沧口航道桥索塔承台大体积混凝土施工技术探讨

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三、施工 沧口航道桥索塔承台大体积混凝土施工技术探讨

５７沧口航道桥索塔承台大体积

混凝土施工技术探讨

王晓乾１黎建宁２

（１．山东高速青岛公路有限公司２．中交第二公路工程局有限公司）

摘要根据青岛海湾大桥海工混凝土的特点，优化配合比设计，在前期试验和理论计算的基础上，提出了沧口航道桥承台大体积混凝土施工温控及养护技术措施，为寻求适合于海洋环境下的大体积混凝土温控及养护技术做了有益的探索。

关键词沧口航道桥承台大体积混凝土施工温控养护

１前言

日本建筑学会标准（ＪＡＳＳ５）规定：“结构断面最小厚度在８０ｅｒａ以上，同时水化热引起混凝土内部的最高温度与外界气温之差预计超过２５＂１２的混凝土，称为大体积混凝土”。

青岛海湾大桥沧口航道桥为双幅分离双塔双索面钢箱梁斜拉桥，五跨连续，桥跨布置为８０ｍ＋９０ｍ＋２６０ｍ＋９０ｍ＋８０ｍ＝６００ｍ。沧口航道桥主承台为带圆角的矩形承台，采用Ｃａ３５混凝土，长６７．５ｍ，宽１７．Ｏｍ，厚５．Ｏｍ，计５４４９ｍ３。竖向分２层浇筑，第一次浇筑２ｍ，计２１８０ｍ３，第二次浇筑３ｍ，计３２６９ｍ３，浇筑从一侧分梯次进行。

大体积混凝土与一般的钢筋混凝土结构相比具有形体庞大、混凝土数量多、工程条件复杂、施工技术和质量要求较高等特点。大体积混凝土施工时遇到的普遍问题是温度裂缝。由于混凝土的体积大，聚集的水化热大，在混凝土内外散热不均匀以及受到内外约束的情况时，混凝土内部会产生较大的温度应力，导致裂缝产生。因此，大体积混凝土施工中的温度监控是控制裂缝产生的关键。

２温控措施的基本原理

２．１温度应力裂缝原理

混凝土具有热胀冷缩性质，当外部环境或结构内部温度发生变化，混凝土将发生变形，若变形遭到约束，则在结构内将产生应力，当应力超过混凝土抗拉强度时即产生温度裂缝。温度裂缝区别其他裂缝最主要特征是将随温度变化而扩张或合龙。

２．２温控的主要目的

采取各种措施减少混凝土水化热的绝对升温，降低内外温差，减少温度应力的产生，防止由温度应力产生的裂缝。

２．３温控的主要方法４４１

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目前大体积混凝土的温控措施为“内降外保”。内部降温主要措施是水冷却法降温，冷却水管可采用钢管或塑料管．夕｜部保温主要为覆盖保温并洒水养护。。

３海工混凝土配合比优化

水化热来源于水泥水化反应，要减少混凝土的绝热升温，主要是优化混凝土配合比，在保证混凝土工作性能及满足强度要求的前提下，尽量减少水泥用量，适量参加外加剂。经过多次优化，本工程采用原５２５号普通水泥，水泥用量为１６４ｋｇ，承台Ｃａ３５混凝土的配合比见（表１）。

承台Ｃａ３５混凝土配合比

项且水泥

１６４

ｌ表１碎石２６４５３．９３矿粉２１２１．２９粉煤灰９４０．５７砂７５４４．６０碎石ｌ２７６１．６８才（１６００．９８外加荆５．３０．０３用量（Ｉ，ｇ／ｍ３）配比

４温控措施试验及结果

为了避免温度裂缝的产生，优化温控措施方案，在非通航孑Ｌ桥承台进行了温控试验，试验结果如下：

在非通航孔桥承台采用塑料冷却管，海水循环的方法降温，冷却管的布设，水平按环形布设，间距为６０ｅｒａ，竖向分４层，每层为一个循环单元，各设１个进水管和出水管。

（１）试验的相关参数：大气温度２２℃，混凝土入模温度２８℃。

（２）结果：承台内的最高温度值出现在浇筑完成后的第２天，内部温度峰值为６２＇Ｅ，最大温差为１８℃，无裂缝产生，试验成功。

（３）本方法的优缺点：

优点：塑料管布设较便捷，在承台内没有接头，海水的温度基本恒定且温度较低，不需要水箱，循环水温能保证。

缺点：循环水需要过滤，防止海水中的杂物堵塞水管。

５方案比选

在方案初步阶段，曾考虑使用钢管作为冷却管，水箱内加冰屑的方法，由于冰屑为购买品。且现场不易保存，水箱的容积也有限，加冰屑受限，水箱内的水温很快被升高，降温效果不理想。

经综合分析，加上在非通航孔桥承台成功的经验，通航孔桥承台大体积混凝土降温措施采用塑料冷却管循环海水的方法。

６承台大体积混凝土的温控措施

６．１冷却管布设

根据承台混凝土的水化热计算，进行冷却管布置（根据水化热计算和非通航孔桥承台冷却管布设形式设置）。

施工时采用直径为３３ｒａｍ的塑料管，水平按环形布设，间距为６０ｃｍ，竖向分层，基本间距为６０ｅｒａ，每层为一个循环单元，各设１个进水管和出水管。冷却管不易过长，控制在ｌＯＯｍ以４４２

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４０℃，集料的温度为２０℃。根据Ｃａ３５混凝土的配合比及相应公式，计算得到混凝土的人模温度为Ｔ＝２７．６０Ｃ。

施工中尽可能减小混凝土的入模温度，可以有效控制混凝土内部温度峰值。

（２）大体积混凝土的裂缝控制

大体积混凝土施工的温度控制计算，考虑两种温度应力，第一种是混凝土内外温差引起的应力（混凝土同一时间点横向温差），第二种是混凝土温度收缩应力（不同时间点的纵向温差），都应该满足混凝土抗裂的要求。

根据《路桥施工计算手册》中相关公式，结合工程实际选取基本参数，计算得到各龄期混凝土温度控制计算值，详见表２。

各龄期混凝土参数计算结果一览表

序号

ｌ

２表２６１．２９１３１４３．４７１．３７１４７２３．４８１．４３１６１６７．３项目允许最大拉应力弹性模量Ｅ（ｔ）

混凝土表面与中心ＭＰａＭＰａ２０．６８５１８９．０３０．９３７４５３．６４１．０９９５２３．２５１．２０１１４１４．７

３℃２８．３７２６．８９２４．５９２２．６８２１．１６１９．９７１９．Ｏｌ

的最大温差

４

５

６

７水化热绝热温度混凝土的收缩变形值收缩当量温差最大综合温差

混凝土产生的降温℃３５．３４７．Ｅ—０５４６．４８１．Ｅ一０４１０．２９５３．８８５４．７４１．Ｅ一０４１３．１５６２．２４６０．８５２．Ｅ一０４１５．７６６８．９３６５．３８２．Ｅ—０４１８．１５７４．３４６８．７４７１．２３２．Ｅ一０４２０．３３７８．７６２．Ｅ一０４２２．３３８２．４１℃℃７．１７４３．３３

８ＭＰａ０．２５０．４５Ｏ．６７Ｏ．８９１．１０１．３ｌ１．５０

收缩应力

９

１０（１）一（８）安全性０．４３０．４８０．４２０．３２Ｏ．１９０．０６一Ｏ．０８安全安全安全安全安全安全不安全从上表计算结果可知，内外温差值符合规范温差要求：混凝土内外温差不大于２５—３０。Ｃ。当混凝土达到８天龄期计算状态时，基础混凝土产生的降温收缩应力为：１．５０＞１．４３ＭＰａ，结构不安全，此时需采取保温养护措施，提高混凝土稳定后的表面温度，减小最大综合温差。

由于实际混凝土最高温度值在２—５ｄ龄期时出现，故此时最容易出现内外温差超限情况，此后温差都较此时小。偏于安全的，所有时段的计算时仍然按２５℃温差取值。

７承台混凝土养护

７．１通水降温措施

（１）冷却水管使用前应进行压水试验，防止管道漏水、阻水，施工完毕后用淡水冲洗管道。（２）待混凝土浇筑到各层冷却水管标高后即开始通水，各层混凝土温升峰值过后，混凝土内部的温度小于４０℃，混凝土的内外温差小于２５℃。即可以停止通水。

（３）早期通水时，减缓流速，使其更好地吸收混凝土水化热。在浇筑４～７ｄ内可通过水阀控制逐步加大通水量，最大通水流量应大于２５Ｌ／ｍｉｎ。４４４

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（４）为了防止上层混凝土浇筑后下层混凝土温度回升，可采取二次通水冷却，通水时间根据测温结果而定，二次通水冷却降温速率不得大于１．５℃／ｄ。

（５）待通水冷却全部结束后，应采用同强度水泥浆或砂浆封堵冷却水管。

７．２覆盖保温措施

混凝土浇筑完毕后，应立即覆盖２层１０ｒａｍ厚的单向土工进行保湿、保温，在１５天的养护过程中应保持混凝土表面一直处于湿润状态，并防止表面温度变化过大，减少结构中心与表面的温度差，使结构中心与表面温度差始终控制在２５℃以下。

混凝土在降温阶段如遇气温突降天气，中心与表面温差大于２５。Ｃ或气温低于混凝土表面温度超过２０℃，必须对混凝土进行更加严格的外部保温。上表面可采用塑料薄膜加土工布覆盖，条件允许可蓄水养护，或搭设保温棚，使用热水养护。

８结语

本文主要在以下几方面采取措施来降低混凝土水化热：

（１）优化海工混凝土配合比，降低混凝土水化热；

（２）分层浇筑，减少降温难度；

（３）选用塑料管，因地制宜地采取海水冷却，降低施工难度；

（４）提前在较小规模的承台施工中试验，检验温控技术的效果，方案优化后再实施；．（５）精心组织施工，避免在高温季节旋工，降低混凝土入模温度，做好后期养护工作。

大体积混凝土结构的施工技术与措施直接关系到混凝土结构的使用性能，若不能采取恰当的施工措施，就很难保证施工质量，特别是海上施工条件下的大体积混凝土施工，更需要不断总结，探索出适合于海洋环境下的大体积混凝土温控及养护技术。

参考文献

［１］周水兴，何兆益，邹毅松等．路桥施工计算手册，［Ｍ］．北京：人民交通出版社．

［２］叶琳昌，沈义．大体积混凝土施工［Ｍ］．北京：中国建筑出版社．

［３】王铁梦．工程结构裂缝控制［Ｍ］．北京：中国建筑工业出版社，２００２．１５６—１８９．

［４］杨杰．钢筋混凝土结构裂缝的治理方法［Ｊ］．山西建筑，２００４（１）：１３－１４．

［５］丁大钧．现代混凝土结构学［Ｍ］．北京：中国建筑工业出版社，２０００．４４５

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/ku84.html