原料材选择、配比设计以及混凝土的拌和、运输、浇筑、振捣到养护、保温等全过程实行有效监控。

混凝土施工的各个环节对于控制早期裂缝、减小后期开裂倾向、保证实现设计的混凝土结构耐久性是至关重要的。

特别是现代水泥成分中较高水化速率的组分因素增加，即使不是早强水泥的品种，水化热速率也都加快，且为耐久性设计的混凝土水胶比低，混凝土的自收缩变形和温度变形都会较大，施工中各个环节的控制就显得尤为重要。

具体措施如下：

（1）混凝土制备

◆选用低水化热和低碱性水泥，避免使用早强水泥和高C3A含量的水泥。

◆控制散装水泥的入仓温度。

◆降低单方混凝土中胶凝材料及硅酸盐水泥的用量。

◆根据试配优选混凝土的抗裂性能好和收缩性小的配合比。

◆热天施工的混凝土可掺入适当的缓凝剂和引气剂，以延缓温峰的出现，并抑制初期强度的发展。

◆在可泵送的情况下减小坍落度有利于控制裂缝的产生。

◆使用超高效减水剂和级配、粒形良好的骨料。

（2）混凝土浇筑温度的控制

在混凝土浇筑之前，通过测量水泥、粉煤灰、砂、石、水的温度，经热工计算估算浇筑温度。

若浇筑温度不在控制要求内，则应采取相应措施。

①夏季温度较高，应采取措施降低混凝土入仓温度

◆水泥使用前应充分冷却，确保施工时水泥温度≤50℃。

◆搭设遮阳棚，堆高骨料，底层取料，用冷水喷淋骨料。

◆避免模板和新浇筑混凝土受阳光直射，入模前的模板与钢筋温度以及附近的局部气温不超过40℃。

为此，应合理安排工期，尽量采用夜间浇筑。

◆夏季使用钢模板时，可在浇筑时同时向模板表面浇凉水，以推迟混凝土温峰时间，并降低温峰。

◆当浇筑温度超过32℃，应采用拌和水加冰措施。

◆当气温高于入仓温度时，应加快运输和入仓速度，减少混凝土在运输和浇筑过程中的温度回升。

混凝土输送管外用草袋遮阳，并经常洒水。

◆混凝土升温阶段，为降低最高温升，应对模板及混凝土表面进行冷却，如洒水降温、避免暴晒等。

②当热工计算混凝土水化热产生的内外温差过大时，应采用布置冷却水管来降低混凝土内部温度。

采用冷却水管降低内外温差时应符合以下要求：

◆冷却水管均为φ32mm的薄壁钢管，其水平间距为0.9m，每层冷却水管在承台厚度方向间距为1.0－1.5m，冷却水管进出水口集中布置，以利于统一管理。

◆冷却水管使用前应进行压水试验，防止管道漏水、阻水。

◆混凝土浇筑到各层冷却水管标高后开始通水，为防止上层混凝土浇筑后下层混凝土温度的回升，采取二次通水冷却，通水时间根据测温结果确定。

◆控制进出水温度，冷却水的进水温度以8～15℃为宜；

◆待冷却水管通水全部结束并养生完成后，应压注水泥砂浆封堵冷却水管。

③冬季施工的日平均气温低于5℃时，为防止混凝土受冻，可采取拌和水加热及运输过程的保温等措施。

（3）浇筑和振捣

本标段承台均采用一次灌注工艺，最大浇注量为2642m3，由于承台平面尺寸较大，施工时混凝土需按一定的厚度、顺序和方向分层浇筑。

为确保在下层混凝土初凝前浇筑完上层混凝土，施工时将采取以下措施：

◆设置生产能力强大的搅拌站（100m3/h搅拌设备两套），保证混凝土供应能力不小于100m3/h

◆配置足够的混凝土运输罐车（4台8m3运输车），确保现场混凝土连续浇注

◆采用两台汽车泵布料，满足大面积混凝土分层施工需要（混凝土分层布料厚度不超过30cm）

◆正确进行混凝土拌和物的振捣，保证混凝土密实，避免用振捣棒横拖赶动混凝土拌和物，以免造成离下料口远处砂浆过多而开裂。

（4）养护

混凝土养护包括湿度和温度两个方面，应根据季节不同采取保温和散热的综合措施，保证混凝土内表温差及气温与混凝土表面的温差在控制范围内。

◆混凝土浇筑后应立即用海绵块覆盖开始保湿养护，避免塑性开裂。

保湿养护的时间不得小于15d。

◆当外界气温低于5℃时，不得采用洒水养护。

◆当测温结果内外温差过大时，应采取散热措施降低混凝土内部温度，同时对混凝土表面进行覆盖保温。

◆双壁钢围堰可在双壁间填塞保温材料加强对承台外围的保温，单壁钢围堰应加强对混凝土外测及表面的覆盖。

◆混凝土内部达到温峰后应控制降温速率。

◆拆模时间应视混凝土内部温度而定，不能在混凝土内部温度最高时拆模，以免对混凝土产生热震。

◆拆模后注意保温，避免降温速率太快。

5.6.3现场监控方案

为掌握温控信息，以便及时调整和改进温控措施，做到信息化施工，需对混凝土进行温度监测。

检验不同时期的温度特性和温控标准。

当温控措施效果不佳，达不到温控标准时，可及时采取补救措施；当混凝土温度远低于温控标准限值时，则可减少温控措施，避免浪费。

5.6.3.1混凝土浇注后温度、应力发展规律

混凝土浇注后内部温度发展曲线如图5.6-2所示。

在刚浇筑很短时间的第Ⅰ阶段（约3～6小时）温度还没有上升，基本上保持浇筑温度；第Ⅱ阶段开始升温，但因混凝土尚处于塑性而内部为零应力，直到温度为T1,2时，混凝土内部开始产生压应力；第Ⅲ阶段混凝土持续升温，但由于徐变和自收缩的影响，在达到温峰前，压应力就开始下降；第Ⅳ阶段混凝土开始降温，当压应力下降为0时，混凝土仍然为温度很高的T2,3；第Ⅴ阶段内部应力由压应力变成拉应力；在温度到达Tc时，混凝土开裂。

T1,2称为第一次零应力温度，T2,3为第二次零应力温度，Tc为开裂温度。

开裂温度越低，混凝土抗裂性越好。

该图可以指导施工期间混凝土的温度控制，尽量在第Ⅰ、Ⅱ阶段冷却混凝土，减小升温速率和温峰值，第Ⅳ、Ⅴ阶段要采取灵活保温措施控制降温速率。

图5.6-2混凝土典型温度、应力发展曲线

5.6.3.2大体积混凝土温控监测实施方案

温控实施流程图见图5.6-3。

图5.6-3温控实施流程图

（1）监测仪器及元件

仪器选择依据使用可靠和经济的原则，在满足监测要求的前提下，选择操作方便、价格适宜的仪器。

温度检测仪采用JGY—100型智能化数字多回路温度巡检仪，温度传感器为PN结温度传感器。

JGY—100型智能化温度巡检仪可自动、手动巡回检测128点温度，并具有数据记录和数据掉电保护、历史记录查询、实时显示和数据报表处理等功能。

该仪器测量结果可直接用计算机采集，人机界面友好，并且测温反应灵敏、迅速，测量准确，主要性能指标：

①测温范围：

-50℃~+150℃；②工作误差：

±1℃；③分辨率：

0.1℃；④巡检点数：

64点；⑤显示方式：

LCD（240×128）；⑥功耗：

15W；⑦外形尺寸：

230×130×220；⑧重量：

≤1.5kg。

温度传感器的主要技术性能：

①测温范围：

-50℃～150℃；②工作误差：

±0.5℃；③分辨率：

0.1℃；④平均灵敏度：

-2.1mv/℃。

以上检测仪器及元器件性能稳定、可靠，完全能够满足工程需要。

（2）检测元件的布置

根据结构的对称性和温度变化的一般规律，在承台底部、中部、顶部共布设3层测点。

其中底部、顶部测点距离底、顶板表面距离均为0.5m，每层测点均按照承台纵横轴布置成直角，平面布置如图图5.6-4。

图5.6-4测点平面布置图

（3）现场观测

①监测元件的埋没

监测元件的埋没由具有埋设技术和经验的专业人员操作，为保护导线和测点不受混凝土振捣的影响，用35×35角钢及减震装置进行保护，监测元件埋设示意图见图5.6-5。

图5.6-5监测元件埋设示意图

②现场监测要求

各项测试项目宜在混凝土浇筑后立即进行，连续不断。

混凝土的温度监测，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。

在检测混凝土温度变化的同时,还应监测气温、冷却水管进出口水温、混凝土浇筑温度等。

③温控监测流程

在混凝土浇筑前完成传感器的选购及铺设工作，并将屏蔽信号线连接到测试棚，各项测试工作在砼浇筑后立即进行，连续不断。

温控监测流程图见图5.6-6。

图5.6-6温控监测流程图

5.7耐久性混凝土施工技术措施

上海崇明越江通道长江大桥工程地处中纬地带，属亚热带南部湿润季风气候，四季分明，气候特征温和、湿润、多雨。

根据施工图设计本标段上部连续箱梁采用C50高性能混凝土，而承台和墩身采用C40高性能混凝土。

由于大桥处于长江入海口，混凝土结构破坏为海水侵蚀、氯离子渗透和混凝土碳化引起钢筋锈蚀为主。

如果混凝土质量不良将对桥梁使用寿命造成影响。

因此，在上海长江大桥的建设中，混凝土耐久性设计必须考虑结构使用环境的侵蚀特性，制定严格的混凝土耐久性施工工艺，强化与耐久性有关的技术条款，确保混凝土结构使用寿命100年。

5.7.1混凝土耐久性设计原则与指标

5.7.1.1混凝土耐久性设计原则

①氯盐对钢筋的腐蚀属电化学过程，受综合性多因素影响，应该采取综合性措施。

②耐久性混凝土的设计应执行“以防为主”的方针，重点在“预先设防”，应考虑通过提高混凝土自身对钢筋的保护能力及采用附加措施进行综合防范。

③进行经济效益分析，适当增加施工期投入，可以大大减少修复费用以确保结构混凝土使用寿命。

5.7.1.2混凝土耐久性设计指标

区段

构件

类型

环境

分类

保护层厚度mm

砼强度等级

最大水胶比

最小胶凝材料用量kg/m3

Cl-扩散系数（90d）10-12m2/s

（≤）

电通量C（28d）

（≤）

水上段

灌注桩

Ⅰ/Ⅱ

75

C30

0.42

380

3.5

2500

承台

Ⅱ/Ⅲ

70

C40

0.38

420

2.0

1500

墩柱

Ⅲ/Ⅳ

60/40

C40

0.36

420

1.5

1000

PC箱梁

Ⅳ

35

C50

0.35

420

2.0

1500

陆上段

PHC桩

Ⅰ/土

19

C80

0.31

460

1.5

1000

承台

Ⅵ

50

C30

0.42

380

3.5

2500

墩柱

Ⅵ

40

C40

0.40

400

3.5

2500

PC箱梁

Ⅵ

35

C50

0.36

420

2.0

1500

上表环境分类中Ⅰ为水下区，Ⅱ为水位变动区，Ⅲ为浪溅区，Ⅳ为大气区。

5.7.2混凝土耐久性技术要求

（1）水泥

水泥选用强度等级为P.I52.5级的硅酸盐水泥。

其质量必须符合《硅酸盐、普通硅酸盐水泥》GB175-1999的要求。

为避免碱骨料反应发生，水泥中的碱含量应≤0.6%，水泥中的氯离子含量≤0.03%。

为了使水泥与高效减水剂有良好的相容性，充分发挥高效减水剂的减水率，宜对水泥中的C3A含量、细度进行控制。

（2）矿物掺合料

为使混凝土获得高性能，必须使用矿物掺合料，如粉煤灰、矿渣粉和硅灰等。

粉煤灰应选用优质或Ⅰ级粉煤灰，矿渣粉应选用S95级以上的矿渣粉，硅灰中SiO2含量不小于85％，比表面积不小于1800m2/kg,