大体积混凝土承台施工温控技术分析

2019-12-19张文明

商品与质量 2019年26期

张文明

山西省公路局阳泉分局平定公路管理段山西平定 045200

对于大跨径桥梁结构而言，为了满足主缆索结构的可靠锚固要求，确保全桥和再发分布及传递合理可靠，必须浇筑大体积承台结构。在大体积桥梁承台结构浇筑过程中，由于混凝土一次性浇筑方量较大，导致混凝土水化反应的热量无法及时排出，大量水化热被集聚在大体积混凝土结构内部，形成较大的温度应力，如在施工过程中不能及时疏导混凝土水化热，必将引起不同程度的温度开裂，严重影响桥梁大体积承台结构的承载能力、抗变形刚度及密封性。因混凝土施工浇筑温度效应造成的结构开裂属于非荷载开裂，经总结工程结构开裂病害案例可知，在引起工程结构开裂病害的各种因素中，温度效应占比高达80%，是诱发大体积承台结构非荷载开裂的头号杀手。

1 大体积承台结构温度开裂病害分析

以大跨径桥梁结构大体积承台浇筑为研究对象，通过工程现场调查统计分析发现，温度裂缝普遍存在于大体积混凝土结构中；从微观层面分析，大体积温度开裂主要是由于温度变化梯度较大，在对应的约束条件下，内部集聚的温度能量无法自由释放，一旦集聚的温度应力超过约束条件限制，将在混凝土局部诱发温度开裂，随着温度开裂的不断推进，裂缝将逐步从微观裂缝发展到宏观裂缝。虽然混凝土结构属于带裂缝结构，部分局部微观裂缝不会影响大体积混凝土结构的正常服役，但温度裂缝不同于一般的微观裂缝，其后期发展周期较长，不容易控制，一旦控制措施不利将演变为影响结构整体性的宏观开裂[1]。

温度开裂将严重影响大体积混凝土结构的整体性和耐久性，尤其是在服役年限后期，温度裂缝将加速混凝土结构老化进程，缩短其使用寿命；且部分大体积混凝土属于隐蔽工程，后期处治施工难度较大，以大跨径桥梁结构承台为例，后期结构修补必须支设专用塔架和模板，养护投资巨大，且会影响桥梁的下部净空和桥面的正常通行。大体积混凝土结构在温度荷载作用下，将诱导局部出现严重程度不同的开裂病害，影响混凝土结构的整体刚度，出现严重的贯穿开裂病害时，将导致大体积混凝土结构截面效应下降，极端情况下将导致大体积混凝土刚度彻底失效，严重影响大体积承台结构的正常服役及使用。温度开裂的存在将影响结构的综合承载能力。混凝土内部不规则的温度应力和外荷载作用下的荷载应力耦合作用下将引起大体积混凝土结构的应力重分布，影响后期承载阶段的服役能力。大体积承台基底开裂一旦出现后，对全结构的影响无疑是致命的，严重影响结构的整体刚度水平，彻底改变大体积承台结构的应力分布形式，造成严重的局部结构破坏[2]。

2 大体积承台结构施工温控措施分析

2.1 大体积承台结构施工温控基础措施分析

对于大体积承台结构而言，建议使用基础处治措施和专项处治措施联合处治的模式。在基础控制措施中，应着重从以下几方面切入。首先，应控制浇筑混凝土材料的入模温度，在拌合前对拟拌合混凝土骨料进行冷水降温处理，拌合用水使用低温自来水，通过控制原材料温度实现源头温度控制，本处治技术适用于炎热夏季施工环境；再者，在夏季炎热天气条件下，混凝土材料使用封闭的灌装车辆运输，由于内部空间密闭，不利于热量散失，一旦运输距离较长，在运输过程中灌内温度快速上升到较高值，为了便于内部热量散失，加快内部热量的流动和扩散，建议使用灌体较大的运输车辆且填装体积不能超过罐体的2/3，下降炎热天气条件下应在罐体外壁包裹防辐射布，尽量隔绝外部光照，达到指定浇筑现场后，现场施工人员应使用冷水管冲刷罐体外壁，起到辅助降温的作用，冲刷过程中应保证罐体的密封性，防止外部冲刷用水渗透到罐体内部，影响混凝土材料的水灰比指标。此外，在浇筑过程中，应在保证浇筑及振动可靠的基础上加快施工进度和速率，尽量控制大体积混凝土结构浇筑对外暴露时间。由于混凝土浇筑阶段的温度上升速率较快，为了削减温度上升总量，应控制上升时间，进而应控制浇筑时长。大体积混凝土浇筑无法一次性浇筑完成的，应采用分层、分块同步浇筑，建议使用台阶浇筑法，将浇筑平面划分为多个子平面并按照台阶型依次浇筑，极大地削减单位面积内混凝土的暴露时间。最后，在外界环境温度较高的情况下，应采取浇筑覆盖同步进行的方式，浇筑振捣完成后，应及覆盖保温膜，阻断外部热量交换渠道，应合理确定覆盖时间，不能一味以加快覆盖速度而牺牲浇筑及振捣质量。施工现场环境允许的前提下，大体积混凝土分项工程浇筑施工应尽量安排在夜间或者阴天多云环境下进行[3]。

2.2 大体积承台结构施工温控专项措施分析

对于大体积混凝土结构而言，为了保证整体浇筑的连续性和可靠性，因根据对应浇筑体积大小进行浇筑块划分，子块大小和分块数量以具体的结构尺寸参数为基准；此外，分块浇筑还应兼顾大体积钢筋混凝土结构中钢筋骨架分布对分块的影响，分块边界不宜与钢筋骨架边缘齐平，层间浇筑时间间隔应控制在5d-7d，浇筑间歇应做好已浇筑混凝土结构的养生工作，已浇筑层的强度生成达到设计强度的90%以上后方可进行后一层的浇筑，现场浇筑过程中，为了保证现场浇筑质量，保证单层浇筑施工的连续性和可靠性，必须强化对浇筑现场施工的综合管理能力，实现浇筑全过程的合理安排和不同施工人员和机械之间的协调配合，建立成套、可靠的分块浇筑方案。此外，在温控重点位置应安装循环冷却水管，依靠水冷系统实现温度控制，冷却水管道应布设在固定支架上，保证水管内部通畅，保证水管在高压状态下的可靠性，防止出现水管内冷却水渗透影响混凝土水灰比。