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市政路桥工程大体积混凝土施工技术浅析
摘要:市政路桥工程具有规格大、混凝土用量多的特征,大体积混凝土施工十分普遍。为此,本文从市政路桥工程大体积混凝土施工要求出发,总结每个施工环节技术要点,最终明确施工中质量控制关键点,以期提高施工效果。
关键词:市政路桥工程;大体积混凝土;施工技术
引言:面对诸多不确定因素的影响,混凝土施工成为影响工程品质的关键因素以及质量控制难点。为此,从技术角度规范每个施工环节的操作、加强质量控制对提高施工效果有着重要意义。
1 大体积混凝土施工要求分析
市政路桥工程施工中混凝土材料主要应用于梁体、承台、墩体等部位,均为工程的受力结构,因此,需要混凝土具有低粘度、高流动性特征,从而对大体积混凝土提出以下施工要求:
结构形式
施工中尽量一次性完成混凝土浇筑,但由于工程量过大,浇筑施工通常采用分层方式完成,因各部分浇筑时间不同,需要在水平方向上设置合适的施工缝,并对浇筑结构进行合理的分块、连结。
裂缝控制
大体积混凝土施工中由于水泥用量比例增大,水化热集中释放问题更加普遍,构件因内外部温差过大而出现裂缝,因此,要求施工中选择中低强度混凝土,品质量好的骨料以及粉煤灰,并在配制过程中加入适量减水剂,抑制水化热问题。
收缩控制
大体积混凝土浇筑施工后结构常出现温度收缩、塑性收缩、自收缩等情况,主要因集中浇筑模式下构件内外部温差过大,因此,为控制收缩的出现,要求在新旧混凝土交接位置、变截面位置严格控制水分过快蒸发,并优选原材料,设计科学的配合比,浇筑结束后立即采取保温措施。
2 大体积混凝土施工技术要点
2.1 材料准备
2.1.1 材料质量要求
市政路桥工程中大体积混凝土施工需准备水泥、粉煤灰、骨料等材料,每种材料质量要求如下:(1)水泥。水泥是混凝土的重要组成部分,也是导致混凝土构件温度裂缝、收缩的关键原因,为选择合适的水泥,减少施工后质量问题,建议大体积混凝土施工中采用中低热水泥,且在施工现场存放时应保持环境温度适宜、干燥,避免水泥受潮。水泥使用时应与温度在2~8℃的水充分搅拌,以便搅拌环节释放出大量水化热,再利用冷水机进行制冷。(2)粉煤灰。优先选择性能良好的粉煤灰,以便配制出具有良好保水性、流动能力的拌合物,提高混凝土的可泵性。且粉煤灰的用量对混凝土温度收缩也有着有效的控制作用,其能够抑制水化热,减少温度裂缝,是效果良好的外加剂。通常中低强度大体积混凝土施工中粉煤灰的用量比例在55~65%之间,能够达到最佳的抑制水化热效果,若用量过大将会影响混凝土构件早期强度生成。(3)大体积混凝土施工中混凝土等级不同对骨料的要求也不一致,具体要求见表1。其中细骨料应优先选择中粗砂;粗骨料应在温度为20℃的环境中存放,在使用前需要通过冷水做降温处理,保障使用时粗骨料温度在25℃以下。
2.1.2 配合比
大体积混凝土施工中配合比的设计以降低水化热、低收缩、控制温度上升速度为原则,因此,尽可能减少水泥的使用,并掺入膨胀剂提供收缩补偿,控制因水化热造成的构件内部升温过快问题。目前,诸多施工中将淀粉衍生物作为混凝土中的重要材料,其可对混凝土中水泥与其他掺合料表面产生化学作用,降低水化热速度与水胶比,对混凝土的流动能力、和易性、可泵性都可进行改善,并使混凝土塌落度保持在120±20mm之间,满足施工设计要求。
2.2 分块浇筑施工
由于浇筑结构大难以一次性完成浇筑施工,通常采用分块浇筑模式,分块浇筑中主要有分层、分段跳仓两种形式,共形成全面分层、斜面分层以及分段分层3种方法(如图1所示),需要根据实际施工情况灵活选择与应用。全面分层主要适用在厚度大但面积小的浇筑施工中,斜面分层适用在斜面坡度为1:3、平面构件大、构件为长条形的浇筑施工中,分段分层主要适用在厚度小、面积大、对抗渗要求低的浇筑施工中。若浇筑承台结构时,在横纵两个方向已经形成明显的、有规律的分层、分条带时,纵向方向施工顺序应沿一侧向另一侧,横向方向施工顺序则为从中间到两边,分层浇筑厚度为<30cm、条带宽度约2m,浇筑期间接茬时间不得超过40min[1]。
2.3 拌合料温度控制
混凝土浇筑施工中拌合料温度控制也是关键点,温度对混凝土性能、构件质量有着直接影响,但受季节因素的影响,高温环境下温度控制难度较高。例如,在承台结构施工中要求浇筑时混凝土温度必须保持在28℃,夏季高温、运输距离远均会导致浇筑时混凝土温度上升,因此,拌合料出机后温度必须控制在26℃以下。经过反复的施工实践,采用表面体积大的粗骨料能够快速冷却降温,不仅不会对混凝土含水量造成影响,操作也方便快速,仅需在拌和前直接通过冷水降温即可。
2.4 振捣施工
市政路桥大体积混凝土施工中结构构件多具有厚度大、混凝土用量大、钢筋密度高的特点,为避免振捣环节出现少振、漏振问题,需按照构件尺寸选择规格合适的振捣器,从前、中、后三个位置插入振捣器;在构件底部钢筋分布相对密集位置,需由专人完成下层振捣施工,二次振捣能够提高混凝土对钢筋的握裹力。振捣中振捣棒在构件中上下抽动,采取快插慢拔方式,避免振捣棒与周围钢筋、模板以及预埋管线发生碰撞,通常将振捣棒插入5~10cm的距离,插入过深也易影响振捣效果;当混凝土表面无下沉、气泡以及泛浆时即可停止振捣。
2.5 收浆抹面与施工缝处理
考虑到施工中混凝土构件厚度大,预计需在混凝土初凝前完成2~3次收浆工作,其目的是保持构件表面光滑、闭合,对收缩缝进行有效处理,使构件表面平整度达到施工要求。
在处理施工缝时可提前预埋连接钢筋,对上下层的连接进行强化,但需要在上一层表面凿毛、清理、湿润结束后再进行新一层的浇筑,以便施工缝处强度达到施工设计要求。
3 大体积混凝土施工质量控制关键点
3.1 裂缝控制
施工期间受水化热的影响,大体积混凝土结构会因温度出现裂缝,锚固区、承台、墩体等部分由于混凝土用量过大,水化升温过快,具有更高的开裂风险,严重威胁施工质量。因此,需对温度裂缝做出合理控制,常见方法如下:(1)制备混凝土中需使用经过冷却、温度在2~8℃的水,并应结合天气合理调控水温;(2)在内部发热集中点位置预埋可循环输送冰水的水管,辅助控制构件内部温度,将内外温差控制在25℃内;(3)错峰进行浇筑施工,夏季天气炎热、白天温度高,当入模温度处于30℃以上时,可调整浇筑施工时间,改为傍晚施工,与白天高温时段错开;(4)借助信息化手段在混凝土构件上均匀布设无线温度监测装置,覆盖底层、中部、面层,垂直方向测点间隔500~800mm、与边角相距50mm以上、平面间距介于1.5~2m范围内,实时测试内外温差,当温差超过25℃时,装置将立即报警,需及时采取降温处理,以便与预防与控制裂缝[2]。
3.2 振捣施工控制
大体积混凝土施工通常采取分层方式完成,从而突出振捣施工的关键作用,合理的振捣也能够起到抑制水化热、预防裂缝的作用。
3.2.1 不同浇筑方法下振捣施工质量控制
在振捣施工环节需要控制入模厚度介于300~500mm之间,若采用全面分层浇筑时振捣应由短边至长边,每层厚度不得超过1.5~2m的范围;斜面分层浇筑时振捣应将振动器设置在坡脚处;分段分层浇筑时每段振捣面积需控制在50m2范围内。
3.2.2 振捣时间与振捣方式控制
振捣过程中遵循快插慢拔的原则,将振动棒上下小幅度抽动,以便其保持均匀振动,每点振捣10~30s即可;振捣方式主要有人工、机械等方式,面积大、混凝土用量大位置通常选择机械振捣,而混凝土塌落度大、钢筋相对密集处则采用人工振捣。当振捣过程中发现有泌水产生需要利用专门工具排出,且振捣结束后应由专人检查振捣质量,确定振捣周围支撑无异常情况。
3.3 养护质量控制
大体积混凝土构件养护工作的目的为降低内外温差、减缓降温速度,从而提高路桥工程混凝土结构的抗拉强度与抗裂能力、降低结构自约束应力。因此,做好养护工作意义重大。
在完成浇筑施工后,即可开展养护工作。待混凝土表面被压平后,则进行洒水,并在表面覆盖塑料薄膜,夜间需要在薄膜上覆盖保温材料,待次日中午温度升高后将保温材料掀开;在底层塑料薄膜内提前预设补水软管,沿管长度间隔100mm设置一个5mm水孔,按照底板需要开闭注水阀门。
结束语:
综上所述,混凝土是市政路桥工程施工的关键材料,而大体积混凝土结构具有可塑性强、握裹力好、经济性好、安全性高等优势,在市政路桥中应用广泛,但考虑到混凝土中胶凝材料引发的水化热问题可造成混凝土结构产生温度裂缝、温度收缩现象,需严格规范每个施工环节,做好温度控制,减少质量问题,从而充分发挥大体积混凝土的施工优势,提高市政路桥工程品质。
参考文献
[1]武伟,吴宇生.大体积混凝土外观质量缺陷预防及控制措施[J].四川建材,2021,47(12):5-6+8.
[2]王伟年.市政路桥工程大体积混凝土裂缝控制施工技术[J].中国建设信息化,2021(22):66-67.


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