浅谈大体积混凝土无粉煤灰的施工工艺

关键词：大体积混凝土 无粉煤灰 混凝土施工 
一、工程概况:
摩洛哥布里格里格河谷斜拉桥桥长951.66m，主桥为3跨斜拉桥，其中主跨376m，两个边跨183m。引桥为（40.85+2×41.73+41.70+40.85）m的5跨预制T梁结构。P1#、P2#墩上塔柱高均为98m，下塔柱高度分别为100、87m。塔柱为钢筋混凝土结构，由4个支脚组成，在塔柱根部通过裙板连接在一起。塔柱与桥面板的连接通过预应力混凝土横梁来完成。
P1#墩承台为（30×25×5）m，共计3750m3，分三次浇筑完成（170cm+170cm+160cm），混凝土方量分别为1275 m3、1275 m3 、1200 m3。
二、施工准备工作:
大体积混凝土的施工技术要求比较高，特别在施工中要防止混凝土因水泥水化热引起的温度差产生温度应力裂缝。因此需要从材料选择上、技术措施等有关环节做好充分的准备工作，才能保证基础底板大体积混凝土顺利施工。
P1#墩承台混凝土原材料按照1300 m3混凝土进行储备，按照摩洛哥国家实验室提供配合比及原材料需求情况如下表：
P1#墩承台混凝土材料表
材料 水泥JPG45 山丘砂 机制砂 碎石 外加剂 水
每方用量
（kg/m3） 380 316 591 982 5.6 165
合计用量
（t） 494 354 850 1231 7 208
采用2台BT80混凝土输送泵浇筑混凝土，地泵设置在基坑顶施工场地内，泵管沿基坑边坡直接下至承台顶面，泵管端头接长软管。每台地泵配置3台8 m3混凝土罐车，共6台。
混凝土搅拌站生产效率按2分钟 1.2 m3/盘混凝土考虑，15分钟 8 m3/车，1座搅拌站每小时生产35 m3混凝土，混凝土浇筑速度按70 m3/h计，P1#墩承台混凝土浇筑一层共计需要18～20h。
1、 材料选择
本工程采用混凝土工厂拌制混凝土浇筑。对主要材料要求如下：
（1）水泥：考虑普通水泥水化热较高，特别是应用到大体积混凝土中，大量水泥水化热不易散发，在混凝土内部温度过高，与混凝土表面产生较大的温度差，便混凝土内部产生压应力，表面产生拉应力。当表面拉应力超过早期混凝土抗拉强度时就会产生温度裂缝，因此确定采用水化热比较低的普通硅酸盐水泥，标号为45#，通过掺加合适的外加剂可以改善混凝土的性能，提高混凝土的抗渗能力。
（2）粗骨料：采用碎石，粒径5-16mm。
（3）细骨料：采用机制砂。
（4）缓凝剂：由于混凝土中没有粉煤灰，导致混凝土水化热加快，初凝时间变短，采用外掺法按配合比及现场施工要求计算出每立方米混凝土所掺加缓凝剂用量。
（5）外加剂：按照配合比要求，每立方米混凝土5.6kg，外加剂可降低水化热峰值，对混凝土收缩有补偿功能，可提高混凝土的抗裂性。
2、混凝土配合比
（1）混凝土由搅拌站供应，因此要求混凝土搅拌站对混凝土及原材料的检验统一由外控试验室完成。
（2）混凝土配合比应按照摩洛哥国家实验室提供配合比。
（3）缓凝剂采用外掺法以满足施工的要求。
3、现场准备工作
（1）基础底板钢筋应分段尽快施工完毕，并进行隐蔽工程验收。
（2）将基础底板上表面标高抄测在模板、钢筋上，并作明显标记，供浇筑混凝土时找平用。
（3）浇筑混凝土时预埋的测温管提前准备好。
（4）项目经理部应与建设单位联系好施工用电，以保证混凝土振捣及施工照明用。
（5）管理人员、施工人员、后勤人员、保卫人员等昼夜排班，坚守岗位，各负其责，保证混凝土连续浇灌的顺利进行。
三、混凝土生产
（1）混凝土在混凝土工厂拌制，混凝土罐车运至现场，地泵传输至浇筑部位。
（2）混凝土工厂理论生产量为2×90 m?/h，实际混凝土生产量按2×35m?考虑。
（3）混凝土拌制前，应测定山丘砂、机制砂、骨料含水率，并根据测试结果和理论配合比调整材料用量，提出施工配合比。
（4）配置混凝土拌和物时，所使用的称料衡器应经过检验校正。水、水泥、沙石料、外加剂用量应准确到±2%。
（5）采取措施控制混凝土拌制温度。拌制混凝土时，应根据当时气温条件，尽量降低水泥、沙石料及水的温度，使混凝土的入模温度不超过32℃。
（6）承台一次浇筑混凝土方量约为1275m?，开盘前所有原材料均要经检验进场，施工时必须保证材料供给，不致影响混凝土连续浇筑，所有进场的原材料应有防雨措施。
（7）浇筑开始后，应紧凑、连续地进行，严禁中途停歇。
四、大体积混凝土施工
1、混凝土浇筑
承台混凝土由2座混凝土工厂供应，设计生产能力均为90m?/h，按每盘2min钟控制，实际每小时生产量为35m?/台。混凝土浇筑采用2台地泵进行浇筑。
为满足混凝土自由下落高度不超过1.5m的要求，在泵管端头接长软管。
浇筑按照水平分层、斜向分段的原则，增加散热面积，使混凝土部分热量充分散发到空气中，分层厚度控制在30cm左右，根据混凝土数量计算，浇筑一层混凝土用时为3.5～4h（包括装拆泵管），满足在初凝前浇筑第二层混凝土的条件。
混凝土振捣时，振捣棒要快插慢拔，并插入下层混凝土5～10cm，与侧板保持8～10cm的距离，避免振捣棒碰撞钢筋及其它预埋件。振捣棒移动距离应不超过振捣棒作用半径的1.5倍。混凝土入模后及时振捣，不能漏振、欠振或过振，振捣时间控制在20～30s左右，以表面开始泛浆，不再出现气泡为宜。振捣后的混凝土表面，不得出现明显的粉煤灰浮浆层。
在承台底层、面层、塔柱钢筋预埋区域等钢筋较密集部位，为保证混凝土的密实性，振捣间距可适当放小。
不能在模板内平拖振捣器以使混凝土长距离流动或运送混凝土。混凝土分区振捣，责任到人。
承台灌注过程中混凝土表面的泌水要及时排除，以免影响散热。
2、混凝土施工缝处理
__层混凝土浇筑完毕，混凝土初凝后将表面浮浆清除，使其有一定的粗糙感，以便在浇筑第二层混凝土时，再生剂可充分发挥作用。
__层承台混凝土强度达到2.5MPa后才能浇筑第二次混凝土。混凝土达到上述抗压强度的时间宜通过试验来确定。
依次浇筑承台三层混凝土。
第三层承台混凝土浇筑完毕，混凝土强度达2.5MPa后，将塔柱位置的混凝土凿毛，将承台预埋件上的浮浆清理干净。
3、混凝土标高的控制及收浆抹平
为保证承台顶面浇筑标高满足设计及规范要求，在浇筑第三层混凝土时采取以下措施控制浇筑标高：
（1）在模板上由测量人员统一放出标高，作为标高控制线。
（2）在承台顶层钢筋上焊接一些竖直的钢筋短柱，准备一些φ48×3mm的钢管，在沿钢管长度方向每隔2m左右焊接短套管，将套管套入钢筋短柱上，控制钢管的顶面标高与承台标高平齐，以此水平钢管顶面作为承台标高控制线，同时可以在钢管顶面搭设收浆平台，收浆时边退边取出钢管，并将钢管凹痕抹平。
（3）在第三层混凝土初凝前，对混凝土顶面进行二次振捣后采用收浆机在人工配合下将承台顶面收浆抹平两次。
4、混凝土质量检查
混凝土抗压强度试件应在混凝土浇筑地点随机抽样制作，取样试块至少为6个。
5、与塔座连接处处理
为保证塔柱与承台混凝土连接可靠，不出现裂纹及外观质量， 承台施工时在塔柱预埋钢筋内侧立模，浇筑10cm高塔柱。
6、混凝土养护
承台预计在3、4月份施工，采取黄麻布覆盖、洒水法进行养护或喷养护液。
__层混凝土：承台混凝土初凝后，表面用黄麻布覆盖洒水，或喷养护液。
在混凝土浇筑完成初凝后立即用帆布覆盖，以控制内外温差，防止出现裂纹。养护时间不得少于2天，或根据测温结果确定。
混凝土强度达到1.2MPa以前，不得在其上踩踏。
三层混凝土浇筑完成后，照此方式养护。
五、大体积混凝土温控措施
P1#墩承台属大体积混凝土结构，大体积混凝土由于水泥水化过程中产生的水化热，浇筑后48h～72h混凝土内部温度急剧上升引起混凝土膨胀变形，此时混凝土弹性模量很小，升温引起受基础约束的膨胀变形产生的压应力很小，但在日后温度逐渐降低混凝土收缩变形时，弹性模量比较大，降温引起受基础约束的变形会产生相当大的拉应力，当拉应力超过混凝土的抗拉强度时，就会产生温度裂缝。此外，在混凝土内部温度较高时，外部环境温度较低或气温骤降期间，内外温差过大在混凝土表面也会产生较大的拉应力而出现表面裂缝。
为防止混凝土出现有害裂缝，必须制定温度控制标准和措施，具体如下：
1、温度控制标准
在施工前，对承台施工制定温控标准：
混凝土温度控制的原则是： 
（1）控制混凝土浇筑温度；
（2）控制降温速率；
（3）降低混凝土中心和表面之间、新老混凝土之间的温差以及控制混凝土表面和气温之间的差值。
据本工程的实际情况，制定如下温控标准：
（1）混凝土浇筑温度≤32℃；
（2）混凝土最大内外温差≤25℃；
（3）养护过程中，气温与混凝土表面温度之差≤25℃。
（4）温峰过后混凝土缓慢降温，通过保温控制混凝土最大降温速率≤2.0℃／d。
2、温控措施
在承台大体积混凝土施工中，将从混凝土的原料材选择、配比设计以及混凝土的拌和、运输、浇筑、振捣到养护、保温等全过程实行有效监控，具体措施如下：
（1）混凝土原材料控制
①控制水泥温度：将粉仓罐用海绵包裹并不断通水，使水泥与外界隔热，水泥温度控制在55℃以下；
②控制拌合用水温度：在清水池内加冰块或采用冷水机，使得水温控制在15℃左右；
③控制砂石料温度：砂石料场用雨棚遮盖，配料机上设置遮阳棚。
（2）混凝土浇筑温度的控制
施工过程中控制混凝土的入模温度不超过32℃。在混凝土浇筑之前，通过测量水泥、砂、石、水的温度，可以估算浇筑温度。
控制混凝土浇筑温度的措施有：
①混凝土罐车用帆布包裹；
②混凝土罐车在运送混凝土之前洒水降温；
③尽量缩短混凝土在中途的运输时间，并避免暴晒；
④混凝土泵管用帆布覆盖，避免阳光直射。
⑤混凝土浇筑时间定在下午17点开始，至第二天上午12点之前结束。
六、主要管理措施
1、拌制混凝土的原材料均需进行检验，合格后方可使用。同时要注意各项原材料的温度，以保证混凝土的入模温度与理论计算基本相近。
2、在混凝土搅拌站设专人掺入外加剂，掺量要准确。
3、施工现场对混凝土要逐车进行检查，测定混凝土的坍落度和温度，检查混凝土量是否相符。同时严禁混凝土搅拌车在施工现场临时加水。
4、混凝土浇筑应连续进行，间歇时间不得超过3～5h，同时已浇筑的混凝土表面温度在未被新浇筑的混凝土覆盖前不得低于相关规定。
5、试验部门设专人负责测温及保养的管理工作，发现问题应及时向项目技术负责人汇报。
6、浇筑混凝土前应将基槽内的杂物清理干净。
7、加强混凝土试块制作及养护的管理，试块拆模后及时编号并送入标养室进行养护。