混凝土的夏季施工,多數(shù)施工單位不像冬季施工那樣作為一項專門課題予以重視。但隨著施工高速化、結(jié)構(gòu)大型化和建筑造型多樣化的發(fā)展,施工質(zhì)量和功能的要求也越來越高,加之無數(shù)經(jīng)驗教訓,促使人們對混凝土的夏季施工越來越重視。
江蘇宿遷京杭運河二號橋全長878.76m,凈-22+2×1.5m.主橋為三跨預應力混凝土連續(xù)梁,引橋為20m預應力空心板(附斷面圖1、2)。橋孔布置17×20m組合箱梁+(47+75+47)連續(xù)梁+18×20m組合箱梁。工期20個月,根據(jù)施工總體計劃,箱梁280片預制安排在1998年4~9月。正是夏季高溫季節(jié),6、7、8月份平均溫度超過25℃,最高氣溫超過37℃。為搞好二號橋組合箱梁預制質(zhì)量,必須對預制箱梁混凝土夏季施工質(zhì)量進行控制,為此制訂出相應控制原則和措施,以確保工程質(zhì)量。
1 混凝土夏季施工特點
夏季施工最顯著的特點是環(huán)境溫度高、相對濕度較小,這些對于新拌以及硬化后的混凝土除有利的一面外也產(chǎn)生許多不利影響:
1.1 在高溫下拌合和澆筑混凝土,水分蒸發(fā)快,諸多原因引起坍落度損失,難以保證所設計的坍落度,易降低混凝土的強度、抗?jié)B和耐久性。若摻用減水劑的混凝土,溫度高氣泡易揮發(fā),降低其含氣量,且變得不穩(wěn)定,空氣量難于控制,使混凝土坍落度的控制變得較為困難。
1.2 由于夏季溫度高,水泥水化反應加快,混凝土凝結(jié)較快,施工操作時間變短,容易因搗固不良造成蜂窩、麻面以及"冷縫"等質(zhì)量問題。
1.3 混凝土養(yǎng)生非常重要,如脫模后不能及時澆水養(yǎng)護,混凝土脫水將影響水化反應的正常進行,不僅降低強度,而且加大混凝土收縮,易出現(xiàn)干縮裂縫。
為此,針對混凝土夏季施工特點和諸多不利因素,應采取必要的防護措施,以保證混凝土的澆筑質(zhì)量。
2 混凝土夏季施工控制措施
炎熱夏季澆筑混凝土,易加速水化反應,對混凝土拌制、運送、澆搗都有不利的一面。因而需要采取有效控制措施,限制夏季混凝土出料溫度不得大于30℃,規(guī)定混凝土內(nèi)外溫差不超過20℃,來保證混凝土的澆筑質(zhì)量。
2.1 控制夏季混凝土最佳澆筑時間
嚴格規(guī)定夏季箱梁預制澆筑時間,放在每天早晨6點前和下午5點鐘以后,以此控制混凝土內(nèi)外溫差。
2.2 估算混凝土拌合料溫度,切實采取有效降溫措施
根據(jù)原料溫度推算拌合后混凝土的溫度可按下式進行:
T=〔STaWa+TcWc。玊tWt+TmWm〗
。烻Wa+Wc。玏t+Wm〕
式中:
T─混凝土拌合物的出料溫度(℃);
S─固體材料(水泥及骨料)的平均比熱,取
0.2;
Wa─骨料重量(kg);
Ta─骨料溫度(℃);
Wc─水泥重量(kg);
Tc─水泥溫度(℃);
Wt─骨料表面含水量(kg);
Tt─骨料表面水溫度(℃);
Tm─混凝土拌合用水量(kg);
Wm─混凝土拌合用水溫度(℃)。
上式估算出的溫度,未考慮水泥水化熱和攪拌過程中機械能轉(zhuǎn)化為熱能的影響,得出的溫度比實際出料溫度要低幾度。
由上式看出,要降低混凝土拌合料的溫度,首先應降低原材料的溫度,特別是降低比熱最大的水和用量最多的骨料的溫度。因此,所采取的措施是:一是規(guī)定夏季每天下午進行淘砂,沖洗石子,以利降低骨料溫度;二是混凝土攪拌用水,取用溫度低的深井水,達到有效的降低拌合料的溫度。
2.3 采取措施控制夏季施工混凝土坍落度
在夏季高溫條件下,混凝土的可操作性能有所降低,其中坍落度損失是比較明顯的。而引起坍落度損失原因雖多,但水分蒸發(fā)與長距離運輸造成坍落度損失是主要的。因二號橋箱梁預制場靠近拌合樓,則運輸中坍落度損失不是主要原因。如何降低拌合料及澆筑中的坍落度損失是其控制的主要措施:①現(xiàn)場監(jiān)理做到加強旁站,對現(xiàn)場混凝土配制、抖合過程、骨料計量增加檢測力度,根據(jù)砂、石含水量即時調(diào)整施工配合比;②縮短澆筑時間,使其坍落度損失不低于原坍落度的90%。在施工過程中不斷革新工藝技術(shù),改箱梁預制兩次澆筑(兩次立模)為外模、內(nèi)模同時立模連續(xù)澆筑,克服兩次澆筑停留時間長易產(chǎn)生冷縫問題,使其每片箱梁由原兩次澆筑需4~5小時,縮短到2~3小時澆筑完成;③是摻緩凝劑改善和易性,以利振搗密實。
2.4 防止混凝土裂縫的產(chǎn)生
夏季施工的混凝土出現(xiàn)裂縫的機會比較多,常見的有溫度裂縫、塑性收縮裂縫和干縮裂縫。
宿遷二號橋箱梁預制防止裂縫的措施是:
1 從提高混凝土內(nèi)在質(zhì)量著手。擇優(yōu)定點采購。粗骨料選用連云港大島山石子;水泥選用高品質(zhì)淮海525#普通硅酸鹽水泥;細骨料采用級配良好、質(zhì)地堅硬、顆粒潔凈的新沂中粗砂。同時嚴格控制砂石含泥量,改善砂石級配,盡量控制好坍落度、單位用水量、水灰比。
2 提高混凝土的密實度。嚴格控制按試配砂、石級配投料生產(chǎn),做到振搗工藝技術(shù)合理。在箱梁外模板上設置附著式振搗器,采用插入式振搗器與附著式振搗器相結(jié)合振搗方法,頂板用平板振搗器將梁頂澆平。保證混凝土質(zhì)地密實,提高了混凝土的極限抗拉強度,增強對裂縫開展的抵抗能力。
3 從改善溫度條件入手。盡量采用溫度低的混凝土和水化熱低的水泥,再者多向骨料堆灑水,進行蒸發(fā)冷卻骨料,以降低混凝土攪拌溫度,同時控制每層澆筑高度不超過30cm,既利振搗密度,又加快熱量散失,避免產(chǎn)生溫度裂縫。
25 加強混凝土養(yǎng)護工作
澆筑后立即用草墊護蓋適時灑水養(yǎng)護,避免曝曬,建立專人養(yǎng)護。二號橋監(jiān)理對箱梁預制養(yǎng)生控制方法:①先脫內(nèi)模從內(nèi)養(yǎng)護,而后再脫外模,即加快提高混凝土強度,又使混凝土構(gòu)件從內(nèi)冷卻。②做到前7天堅持灑水保持濕潤,經(jīng)常連續(xù)養(yǎng)護;并堅持按時段經(jīng)常養(yǎng)護;后14天內(nèi)做到間斷養(yǎng)生的三段養(yǎng)護法。使結(jié)構(gòu)逐漸干燥,這樣可以利用混凝土的徐變性能,對溫度及干縮應力起到"卸荷"作用,避免裂縫的發(fā)生。
3 夏季箱梁預制施工控制效果
宿遷運河二號橋箱梁預制中,監(jiān)理根據(jù)夏季混凝土施工特點和要求,加強對質(zhì)量監(jiān)控力度,把好工程質(zhì)量關:一是材料關,二是工序關,三是檢測關,四是中間交驗關。獲得了箱梁內(nèi)在質(zhì)量符合要求,混凝土強度符合規(guī)范規(guī)定,取得280片預制箱梁未產(chǎn)生"冷縫"、"塑性裂縫"和"干縮裂縫"的較好控制效果。
3.1 宿遷運河二號橋預制箱梁混凝土設計強度C50,監(jiān)理抽檢280片箱梁混凝土強度都在58.8~60.9MPa,而預制箱梁彈性模量設計值E=3.5×104MPa,監(jiān)理抽檢值一般在3.6×104~4.14×104MPa;外觀平整密實光潔,無砂眼氣泡裂紋。
3.2 經(jīng)江蘇省交通廳質(zhì)量監(jiān)督站1998年9月對二號橋工程質(zhì)量檢查評論是"柱、箱梁混凝土表面光潔,無砂眼、無漏漿、無氣泡、模板接縫平整".混凝土超聲回彈強度符合設計要求。
為測試預制箱梁混凝土密實度,監(jiān)理對預制箱梁進行壓水抽檢試驗。將箱梁底部排氣孔和兩頭皆封好,于1998年5月對N622~23等6片箱梁逐片進行24小時以上灌水試驗,結(jié)果箱梁腹板、底板均無滲水、陰水、漏水現(xiàn)象。
由于混凝土夏季施工存在很多困難和新問題,宿遷運河二號橋按夏季高溫施工等特點,進行具體分析,列出主要因素,實施了有效的控制,從而進行了一次有益的嘗試。