某大橋承臺大體積混凝土施工方案-secret

1、1. 工程概況XX合同段大體積混凝土施工項目中，普通圓墩溫度控制采用常規(guī)控制措施，施工完成后及時覆蓋、灑水養(yǎng)生，其中較大體積混凝土施 工項目為XX大橋.洋中大橋承臺.主墩施工，其余各橋橋臺項目, 此項目施工中需進行特殊養(yǎng)生措施。2、大體積混凝土理論大體積混凝土是指最小斷而尺寸大于im以上的混凝土結(jié)構(gòu)，混凝內(nèi)部及表而的裂縫是影響結(jié)構(gòu)內(nèi)在及外觀質(zhì)量的最主要的原因，混 凝土裂縫的產(chǎn)生主要有以下兒個方面:2.1溫度應力產(chǎn)生的裂縫大體積混凝土結(jié)構(gòu)在澆筑初期，由于水泥水化過程中發(fā)岀的熱星，升 溫速度很快，混凝土內(nèi)部升溫值一般在57 d內(nèi)產(chǎn)生,5 d內(nèi)溫度可達到或接近最大溫升,此后趨于穩(wěn)定并開始降溫。但市于

2、混凝土導熱性 能差丿昆凝土內(nèi)部溫度聚集在結(jié)構(gòu)物內(nèi)長期不易散失，在早期水化熱溫 度迅速升高階段，由于混凝土內(nèi).外散熱條件不同，形成溫度梯度，表面 受拉，內(nèi)部受壓，當應力超過混凝土抗拉強度時,混凝土表而就產(chǎn)生裂 縫;在混凝土降溫階段，混凝土的溫差引起的變形加上混凝土的體積收 縮變形，受到外界條件的約束時,在結(jié)構(gòu)體中央斷面產(chǎn)生內(nèi)部拉應力，當該拉應力超過混凝土的抗拉強度時,整個混凝土截面就會 產(chǎn)生貫穿裂縫，這種裂縫對混凝土質(zhì)量.耐久性都將造成不良影響。2.2干縮應力引起的裂縫在結(jié)構(gòu)物混凝土拆模之后,由于結(jié)構(gòu)物表而失水造成溫度變化，而溫 度變化引起混凝土內(nèi)部各單元體之間相互約束,產(chǎn)生的應力為干縮應 力。

3、因為濕度傳導速率遠小于熱度傳導速率，所以它主要集中在混凝 土的表而附近。另外，如果混凝土不覆蓋，空氣中游離的C02會很容易 與混凝土表而附近的Ca(0H)2發(fā)生碳化反應而形成碳酸氫物。這兩種 因素引起的裂縫雖然不深不寬，對混凝土的內(nèi)在質(zhì)暈不產(chǎn)生影響，但裂 紋縱橫交錯，影響混凝土結(jié)構(gòu)外觀。23鋼筋施工技術(shù)不當引起的裂縫混凝土沿鋼筋方向出現(xiàn)剝落和細小裂縫，這種情況雖然不是溫度和溫差造成的，但同樣會在結(jié)構(gòu)物表面出現(xiàn)。首先是澆筑混凝土時 無工作平臺，施工人員直接觸動鋼筋，造成鋼筋局部變形，形成素混凝 土，混凝土的抗拉能力下降,于是很容易出現(xiàn)無規(guī)則交叉混凝土裂紋;其次是鋼筋保護層偏小昆凝土極易被碳化,從

4、而引起鋼筋被銹蝕，而 鋼筋生銹是一個體積增大的過程,這種效應使鋼筋外圍混凝土產(chǎn)生相 當大的拉應力，誘發(fā)了沿鋼筋方向的裂縫;第三是鋼筋間距對裂縫的影 響，鋼筋間距偏大/吏得鋼筋與混凝土粘結(jié)力過小，不能通過粘結(jié)力將 拉力擴散到混凝土中去，不能有效地約束混凝土的回縮或體積變化。根據(jù)施工實踐，上述三種因素引起的裂縫均有不同程度的發(fā)生，其中 溫差造成的裂縫危害最大。3. 大體積混凝土施工質(zhì)量控制措施XX大橋承臺(選擇XX大橋承臺作為代表性承臺)及墩身實體均屬大體積混凝土結(jié)構(gòu)。因此，必須采取相應的技術(shù)措施妥善處理溫度差 值，合理解決溫度應力，避免出現(xiàn)裂縫。3.1降低水泥水化熱水泥品種選定。水泥水化熱主要取

5、決于水泥的礦物組成、用量和放熱速率,因此應 選擇低中熱水泥。水泥水化熱主要來自水泥礦物中的C3S和CsA,在大 體積混凝土中，應優(yōu)先考慮采用GS和GA含量低的水泥。3丄2減少水泥的用星。在確定混凝土強度及坍落度的情況下，宜用大粒徑骨料、合理的集 料級配，通過摻粉煤灰、減水劑來減少水泥用暈,3.2降低入模溫度入模溫度是指混凝土從拌和.運輸至入模時的溫度，降低入模溫度 的措施主要是對原材料進行預冷?？刹捎美鋮s拌和水如深井水或摻加 冰屑直接對混凝土進行降溫，但rtr 丁水在混凝土中所占熱容量的百分 比不大，因此單憑冷卻水不能完全有效地降低混凝土的入模溫度，還需 對粗骨料.水泥進行處理。夏季施工時，應

6、對粗細骨料進行搭棚遮陽, 防止陽光直射而引起溫升，水泥一般不作預冷，盡量不要使用剛出廠的 水泥。此外，環(huán)境氣溫對混凝土的預冷效果影響較大，入模溫度應控制 在比環(huán)境溫度高約5 °C左右。夏季最好選擇在夜間施工。33其它骨料及添加劑的選用33.1粗骨料：采用碎石，粒徑525mrTb嚴格控制含泥量。選用夕掙17再*築龍網(wǎng)粒徑較大.級配良好的石子配制的混凝土，和易性較好，抗壓強度較 高，同時可以減少用水量及水泥用量，從而使水泥水化熱減少，降低 混凝土溫升。332細骨料：采用中砂，平均粒徑大于0.5mm,含泥量不大于5%。選用平均粒徑較大的中.粗砂拌制的混凝土比采用細砂拌制的混凝土 可減少用水

7、量W%左右，同時相應減少水泥用量，使水泥水化熱減少, 降低混凝土溫升，并可減少混凝土收縮。33粉煤灰：由于混凝土的澆筑方式為泵送，為了改善混凝土的和易性便于泵送，考慮摻加適量的粉煤灰。粉煤灰對水化熱、改善混凝 土和易性有利，但摻加粉煤灰的混凝土早期極限抗拉值均有所降低, 對混凝土抗?jié)B抗裂不利，因此粉煤灰的摻量控制在W%以內(nèi)。334外加劑：采用減水劑，減水劑可降低水化熱峰值，對混凝土收縮有補償功能，可提高混凝土的抗裂性。3.4適量填充毛石降低水化熱342降熱理論水化熱是水泥在水化過程中放岀來的熱，減少水泥用量就可以降低 水化熱。水泥是混凝土中的膠凝材料，將骨料膠結(jié)形成整體。在大體 積混凝土中填充

8、毛石，增大了骨料所占體積，同時也增大了骨料粒徑, 使骨料表而積減小，因此保證一定厚度潤滑層所需的水泥漿數(shù)量也相 應減少，從而使水泥用量相應減少了，因此水化熱也相應降低了。此 外，毛石溫度與大氣溫度相近，根據(jù)熱平衡原理，毛石本身也可吸收部分熱量，對降低水化熱也是有利的。斗築龍網(wǎng)342填充毛石對混凝土強度的影響zhuiongxom混凝土強度受水泥的影響主要是水泥標號和水灰比這兩個因素。雖 然，在大體積混凝土中填充毛石減少了水泥用量，但對混凝土中水灰 比的影響卻是很小。填充毛石數(shù)量控制在10%體積比之內(nèi)，對底板混 凝土中水灰比的影響很小，因此不會使混凝土的強度有所降低。毛石 強度大于C20混凝土強度

9、的3倍，保證了混凝土的強度。而且，由于混 凝土中水泥砂漿的彈性模量一般在E二(1.51.6) xlOMPa,而毛石則 為£= (8-10) xlOMPao由此可見，在水泥標號一定、水灰比基本不變的前提下，增加混凝土內(nèi)粗骨料(毛石)含量可提高混凝土的彈性 模量。不可否認，粗骨料中常含有一些有害雜質(zhì)，如粘土.淤泥、細屑.硫化物和有機雜質(zhì)。但在混凝土澆注過程中，只要嚴格把好質(zhì)量關(guān), 不讓這些雜質(zhì)混入混凝土內(nèi)，即可保證混凝土的強度不會因此受到影 響。3.5控制鋼筋施工不當引起的裂縫在施工時,一定要搭設工作平臺，避免人員、機械對鋼筋的擾動;要在 鋼筋網(wǎng)之間增加橫向、豎向支焊接成鋼筋骨架，增加鋼

10、筋骨架的剛 度和穩(wěn)定性，以保證鋼筋位置的準確。3.6拆模時間的控制新澆混凝土在早期溫度上升時,產(chǎn)生的膨脹變形受到約束而形成壓 應力，此時混凝土彈性模量小，徐變和應力松弛度大/吏混凝土與下層 連接不牢固，因而壓應力較小;當溫度下降時，則產(chǎn)生較大的拉應力，若超過混凝土的抗拉強度，所澆混凝土會岀現(xiàn)垂直裂縫。因溫升達到最 大值一般在3d以上,故拆模時間要控制在3d以內(nèi),以防拆模時降溫造成 更大的溫度應力。3.7養(yǎng)護方法對于大體積混凝土,一般采用通水冷卻、蓄水養(yǎng)生、保溫養(yǎng)護等措 施，對于承臺結(jié)構(gòu)較易實現(xiàn)，但由于墩身較高，前兩種養(yǎng)護均比較困難, 因此墩身應采用表面全保溫養(yǎng)護法，即利用保溫材料提高新澆筑的混

11、 凝土表而和四周溫度，減少混凝土的內(nèi)外溫差。在進入4月份后，早晚環(huán)境溫差較大，而鋼模板導熱系數(shù)較大,加上鋼 模的厚度薄，溫差超過了臨界值，應根據(jù)測溫情況在模板四周包覆篷布, 以保證混凝土內(nèi)外溫差，將混凝土表而和模板外側(cè)溫差控制在10 °C左右。拆模后，先在混凝土表面鋪一層塑料薄膜，外面再包一層棚布，通 過溫度監(jiān)測，混凝土內(nèi)外溫差均控制在25°C范圍之內(nèi)，在混凝土后期拆 除保溫材料后，還應對混凝土表而覆蓋塑料薄膜，防止因干縮、碳化等 原因引起混凝土開裂。4大體積混凝土施工41現(xiàn)場準備工作(1)基礎(chǔ)清理完畢，底層鋼筋施工完畢，并進行隱蔽工程驗收。.模板支立拼裝完畢，驗收合格。、

12、將混凝土表面標高抄測在模板上，并作明顯標記，供澆筑混凝 土時找平用。、澆筑混凝土時預埋的換熱管、操作平臺及保溫所需的麻片等應戦ffzff提前搭設或準備好。、項目經(jīng)理部應與供電單位聯(lián)系好施工用電，并事先鋪設線路,以保證用電機械及施工照明用。（6）、管理人員、施工人員、后勤人員等晝夜排班，堅守崗位，各負其責，保證混凝土連續(xù)澆灌的順利進行。4.2施工機械配置大體積混凝土施工機具配置表序號機具名稱型號數(shù)量備注1攪拌站1000 型22罐車6m53混凝土輸送 泵1備用4振動棒50mm6備用2臺5鐵鍬843施工人員配備大體積混凝土每班施工人員配置表序 號工種人數(shù)備注1混凝土工12混凝土振搗、攤鋪2管路工8混

13、凝土輸送管路改移3罐車司機24攪拌站司機25投料手6水泥、外加劑投放6地泵司機27生產(chǎn)副經(jīng)理1班組協(xié)調(diào)8領(lǐng)工員29技術(shù)員110安質(zhì)檢員1合計374.4混凝土澆筑混凝土澆筑采用薄層連續(xù)澆筑，每層澆筑厚度不應超過500mm,澆筑完一層后再返進行下一層的澆筑，在混凝土不初凝的前提下,盡量延長每層混凝土的表而與大氣的接觸時間，使混凝土的水化熱在澆筑時散發(fā)。(1)、混凝土釆用集中攪拌站所產(chǎn)混凝土用混凝土運輸車運到現(xiàn)場澆筑。一混凝土澆筑應連續(xù)進行，間歇時間不得超過4h,如遇特殊情況，混凝土在4h仍不能連續(xù)澆筑時，需釆取應急措施。即在己澆筑的混凝土表而上插短插筋，長度0.5米，間距0.5m,呈梅花形布置。、

14、由于混凝土坍落度比較大，會在表而鋼筋下部產(chǎn)生水分，或在表層鋼筋上部的混凝土產(chǎn)生細小裂縫。為了防止岀現(xiàn)這種裂縫，在混凝土初凝前和混凝土預沉后采取二次抹面壓實措施。.混凝土振搗 、振搗時間要正確把握，時間過短，混凝土難以密實，時間過長,影響生產(chǎn)效率并容易岀現(xiàn)離析、分層現(xiàn)象。在一個部位不應少于10S,一般由以下現(xiàn)象判斷:粗細骨料不再下沉;b>水泥漿己翻上表ffi；C、被振部位己大致水平;d、混凝土中氣泡不再上冒。 、振搗棒振搗時要快插慢抽，兩次插入間距控制在50cm左右, 插入深度在1.25倍棒長。 、振搗時避免直接振動鋼筋.模板、預埋件。 、混凝土坍落度大時，采用高頻振動棒（W000次/mi

15、n）；石子 粒徑大時，采用低頻振動棒（3000次/min）。4.5混凝土養(yǎng)護（1）、混凝土灌注完成后，立即將散熱管里注滿水;.混凝土灌注完W小時后，承臺立即拆除模板加固支撐，并用 厚薄膜將補塊側(cè)面包起來，墩身模板不拆除，但需用厚篷布包裹，做 好保溫;、混凝土初凝后（3小時左右），必須對混凝土表面進行灑水濕 潤，以防止混凝土干裂，模板拆除后，為保證蓄水，采用粘土將混凝 土頂而四周沿邊壘起30cm高;、及時用草袋對混凝土表而進行覆蓋;.覆蓋草袋后，在混凝土表面蓄水25cm并用水管插入散熱管 底部，對散熱管進行換水。、為保證混凝土頂面上蓄水溫度盡a高，除孔內(nèi)換水外，禁止將 涼水直接放入;（7）、混凝

16、土養(yǎng)護必須定每班2人24小時不間斷養(yǎng)護;.養(yǎng)護時間不少于12天;、技術(shù)對養(yǎng)護溫度跟班進行測量，并做好詳細記錄。5.降溫工藝選擇（按雙層冷卻管進行簡算）5.1水平循環(huán)冷卻水管降溫法XX大橋左4#墩承臺擬采用循環(huán)散熱法，釆用雙循環(huán)散熱體系,兩個出水口、兩個進水孔，釆用雙層冷卻管進行降溫，冷卻管間距1.2mo5.1_1溫升計算依據(jù)溫升是指在塊體四周沒有任何散熱條件，沒有任何熱耗的情況下，水泥與水化合后的水化熱全部轉(zhuǎn)化為溫升后的最高溫度為混 凝土的最終絕熱溫升，應按下列公式計算:WQTn=-CY式中Tn-混凝土的最終絕熱溫升值W每n?混凝土的水泥用量（Kg/n?）,取347Kg/m3Q一每Kg水泥的水

17、化熱量（KJ/Kg）,取377KJ/KgC一混凝土比熱(KJ/KgK),取 0.96 KJ/(Kg-K)Y混凝土的容重（Kg/n?）,取2390Kg/n?影響混凝土內(nèi)部溫度因素很多，一般以混凝土的澆筑溫度.水泥水 化熱的溫升、自然散熱的降溫三者因素綜合考慮求得內(nèi)部溫度。在假定沒有散熱的情況下，混凝土絕熱溫升與時間（d）的關(guān)系可按下列經(jīng)驗公式計算:WQT（t）=（：!"）二 Tna emt）CY式中T（t）-在t齡期時混凝土的絕熱溫升（°C）e常數(shù)，為27：18 t齡期（d） m隨混凝土澆筑溫度而異，按表1選用?；炷翝仓?度（°C）51015202530m 值(

18、”d)0.29030.340360.30.4518028405計算水泥水化熱溫升時的m值表1混凝土結(jié)構(gòu)的厚度愈厚，水化熱溫升階段就愈長，并和外界氣溫有關(guān)?；炷羶?nèi)部溫度，應按下式計算:Tmax=Tj+T(t)£式中Tmax混凝土內(nèi)部中心溫度（°C）Tj混凝土澆筑溫度（C ）取25°C £一混凝土結(jié)構(gòu)的溫降系數(shù)，按表2選用。齡期（d）1369121518212427£值0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.60797877706051423530溫降系數(shù)£值表25.1.2具體計算齡期分別取眞3、6、9、12、15天:夕掙17WQ347

19、X377(1)T1)= 一一(l-e)=0.96X2390Tmax(i)=Tj+T(i)£(i)=25+18.17X0.60=35.90(C)X 2718°384")“8i7(°C)WQ347X377T(3)=3)=39OO(°C)C Y0.96X2390Tmax(3)=Tj+T(3)$3=25+39.0 X 0.79=55.812(C)X (1-2.718-0 384 冥WQ347X377T(6)= em)=X(：1-2.71&°384X6)=5i.33(°C)C Y0.96X2390Tmax(6)=Tj+T(6)

20、£心=25+51.33 X078=6504C)WQ347X377T(9)=(l-e-')=X(：1-2.728°384X9)=55 23C)C Y0.96X2390Tmax(9i=Tj+T(9)£(9)=25+55.23 X077=6753(°C)WQ347X377(5)T(12)=-12)=56.469)X (1-2.718-0 384 XWQ C 丫0.96X2390Tmax(i2)=Tj+T(i2)£(i2)=25+56.46X 070=6452(*C)347X377T(15)=(l-e-"'')=X(：

21、1-2.728O384X15)=56.83(°C)C Y0.96X2390Tmax(二Tj+T(均 £15 嚴25+56.83 X060=5910C)以上結(jié)果可以看出：混凝土內(nèi)部最高溫度岀現(xiàn)在第9天左右,之前為溫度上升階段，之后為溫度下降階段。實際混凝土自身還會散熱，計算偏于安全。5.13水平循環(huán)換熱水管降溫法的應用、水平循環(huán)換熱水管的制作和安裝取普通薄壁鋼管（48X035mm）,按L2m間距（大于混凝土厚度0.2m）平行布置2層，每層冷卻管相鄰管之間間距1.0米。管體綁 扎在鋼筋片上。澆筑前，為防止混凝土等異物進入水管，在管的進、 岀水口加上管帽。冷卻管布置見附圖:、降溫

22、方法兩個進水口用兩個水泵循環(huán)送入河水，通過水循環(huán)帶走承臺內(nèi)部混 凝土水化熱，循環(huán)水保持15天。4、水平循環(huán)換熱水管降溫法的熱工計算由于混凝土水化熱升溫根據(jù)齡期不同，溫度變化大多在6070C 之間，因此按平均水溫65C計算。木承臺循環(huán)水釆用抽自沖溝流水，水溫較低，因此估算冷卻水管進 水平均水溫15°C,在熱交換過程中設水管全長L范圍內(nèi)混凝土平均 溫度一至，其計算公式如下:0 'm= 0 W+X ( 0 p.QW) +X1()mO'm :水管全長L范圍內(nèi)混凝土平均溫度;0 W：冷卻水初溫取12C；Op：混凝土的澆注溫度取25C；0 m：混凝土的最升溫值;X：各齡期水管冷卻

23、系數(shù);2、估算3d, 6d, 9dt 15d混凝土平均溫升和冷卻水管出口水溫。混凝土導熱系數(shù)X =7.7456 kJ/m h °C混凝土比熱c=0.96 kJ/m kg C水的比熱cw=0.96 kJ/m kg C水的單位體積重P w=1000kg/ m3冷卻水的流量（每根冷卻管）qw=1.6 mVh(暫定)冷卻水管平而平行布置，冷卻水管采用內(nèi)徑445mm的鍍鋅鋼管，單層冷卻管長度L=90m 采用2層布置經(jīng)計算混凝土絕熱溫升0 0 =67.53°C水泥水化熱m=0384(L/d)=0.016(L/h)£=入L/(Cw P w qw)=7.7456X90/(4.19

24、X 1000X1.6)=0.104a f=a Iogl00/log(b/c)式中a導溫系數(shù)00035mMiB/C =1加.0445 X 0.5=53.93B：水管層距C：水管半徑循環(huán)水等效導溫系數(shù):a f =a logl00/log(B/C)=0.0035 X Iogl00/log(53.93)= 0.004(mh)b =0.922查表T(d)afX T X2§b2b=09XY62.710.520.42594.060.350308219.470.070.05計算混凝土升溫3.0 m= 0 W+X (0 pQW) +X1 0 0根據(jù)公式X=O, XI按上表，0 0混凝土最終絕熱升溫值，

25、分別計算不同齡期冷卻水管冷卻后混凝土溫度及水管內(nèi)水上升溫度。所以當t=6天:混凝土平均溫度上升值為67.53X0.52=35.120 （相當于降溫6753-3542=3241°(：,此時內(nèi)外溫差=3512°C);冷卻水平均溫度上升值為：67.53X0425=287C。T =9 天:混凝土平均溫度上升值為67.53X035=23.630 （相當于降溫6753-2363=439°C,此時內(nèi)外溫差=23.63°C;冷卻水平均溫度上升值為：67.53X0308=2080C因此在冷卻水循環(huán)9天后即可不進行循環(huán)了。同理，三層冷卻管肯定滿足現(xiàn)場施工需要5.2垂直降溫法（備選施工工藝）在大體積混凝土施丄中，垂直換熱水管降溫法是控制混凝土內(nèi)外溫差的一項有效的施丄措施，相比照預埋循環(huán)冷卻水管的方法存 在諸多優(yōu)點：循環(huán)冷卻水管降溫不均勻，且在進口與出口效果相差較大；循環(huán)冷卻水管無法灌入細石混凝土；另外，垂直換熱水管還可以 起到架立鋼筋的作用；換出的熱水可以用做混凝土養(yǎng)生，并能提高混 凝土外部溫度。521溫升計算依據(jù)（同5.1.1計算）522具體計算（同5.1.2計算）523垂直換熱水管降溫法的應用（1）垂直換熱水管的制作和安裝取普通薄壁