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无关内容:
提出了降低混凝土温度应力、防止混凝土产生裂缝的施工控制措施, 以及在构造设计上对大体积混凝土应采取的防裂措施,供大家参考关键词:桥梁工程;大体积混凝土;水化热;裂缝 1. 前言 随着桥梁技术的突飞猛进,大体积混凝土在桥梁结构中应用的越来越多
我国普通混凝土配合比设计规范规定:混凝土结构物中实体最小尺寸不小于1 m的部位所用的混凝土即为大体积混凝土;美国则规定为:任何现浇混凝土,只要有可能产生温度影响的混凝土均称为大体积混凝土
目前,国内外对机械荷载引起的开裂问题研究得较为透彻
而对温度荷载引起得有关裂缝的研究尚不充分
我们应对此加以重视,防止危害结构的裂缝产生
另外对于大体积混凝土内温度应力与裂缝控制也多集中在水利工程中的大坝、高层建筑的深基础底板
而对于桥梁中大体积混凝土的裂缝的研究并未得到足够的重视
2. 大体积混凝土裂缝产生的主要原因 大体积混凝土结构裂缝的发生是由多种因素引起的,各类裂缝产生的主要影响因素如下: 2.1 水泥水化热的影响 水泥水化过程中放出大量的热,且主要集中在浇筑后的7d左右,一般每克水泥可以放出500J左右的热量,如果以水泥用量350kg/m ~550kg/m3来计算,每立方米混凝土将释放出17 500KJ~27 500的热量,从而使混凝土内部温度升高(可达70℃左右,甚至更高)尤其对大体积混凝土来讲,这种现象更加严重 因为混凝土内部和表面的散热条件不同,故混凝土中心温度很高,就会形成温度梯度,使混凝土内部产生压应力,表面产生拉应力,当拉应力超过混凝土的极限抗拉强度时混凝土表面就会产生裂缝
2.2 混凝土的收缩 混凝土在空气中硬结时体积减小的现象称为混凝土收缩
混凝土在不受外力的情况下的这种自发变形,受到外部约束时(支撑条件、钢筋等),将在混凝土中产生拉应力,使得混凝土开裂
引起混凝土的裂缝主要有塑性收缩、干燥收缩和温度收缩等三种
在硬化初期主要是水泥石在水化凝固结硬过程中产生的体积变化,后期主要是混凝土内部自由水分蒸发而引起的干缩变形
2.3 外界气温湿度变化的影响 大体积混凝土结构在施工期间,外界气温的变化对防止大体积混凝土裂缝的产生起着很大的影响
混凝土内部的温度是由浇筑温度、水泥水化热的绝热温度和结构的散热温度等各种温度叠加之和组成
浇筑温度与外界气温有着直接关系,外界气温愈高,混凝土的浇筑温度也就会愈高;如果外界温度降低则又会增加大体积混凝土的内外温差梯度
如果外界温度的下降过快,会造成很大的温度应力,极其容易引发混凝土的开裂
另外外界的湿度对混凝土的裂缝也有很大的影响,外界的湿度降低会加速混凝土的干缩,也会导致混凝土裂缝的产生
2.4 其他因素的影响 结构物基础的不均匀沉降也会产生裂缝,这种裂缝会随着基础沉降而不断的增大,待地基下沉稳定后,将不会变化
超荷载使用或未达到设计过早加荷载导致结构出现裂缝,这种裂缝称之为荷载裂缝
混凝土配合比不良会造成混凝土塑性沉降裂缝,一般是混凝土配合比中,粗骨料级配不连续、数量不够,砂率及水灰比不当所造成的裂缝
3. 大体积混凝土施工质量控制措施 3.1 大体积混凝土配合比设计 3.1.1 原材料选用 由于水泥的用量直接影响着水化热的多少及混凝土温生,大体积混凝土应选用水化热较低的水泥,如低热矿渣硅酸盐水泥、中热硅酸盐水泥等,并尽可能减少水泥用量
细骨料宜采用2区中砂,因为使用中砂比用细砂可减少水及水泥的用量
在可泵送情况下粗骨料,选用粒径5—20 mm连续级配石子,以减少混凝土收缩变形
使用掺合料,应用添加粉煤灰技术
在混凝土中掺用的粉煤灰不仅能够节约水泥,降低水化热,增加混凝土和易性,而且能够大幅度提高混凝土后期强度,推移温升峰值出现时间
3.1.2 外加剂的使用
采用减水剂,如缓凝高效减水剂;采用膨胀剂,如广泛使用u型膨胀剂无水硫铝酸钙或硫酸铝
试验表明,在混凝土添加了膨胀剂之后混凝土内部产生的膨胀应力,可以抵消一部分混凝土的收缩应力,这样,相应地提高混凝土抗裂强度
3.2 温控措施及施工现场控制 1) 温度预测分析
根据现场混凝土配合比和施工中的气温气候情况及各种养护方案,采用计算机仿真技术对混凝土施工期温度场和温差进行计算机模拟动态预测,提供结构沿厚度方向的温度分布及随混凝土龄期变化情况,制定混凝土在施工期内不产生温度裂缝的温控标准,进行保温养护优化选择
2) 混凝土浇筑方案
采用延缓温差梯度和降温梯度的措施,在浇筑前经详细计算安排分块、分层浇筑次序、流向、浇筑厚度、宽度、长度、前后浇筑的搭接时间;控制混凝土入温度并加强振捣,严格控制振捣时间,移动距离和插入深度,保证振捣密实,严防漏振和过振,确保混凝土均匀密实;做好现场协调 组织管理,要有充足的人力、物力、保证施工按计划顺利进行,保证混凝土供应,确保不留冷缝;浇筑后对大体积混凝土表面较厚的水泥浆进行必要的处理,一般浇筑后3~4h内初步用木长刮尺刮平,初凝前用铁滚筒碾压2遍,再用木抹子搓平压实,以控制表面龟裂;混凝土浇灌完后,立即采取有效的保温措施并按规定覆盖养护
3) 混凝土温度监测
在混凝土内部 外部设置温度测点,设置保温材料温度测点及养护水温度测点,现场温度监测数据由数据采集仪自动采集并进行整理分析
每一测点的温度值、各测位中心测点与表层测点的温差值,作为研究调整控温措施的依据,防止混凝土出现温度裂缝
4) 为反映温控效果可在少数混凝土层中埋设应变计进行温度应力检测,应变计沿水平方向布置 检测水平方向应力分量
5) 通水冷却
采用薄壁钢管在一些混凝土浇筑分层中带没冷却水管,冷却水管使用前进行试水,防止管道漏水和阻塞,根据混凝土内部温度监测,控制冷却水管进水流量及温度
3.3 构造设计上对大体积混凝土采取防裂措施 1) 设计合理的结构形式,可以减少工程数量,减低水化热
如可根据悬索桥锚碇受力特点,设计挖空非关键受力部分混凝土体积,利用土方压重方案,来减少混凝土结构体积
2) 充分利用混凝土在基坑有侧限条件,在混凝土中掺加微膨胀剂,使其在基坑约束下形成一定的预压力,补偿混凝土内部温度 收缩产生的拉应力,从而有效的避免混凝土裂缝的产生
3) 大体积混凝土体积庞大,施工周期一般较长,依据结构受力情况可合理地确定混凝土评定验收龄期,打破正常标准28d的评定验收龄期,改为60d或更多天,评定验收龄期充分考虑混凝土的后期强度,从而减低设计标号,达到减少混凝土水泥用量减低水化热的目的
4) 由于边界存在约束才会产生温度应力,采用改善边界约束的构造设计,如遇有约束强的岩石类地基、较厚的混凝土垫层等时,可在接触面上设滑动层来减少温度应力
在外约束的接触面上全部设滑动层,则可大大减弱外约束
5) 还应重视合理有益作用,可采取增配构造钢筋
配筋应尽可能采用小直径、小间距,全截面含筋率控制在0.3%~0.5%之间
在混凝土表面增设金属扩张网等有效措施,有效地提高混凝土抗裂性能
4. 结束语 在控制大体积混凝土温度裂缝时既要控制混凝土的内外温差又要防止混凝土表面温度的突然变化
重视温度监测,实际施工中应随时监测混凝土内部温度和内外温差的变化趋势,并据此来调整温控措施,确保混凝土不开裂
影响大体积混凝土开裂的因素很多,应从造成裂缝的各种原因着手,采取全面防治措施,并根据工程具体情况确定防裂重点
根据设计图纸洞脸开口线上撒上灰线处理(矩形开口线),为自上而下逐级削坡做准备; 洞脸自上而下逐级进行开挖,开挖方式机械开挖,人工配合进行坡度的细部处理: 洞脸开挖测量人员自己掌握边坡,趋近法复核图纸马道的平面位置,别造成坐标数据的计算错误,最终还要回填,所以别把坡口放太大了;这个时候你应该考虑加密施工控制点的事情了; 洞脸开挖完成,放样隧洞加强段洞口轮廓线,因洞口围岩稳定性差,一般将洞口轮廓线加大10cm;这个时候你应该在洞外至少布置两个控制点,边长500m左右,且一个控制点对洞脸开挖区域通视性良好: 现场进行钢拱架安装工作; 隧洞开挖刚刚开始一定严格按照“短进尺—弱爆破—快循环—快支护—强支护”原则施工:刚开始掘进各环节没磨合好,不求快,只求稳:一旦平安进洞,时间就是金钱啊! 现场进行钢拱架拼接安装工作,每个循环尽量使钢拱架纵向连接筋相连焊接 环形布置,使钢结构构成一个整体; 放样一般放样钢拱架腰线和钢拱架拱顶标高; 钢拱架完成安装进行报验—申请支护喷砼工序,为了加强洞口稳定性洞外顺便进行挂网喷砼;这个时候你可以复测下拱顶标高,电焊机方便的话在拱顶中线部位焊接一个竖向30cm的钢筋头(尽量布置在光线较亮的部位),为以后隧洞内放样测站定向提供方便;因隧洞围岩发生变化,需要进行钻爆法施工:爆破员正在进行装药,连线准备爆破; 理论上钻孔前需要放出隧洞轮廓线,以便钻孔时控制周边孔外倾角,从而控制超欠挖;技术人员在统计周边孔——辅助孔——掏心孔的数量以及孔内装入药量以便计算爆破参数; 挖掘机正在进行出渣,隧洞在掘进工程中围岩已经发生变化;湿陷性黄土—砖红色泥质砂岩(石方);测量人员记住这个渐变里程,月底结算时候有用; 开挖完成,拱顶出现节理岩层变化,拱顶出现少量掉块;推荐关注微信公众号“路桥网”
该放样了,测量人员前视定点杆王一定要把耳朵竖起来,一听见声音赶紧往出跑,感觉围岩稳定性较差,实在没把握的让测站在支护完成的断面腰线上左右侧各放样两个点和拱顶两个标高线,并告诉领班超欠值,让劳务人员自己拉线 ;“生命可贵,贵在珍惜” 劳务人员根据放样情况修理欠挖轮廓面;人家干的活比你牛逼,别在人家面前装大爷,不然你把测量数据搞错了,都没人包庇你! 钢拱架底部放一块混凝土垫块能增强钢拱架受力效果,钢拱架减少悬空下沉的可能; 劳务人员在拱顶设计范围内铺设Φ6.5 @200*200钢筋网片; 劳务人员使用风往围岩内送超前小导管; 监理人员在检验钢拱架间距,开挖支护过程中控制隧洞以后变形最有效的方法就是控制钢拱架间距;这个环节跟测量有关的问题就是测量钢拱架的垂直度;劳务人员对围岩内的系统锚杆进行钻孔安装工作;兵熊熊一个,将熊熊一窝,这句话放到隧洞施工太合适不过了,隧洞施工工序较多,一个有经验的工长在前线游刃有余的指挥施工,真的事半功倍;钢结构施工完成,准备报验—喷砼; 喷射手正在喷射混凝土; 检测喷射混凝土厚度; 仰拱铺筑时在墙面标注上1m线,方便施工;截止到此工序初支完成
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