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預制箱梁混凝土夏季施工質量控制淺談

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預制箱梁混凝土夏季施工質量控制淺談

張紹君

【江蘇農墾工程建設監理事務所 淮安 223001】

  混凝土的夏季施工,多數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、結構大型化和建筑造型多樣化的發展,施工質量和功能的要求也越來越高,加之無數經驗教訓,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)連續梁+18×20m組合箱梁。工期20個月,根據施工總體計劃,箱梁280片預制安排在1998年4~9月。正是夏季高溫季節,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量,必須對預制箱梁混凝土夏季施工質量進行控制,為此制訂出相應控制原則和措施,以確保工程質量。


1 混凝土夏季施工特點
  夏季施工最顯著的特點是環境溫度高、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、抗滲和耐久性。若摻用減水劑的混凝土,溫度高氣泡易揮發,降低其含氣量,且變得不穩定,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”等質量問題。


13 混凝土養生非常重要,如脫模后不能及時澆水養護,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℃,規定混凝土內外溫差不超過20℃,來保證混凝土的澆筑質量。
21 控制夏季混凝土最佳澆筑時間
  嚴格規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
  根據原料溫度推算拌合后混凝土的溫度可按下式進行:
  T=〔STaWa+TcWc+TtWt+TmWm〗
    /SWa+Wc+Wt+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現場監理做到加強旁站,對現場混凝土配制、抖合過程、骨料計量增加檢測力度,根據砂、石含水量即時調整施工配合比;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,改箱梁預制兩次澆筑(兩次立模)為外模、內模同時立模連續澆筑,克服兩次澆筑停留時間長易產生冷縫問題,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生
  夏季施工的混凝土出現裂縫的機會比較多,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從提高混凝土內在質量著手。擇優定點采購。粗骨料選用連云港大島山石子;水泥選用高品質淮海525#普通硅酸鹽水泥;細骨料采用級配良好、質地堅硬、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,做到振搗工藝技術合理。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合振搗方法,頂板用平板振搗器將梁頂澆平。保證混凝土質地密實,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,避免產生溫度裂縫。


25 加強混凝土養護工作
  澆筑后立即用草墊護蓋適時灑水養護,避免曝曬,建立專人養護。二號橋監理對箱梁預制養生控制方法:①先脫內模從內養護,而后再脫外模,即加快提高混凝土強度,又使混凝土構件從內冷卻。②做到前7天堅持灑水保持濕潤,經常連續養護;并堅持按時段經常養護;后14天內做到間斷養生的三段養護法。使結構逐漸干燥,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,監理根據夏季混凝土施工特點和要求,加強對質量監控力度,把好工程質量關:一是材料關,二是工序關,三是檢測關,四是中間交驗關。獲得了箱梁內在質量符合要求,混凝土強度符合規范規定,取得280片預制箱梁未產生“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 經江蘇省交通廳質量監督站1998年9月對二號橋工程質量檢查評論是“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(如下表):

33 預制箱梁壓水試驗:
為測試預制箱梁混凝土密實度,監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,結果箱梁腹板、底板均無滲水、陰水、漏水現象。
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。

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