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摘要:近些年,随着交通基础建设的不断发展,以及人民对城市桥梁审美观的提升,我国的大型、特大型桥梁日益增多,大体积承台混凝土工程也越来越多。浇筑技术是对混凝土按照一定的配合比,对各种原材料进行搅拌后,进行实际施工作业的技术要求和质量控制。本文介绍了大体积承台混凝土施工的浇筑技术。
关键词:大体积承台;混凝土浇筑;浇筑技术;混凝土养护
一、引言
目前,大体积承台的长宽通常在15~20米左右,高度在3~5米,混凝土体积在几百方至几千方不等。承台是桥梁连接桩基础及墩柱的重要受力部位,由于大体积混凝土极易出现裂缝,在施工中,若不加以质量控制,会影响到承台的整体质量。同时因为大体积混凝土断面大,水泥用量多,水泥在水化后,释放的水化热使混凝土产生较大的温度应力和收缩应力,直接导致混凝土表面产生裂缝,影响结构的安全性和耐久性。承台混凝土施工需通过对大体积承台施工中影响工程质量的各种因素进行分析,然后采取合理的技术措施来保证工程质量。
二、桥梁大体积承台混凝土施工浇筑中出现的常见问题
1、施工因素引起的承台混凝土外观及质量问题
1.1、承台钢筋骨架偏小,混凝土保護层偏大,外层混凝土承受不了拉应力而出现裂缝。
1.2、模板不平整,模板接缝不严密,模板的脱模剂没涂刷好,由于模板的问题引起的混凝土外观质量问题。
1.3、混凝土浇筑过程中,振捣不到位引起的混凝土质量问题。
2、混凝土浇筑养护中温度和湿度原因引起的混凝土裂缝。引起大体积混凝土开裂的主要原因是温度和湿度的变化,在混凝土硬化时,水泥释放水化热,混凝土内部温度升高,在其表面产生拉应力,在逐步降温中,因为受到地基及硬化混凝土的约束,在内部形成拉应力,当超过混凝土的抗裂力后,就会出现裂缝。由于内部湿度变化相对于外部小,表面湿度和外部湿度有较大差距,混凝土受到表面收缩变形的影响,进而产生开裂。
三、在施工中大体积承台混凝土施工浇筑技术的应用。
1、技术准备
熟悉和掌握图纸及规范要求。做好以下工作:混凝土施工配合比的计算调整、施工放样、原材料进场检验、定型钢模板加工预拼装、脚手架碗扣支架的租赁、吊车泵车等机械设备的维护保养、溜槽和串筒的加工及安装材料的加工、预埋钢筋的架立材料配料的制作。在这要重点说明一下混凝土的配比及选用的原材料的要求。在对水泥进行选择时,尽量选择水化热较低、碱性含量较小的水泥,最好选择水化热比较低的矿渣硅酸盐水泥。粗骨料选用粒径较大、级配良好、含泥量不大于1%的碎石。细骨料采用级配良好含泥量小的天然中砂。根据所选择的水泥情况,选择掺加适当的掺和料,如添加粉煤灰等掺和料,可掺入水泥用量15%~20%的II级粉煤灰取代10%~15%的水泥。粉煤灰不仅能代替部分水泥,还可以大大改善混凝土的工作性和可泵性,可以明显地降低混凝土水化热。在配制混凝土过程中,添加高效减水剂,降低水灰比,减少水泥用量,从而降低水化热。
2、基坑开挖
基坑开挖前进行定位放样,开挖过程中严格控制基坑底标高,防止超挖或欠挖。为了防止基坑在开挖过程中发生坍塌,距离基坑顶2m范围内不准堆放弃碴。基坑开挖前,按测设的原地面标高,结合基坑的土质,放坡计算基坑的实际开挖线,并用木桩和白灰作标识。在基坑开挖线5m以外设置纵横向截水沟或排水沟,将地表水排入天然水沟。基坑排水采取在基坑四周设排水沟及集水坑,并由专人负责排除基坑积水,必要时采用潜水泵配合抽排,严禁积水浸泡基坑。基坑开挖采用挖掘机放坡开挖,坑底预留30cm人工清底。为防止边坡坍塌,在基坑开挖时,根据实际地质情况,必要时设置木桩或钢管桩等临时支护措施。
3、凿除桩头、桩基检测
(1)由设计标高确定凿除高度。
(2)根据确定出的高度用风镐破除桩头。破桩头要先凿出钢筋,再分层直到混凝土设计标高。
(3)破除过程中,要注意保护声测管。
(4)桩头破到设计标高后,由测量队进行对标高进行复测。
(5)将声测管灌满水,进行桩基检测。
(6)桩基检测合格后,进行承台施工。
4、垫层铺设,测量放样
将基坑整平至垫层底标高,按图纸设计要求采用素混凝土对承台进行垫层找平。由测量队用全站仪准确放出承台四个角的坐标,并用墨线弹好承台边缘线。
5、钢筋加工安装
桩检合格,垫层达到设计要求后,开始绑扎钢筋,随工布置冷却管。钢筋集中制作,制作完成后运送至承台垫层进行焊接。所有钢筋应准确安装,用支撑钢筋将钢筋结构固定,以保证钢筋在施工过程中不会发生移动。承台顶部横桥向每隔6米、纵桥向4米钢筋应预留人孔,作为泵车软管下料口及下人孔。待承台浇到离顶面1.5m厚度时,即开始补焊人孔处钢筋。钢筋绑扎合格后,才能浇注承台混凝土。
6、冷却管布设及埋设测温设备
为了降低混凝土内部温度,在混凝土内部布设冷却管。冷却管的安装要安全、可靠,冷却水管使用前应进行试通水,防止管道漏水、阻塞。需配置水泵抽水,保证冷却管进水口有足够的压力。在钢筋绑扎及冷却管布设过程中,按图纸要求埋设测温设备,一般的埋设高度是离顶层0.5米位置,1.5米位置,整个高度的中间位置,离底层0.5米位置,1.5米位置。埋设时做好防护工作,避免损坏测温设备。
7、模板安装
钢筋绑扎完成经检查无误后,组织安装承台钢模板。承台模板采用组合钢模,其强度、刚度、稳定性满足要求。钢模接缝严密,不得漏浆,接缝处采用玻璃胶填实,抹平,以保证混凝土表面平整、光滑。模板与混凝土的接触面必须清理干净并涂刷脱模剂。
8、混凝土浇筑
混凝土浇筑原则:施工时采用“分段分层浇注,薄层浇注,循序渐进,一次到位”的方法浇注。混凝土入模温度控制在10℃左右,视天气、砂石料温度情况,水温控制在20℃≤T≤60℃,分层浇筑厚度控制在30cm左右,采取二次振捣以加快混凝土热量散发,使温度分布均匀,插入式振动器捣固密实。上层的浇筑必须在下层已经浇筑的混凝土初凝之前进行,保持混凝土始终接近水平状态。混凝土浇筑完毕后将混凝土面收平,在混凝土凝固前二次收浆人工压抹1~2遍,以清除混凝土收缩沉降引起的沿水平钢筋走向的表面干缩裂纹。
在混凝土浇筑过程中,要注意的是混凝土的温度的控制。入模温度控制在10℃左右。要是在天气炎热的季节,可以采取如下措施对混凝土降温:集料及其他组成成分的遮阴或围盖和冷却;对混凝土接触的模板、钢筋、及其他表面进行降温;用致冷法或埋水箱法或在部分拌合水中加碎冰以冷却拌合水。在寒冷的季节施工时,可以采取如下措施对混凝土加温:混凝土拌和时,为满足拌合温度,材料可分别加热;采取保温措施,确保在浇筑混凝土过程应维持5 ℃或以上的温度;搅拌混凝土时,搅拌时间应延长50 %。根据温度测量情况,需要时在混凝土浇筑过程中,冷却管通水冷却混凝土。
9、混凝土养护
混凝土的养护原则:由于大体积承台混凝土体积大,水化热大,混凝土内部和表面温差大,养护应尽量缩小内表温差,使温差在规范范围内。因此,在承台周围搭设大棚,采用蓬布包裹密封,大棚搭设必须牢固、不透风,混凝土浇筑结束后及时铺上蓬布,根据需要决定是否需在大棚内生炉子,平时派专人用温度测定仪测量混凝土温度,测温时应做好记录,对混凝土浇筑块体的内表温度、顶面接触面的气温进行监测。在混凝土的养生阶段,采取混凝土内部通水降温、外部升温增湿措施,减少内表温差和湿差,防止表面裂缝。拆模前保证内外温差小于20℃。拆模后继续覆盖、通水,始终保持内表温差在合理范围之内,养生时间一般不少于14天。
四、结语
在施工中,通过对承台各到工序的精细施工,尤其是严格控制了大体积承台混凝土的浇筑质量,通过对温度的管控、混凝土的合理配备和原材料的预冷却,有效地降低了混凝土内部和表面温差,保证了大体积承台混凝土的质量。
参考文献:
[1]朱林辉,付玉秀,金永华:《裂缝与钢筋混凝土耐久性的关系》[j].中国高新技术企业.2010(01).
[2]《公路桥涵设计通用规范》JTGD60-2004
[3]《公路桥涵地基与基础设计规范》JTGD63-2007
[4]《公路工程质量检验评定标准》JTG F80/1-2004
作者简介:
陈克湘(1981-),男,汉族,北京,助理工程师,大学本科,土木工程方向。
关键词:大体积承台;混凝土浇筑;浇筑技术;混凝土养护
一、引言
目前,大体积承台的长宽通常在15~20米左右,高度在3~5米,混凝土体积在几百方至几千方不等。承台是桥梁连接桩基础及墩柱的重要受力部位,由于大体积混凝土极易出现裂缝,在施工中,若不加以质量控制,会影响到承台的整体质量。同时因为大体积混凝土断面大,水泥用量多,水泥在水化后,释放的水化热使混凝土产生较大的温度应力和收缩应力,直接导致混凝土表面产生裂缝,影响结构的安全性和耐久性。承台混凝土施工需通过对大体积承台施工中影响工程质量的各种因素进行分析,然后采取合理的技术措施来保证工程质量。
二、桥梁大体积承台混凝土施工浇筑中出现的常见问题
1、施工因素引起的承台混凝土外观及质量问题
1.1、承台钢筋骨架偏小,混凝土保護层偏大,外层混凝土承受不了拉应力而出现裂缝。
1.2、模板不平整,模板接缝不严密,模板的脱模剂没涂刷好,由于模板的问题引起的混凝土外观质量问题。
1.3、混凝土浇筑过程中,振捣不到位引起的混凝土质量问题。
2、混凝土浇筑养护中温度和湿度原因引起的混凝土裂缝。引起大体积混凝土开裂的主要原因是温度和湿度的变化,在混凝土硬化时,水泥释放水化热,混凝土内部温度升高,在其表面产生拉应力,在逐步降温中,因为受到地基及硬化混凝土的约束,在内部形成拉应力,当超过混凝土的抗裂力后,就会出现裂缝。由于内部湿度变化相对于外部小,表面湿度和外部湿度有较大差距,混凝土受到表面收缩变形的影响,进而产生开裂。
三、在施工中大体积承台混凝土施工浇筑技术的应用。
1、技术准备
熟悉和掌握图纸及规范要求。做好以下工作:混凝土施工配合比的计算调整、施工放样、原材料进场检验、定型钢模板加工预拼装、脚手架碗扣支架的租赁、吊车泵车等机械设备的维护保养、溜槽和串筒的加工及安装材料的加工、预埋钢筋的架立材料配料的制作。在这要重点说明一下混凝土的配比及选用的原材料的要求。在对水泥进行选择时,尽量选择水化热较低、碱性含量较小的水泥,最好选择水化热比较低的矿渣硅酸盐水泥。粗骨料选用粒径较大、级配良好、含泥量不大于1%的碎石。细骨料采用级配良好含泥量小的天然中砂。根据所选择的水泥情况,选择掺加适当的掺和料,如添加粉煤灰等掺和料,可掺入水泥用量15%~20%的II级粉煤灰取代10%~15%的水泥。粉煤灰不仅能代替部分水泥,还可以大大改善混凝土的工作性和可泵性,可以明显地降低混凝土水化热。在配制混凝土过程中,添加高效减水剂,降低水灰比,减少水泥用量,从而降低水化热。
2、基坑开挖
基坑开挖前进行定位放样,开挖过程中严格控制基坑底标高,防止超挖或欠挖。为了防止基坑在开挖过程中发生坍塌,距离基坑顶2m范围内不准堆放弃碴。基坑开挖前,按测设的原地面标高,结合基坑的土质,放坡计算基坑的实际开挖线,并用木桩和白灰作标识。在基坑开挖线5m以外设置纵横向截水沟或排水沟,将地表水排入天然水沟。基坑排水采取在基坑四周设排水沟及集水坑,并由专人负责排除基坑积水,必要时采用潜水泵配合抽排,严禁积水浸泡基坑。基坑开挖采用挖掘机放坡开挖,坑底预留30cm人工清底。为防止边坡坍塌,在基坑开挖时,根据实际地质情况,必要时设置木桩或钢管桩等临时支护措施。
3、凿除桩头、桩基检测
(1)由设计标高确定凿除高度。
(2)根据确定出的高度用风镐破除桩头。破桩头要先凿出钢筋,再分层直到混凝土设计标高。
(3)破除过程中,要注意保护声测管。
(4)桩头破到设计标高后,由测量队进行对标高进行复测。
(5)将声测管灌满水,进行桩基检测。
(6)桩基检测合格后,进行承台施工。
4、垫层铺设,测量放样
将基坑整平至垫层底标高,按图纸设计要求采用素混凝土对承台进行垫层找平。由测量队用全站仪准确放出承台四个角的坐标,并用墨线弹好承台边缘线。
5、钢筋加工安装
桩检合格,垫层达到设计要求后,开始绑扎钢筋,随工布置冷却管。钢筋集中制作,制作完成后运送至承台垫层进行焊接。所有钢筋应准确安装,用支撑钢筋将钢筋结构固定,以保证钢筋在施工过程中不会发生移动。承台顶部横桥向每隔6米、纵桥向4米钢筋应预留人孔,作为泵车软管下料口及下人孔。待承台浇到离顶面1.5m厚度时,即开始补焊人孔处钢筋。钢筋绑扎合格后,才能浇注承台混凝土。
6、冷却管布设及埋设测温设备
为了降低混凝土内部温度,在混凝土内部布设冷却管。冷却管的安装要安全、可靠,冷却水管使用前应进行试通水,防止管道漏水、阻塞。需配置水泵抽水,保证冷却管进水口有足够的压力。在钢筋绑扎及冷却管布设过程中,按图纸要求埋设测温设备,一般的埋设高度是离顶层0.5米位置,1.5米位置,整个高度的中间位置,离底层0.5米位置,1.5米位置。埋设时做好防护工作,避免损坏测温设备。
7、模板安装
钢筋绑扎完成经检查无误后,组织安装承台钢模板。承台模板采用组合钢模,其强度、刚度、稳定性满足要求。钢模接缝严密,不得漏浆,接缝处采用玻璃胶填实,抹平,以保证混凝土表面平整、光滑。模板与混凝土的接触面必须清理干净并涂刷脱模剂。
8、混凝土浇筑
混凝土浇筑原则:施工时采用“分段分层浇注,薄层浇注,循序渐进,一次到位”的方法浇注。混凝土入模温度控制在10℃左右,视天气、砂石料温度情况,水温控制在20℃≤T≤60℃,分层浇筑厚度控制在30cm左右,采取二次振捣以加快混凝土热量散发,使温度分布均匀,插入式振动器捣固密实。上层的浇筑必须在下层已经浇筑的混凝土初凝之前进行,保持混凝土始终接近水平状态。混凝土浇筑完毕后将混凝土面收平,在混凝土凝固前二次收浆人工压抹1~2遍,以清除混凝土收缩沉降引起的沿水平钢筋走向的表面干缩裂纹。
在混凝土浇筑过程中,要注意的是混凝土的温度的控制。入模温度控制在10℃左右。要是在天气炎热的季节,可以采取如下措施对混凝土降温:集料及其他组成成分的遮阴或围盖和冷却;对混凝土接触的模板、钢筋、及其他表面进行降温;用致冷法或埋水箱法或在部分拌合水中加碎冰以冷却拌合水。在寒冷的季节施工时,可以采取如下措施对混凝土加温:混凝土拌和时,为满足拌合温度,材料可分别加热;采取保温措施,确保在浇筑混凝土过程应维持5 ℃或以上的温度;搅拌混凝土时,搅拌时间应延长50 %。根据温度测量情况,需要时在混凝土浇筑过程中,冷却管通水冷却混凝土。
9、混凝土养护
混凝土的养护原则:由于大体积承台混凝土体积大,水化热大,混凝土内部和表面温差大,养护应尽量缩小内表温差,使温差在规范范围内。因此,在承台周围搭设大棚,采用蓬布包裹密封,大棚搭设必须牢固、不透风,混凝土浇筑结束后及时铺上蓬布,根据需要决定是否需在大棚内生炉子,平时派专人用温度测定仪测量混凝土温度,测温时应做好记录,对混凝土浇筑块体的内表温度、顶面接触面的气温进行监测。在混凝土的养生阶段,采取混凝土内部通水降温、外部升温增湿措施,减少内表温差和湿差,防止表面裂缝。拆模前保证内外温差小于20℃。拆模后继续覆盖、通水,始终保持内表温差在合理范围之内,养生时间一般不少于14天。
四、结语
在施工中,通过对承台各到工序的精细施工,尤其是严格控制了大体积承台混凝土的浇筑质量,通过对温度的管控、混凝土的合理配备和原材料的预冷却,有效地降低了混凝土内部和表面温差,保证了大体积承台混凝土的质量。
参考文献:
[1]朱林辉,付玉秀,金永华:《裂缝与钢筋混凝土耐久性的关系》[j].中国高新技术企业.2010(01).
[2]《公路桥涵设计通用规范》JTGD60-2004
[3]《公路桥涵地基与基础设计规范》JTGD63-2007
[4]《公路工程质量检验评定标准》JTG F80/1-2004
作者简介:
陈克湘(1981-),男,汉族,北京,助理工程师,大学本科,土木工程方向。