厦漳跨海大桥大体积混凝土施工温控技术

2011年第01期总第151期

福????建????建????筑

FujianArchitecture&Construction

No01??2011Vol??151

厦漳跨海大桥大体积混凝土施工温控技术

程立平

(福建省交通建设质量安全监督局??350001)

摘??要:本文以厦漳跨海大桥承台大体积温控施工为实例,阐述了大体积混凝土施工温控关键技术,对大体积承台施工有较好的借鉴意义。

关键词:承台??大体积??温控??措施

中图分类号:U445????????????文献标识码:A????????????文章编号:1004-6135(2011)01-0061-04

ThetemperaturecontrolforbigvolumeconcreteofXiamen-Zhangzhouchannelbridge

ChengLiping

(FujianProvincialCommunicationsInfrastructureEngineeringQualitySupervisionandTestStation??350001)

Abstract:thisarticleisbaseonThetemperaturecontrolforbigvolumeconcreteofXiamen-ZhangzhouChannelbridge,Itintro??

ducekey-technologyforbigvolumeconcrete,itcanofferreferencetoconstructforbigvolumeconcrete

Keywords:Platform??Bigvolumeconcrete??Temperaturecontrol??Step????http:///
一、工程概况

厦漳跨海大桥工程起于厦门马青路院前处,止于漳州龙海市后宅处。路线全长9??333km,其中桥梁长度8??555km,北汊桥梁长6??69km,南汊桥梁长1??865km,

北汊北引桥桥型布置为(4??50)??4+(5??50)??2+10预应力混凝土现浇连续箱梁;北汊主桥桥型布置为95+230+780+230+95双塔双索面钢箱梁斜拉桥;北汊南引桥桥型布置为(6??67??7m)??2+(5??70m)??4+(6??50m)??5+3??50m+2??35m+20m预应力混凝土连续箱梁,桥梁总长4200m;南汊北引桥桥型布置为(4??45)??4+3??45+4??45预应力混凝土连续箱梁;南汊主桥桥型布置为135+300+135双塔双索面

下:

混凝土劈裂抗拉强度参考值按经验取值,物理热学参数根30+4??30预应力混凝土连续箱梁。

厦漳跨海大桥北汊主桥承台为长42m??宽29m??高6??5m,采用C40海工混凝土,共计7827m3,分两次浇注完成,施工时期为6月中旬,气温为24~35??,天气炎热,浇筑温度较难控制。且风力较大,易带走混凝土表面的水分,造成塑性开裂,大体积混凝土温度控制尤为重要。

二、承台大体积混凝土温度应力仿真计算

1、设计资料

承台混凝土配合比设计见表1,所用原材料类别及性能如

组合梁斜拉桥;南汊南引桥桥型布置为2??40+60+40+2??据配合比进行计算并参考经验值,见表2、表3:

表1??承台C40混凝土配合比(kg/m3)

水泥

闽福P??O52??552??5

165

粉煤灰I级益材灰

135

矿渣禾强S95111

砂闽江中砂738

碎石延昌碎石1062

135??4水

减水剂科之杰3??6

12阻锈剂

表2??C40混凝土劈裂抗拉强度参考值(MPa)

龄期(d)C40混凝土

31??4

72??4

283??5

603??8

表3??C40混凝土物理热学参数

物理热学参数C40混凝土

最终弹模MPa4??2??104

热胀系数1/??8??0??10-6

导热系数kJ/(m??d????)

264

比热kJ/kg????

1??0

绝热温升

??44??0

????计算时考虑徐变对混凝土应力的影响,混凝土的徐变取值

作者简介:程立平,男,1968年2月出生,高级工程师,长期从事公路工

程建设,研究方向:路桥。

收稿日期:2011-01-07

按经验数值模型,如下式所示:

C(t,??)=C1(1+9.20??-0.45)(1-e-0.30(t-??))+C2(1+1??70??-0.45)(1-e-0.005(t-??)

式中:C1=0??23/E2,C2=0??52/E2,E2为最终弹模。

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2、仿真计算

(1)模型参数

1)主塔承台为矩形,根据结构对称性,取承台混凝土1/4进行温度应力计算,计算模型网格剖分图见图1

。

持冷却水的正常运转,增强混凝土升温期的降温效果,同时加强其上表面的保温保湿养护;??承台7d及其之后的最小抗裂安全系数为1??50,安全系数较高(>1??3),抗开裂能力较强,但第一层混凝土7d左右与封底混凝土交界处出现应力集中点,此阶段需着重加强此位置的保温保湿养护。需根据工况采取科学而有效的温控措施,严格控制内表温差,特别是做好保温和保湿养护工作,以避免主塔承台混凝土出现有害温度裂缝。

3、温度控制标准根据计算结果,在施工期内为保证承台不出现有害温度裂缝,采取如下温控标准:

1)浇注温度??28??;

2)内部最高温度??70??;

3)混凝土最大内表温差??25??;

4)蓄水养护过程中,混凝土表面养护水温度与混凝土表面

图1??承台1/4块有限元剖分图

2)主塔承台混凝土受水下C25封底混凝土及桩基约束,桩基混凝土为水下C35。

3)主塔承台侧面采用钢板桩围堰施工,其等效保温系数取为1840kJ/(m2??d????),混凝土表面散热系数取为1200kJ/(m2??d????)。

4)计算时考虑冷却水管降温效果。

5)温度及温度应力计算从混凝土浇筑开始,模拟之后半年的温度应力发展。

(2)计算结果及分析

承台混凝土浇筑温度按不超过28??计算。在以上设定条件下,承台第一层内部最高温度计算值为67??1??,第二层内部最高温度计算值为69??7??,温峰出现时间约为浇筑后第2~3天。承台内部最高温度包络图见图2;应力计算结果见表4

。

温度之差??15??;

5)通水冷却过程中,冷却水管入水口水温与出水口水温之差??15??;

6)温峰过后混凝土缓慢降温,通过保温控制砼最大降温速率??2??5??/d。

三、承台大体积混凝土温控措施

1、优化混凝土配合比,降低水化热温升

1)选用低水化热的胶凝材料体系,采取"双掺"技术,控制水泥用量,减少水化热。

2)选用优质聚羧酸类缓凝高效减水剂:在保持混凝土工作性能的同时,减少水胶比,降低混凝土温升,减小收缩,提高混凝土抗拉强度。此外,通过较长的缓凝时间使其利于混凝土自然散热,避免早期热裂缝的出现。

3)掺加优质引气剂:控制砼含气量在4%左右,改善混凝土和易性、均质性,提高砼变形性能和抗开裂性能。4)选用级配良好、低热膨胀系数、低吸水率的粗集料,减小混凝土的收缩变形。

5)用低流动性混凝土:在满足施工的前提下,尽可能使用坍落度相对较低的混凝土,有利于减少混凝土用水量,降低温升、减少干缩,提高抗开裂性能。

2、加强混凝土入模温度控制(??28??)

图2??承台最高温度包络图(单位:??)

1)提前备料,特别是粉料(水泥、粉煤灰、矿粉),通过在厂内专仓贮存15天以上,控制到场温度在50??左右。

2)在拌和用水中加入冰块,控制搅拌用水水温在15??左右,并在拌和料(在皮带运输机上)中加入冰渣。

3)为粗、细集料搭设遮阳棚,并对粗骨料实施冷水降温。4)在大体积混凝土浇注时,对到达浇注现场的混凝土进行入模温度测量控制。

3、冷却水管布置

1)冷却水管在第一层承台中布置3层,第二层布置4层,层间距为70cm,管距为80~100cm。冷却水管采用??32钢管,多级高压泵供水,升温时段通水流速??0??65m/s,流量??25L/min;混凝土浇筑到冷却水管标高后开始通水至内部最高温度降到45??以下停止通冷却水。

2)对循环水采用冰块降温,提高冷却效果,控制进、出水口温差??15??,降温阶段降温速率??5??。、表4??承台混凝土温度应力场计算结果

龄期第一层应力(MPa)第二层应力(MPa)最小安全系数

3d1??111??141??23

7d1??511??041??59

28d2??301??451??52

半年2??441??421??56

????从图2可以看出承台各层混凝土内部温度较高、散热较

慢,应密化承台中间部位冷却水管排布,加强内部通冷却水,注意表面保温。

根据表4温度应力计算结果,对不同浇注层、不同龄期、不同抗开裂能力的混凝土采取不同的温控要求:??承台第http:///
一、二层3d抗裂安全系数分别为1??26、1??23,早期安全系数均较低(<1??3),抗开裂能力不足,各浇注层早龄期需采取较严苛的温,

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6、混凝土温控施工现场监测

为做到信息化施工,真实反映各层混凝土的温控效果,以便出现异常情况及时采取有效措施,在承台混凝土中布设温度测点,测点布置图见图6。

图3??

拌和水加冰

图6??承台温度测点布置示意图

(1)监测仪器及元件

温度监测仪采用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。

温度传感器的主要技术性能:??测温范围:-50??~+150??;??工作误差:??0??5??;??分辨率:0??1??;??平均灵敏度:-2??1mV/??。

图4??

拌和料加冰渣

图5??承台冷却水管埋设图

承台浇筑时分为4个区15个点使用泵车和溜槽均匀布料,通过溜槽及泵车合理调配,确保布料均匀。当混凝土每覆

盖一层冷却水管时即开始对该层冷却水管进行通水,通水流量控制在一半左右,防止混凝土因水泥水化放热升温过快,同时防止振捣过程中管内水压过大而发生漏水;混凝土浇筑完成后,冷却水即通到最大水流量(??25L/min),尽量削减混凝土温峰。

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5、养护

该承台处于海面大风速环境下,为防止表面混凝土失水造成干缩裂缝,混凝土初凝后表面立即蓄水30cm养护;承台侧壁采用钢模板贴透水模板布待模养护。养护用水均使用冷却水管出来的温水,减小内外混凝土温差。承台混凝土养护时间为7天,在此期间,保证了混凝土内表温差及气温与混凝土表

图7??冷却水管安装

(2)现场观测

1)监测元件的埋设

参照??混凝土大坝安全监测技术规范??(SDJ336-89),并根据桥梁大体积混凝土的特点加以改进,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,

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2)现场监测要求

在监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、混凝土浇注温度等。

各项测试项目在混凝土浇注后立即进行,连续不断。混凝土的温度监测,峰值出现以前每2小时一次,峰值出现后每4小时一次,持续5天,然后转入每天测2次,直到温度变化基本稳定。

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