大桥锚碇大体积混凝土温控方案.docx
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大桥锚碇大体积混凝土温控方案
xx大桥锚碇大体积混凝土温控方案
一、概述
广州珠江黄埔大桥是广州东二环高速公路核心工程,总投资近27亿元。
大桥全长7047米,由北汊主跨383米独塔斜拉桥和南汊主跨1108米悬索桥组成,桥宽34.5米,为6车道,并预留远期8车道位置。
其中南汊桥南锚碇如附图1所示,主体结构包括基坑底板、填芯混凝土、顶板,以及锚体等。
锚碇基坑底板、填芯混凝土、顶板,以及锚块、散索鞍支墩均属大体积混凝土结构,由于混凝土的水化热作用,混凝土浇筑后将经历升温期,降温期和稳定期三个阶段,在这个过程中混凝土的体积在温度变化影响下亦随之伸缩,若各块混凝土体积变化受到约束就会产生温度应力,如果该应力超过混凝土的抗裂能力将导致混凝土开裂;因此为了提高混凝土施工质量,保证大桥长期安全地使用,必须采取温控措施以防止温度裂缝的产生,为此特制定本温控方案及实施细则,施工单位必须据此制定出详尽的锚碇施工实施细则。
二、锚碇部位大体积混凝土配合比
1、C30微膨胀大体积混凝土
使用部位:
锚碇基坑底板、顶板后浇带
表1C30微膨胀大体积混凝土配合比
编号
各组分用量(kg/m3)
初凝时间
(h)
坍落度(cm)
抗压强度(MPa)
水
水泥
粉煤灰
矿粉
膨胀剂
砂
石
减水剂
0h
1h
7d
28d
1
175
240
140
0
30
724
1086
7.4
18
21.0
16
2
175
160
140
120
30
708
1062
8.1
20
21.5
18
考虑降低大体积混凝土的水化温升,采用第2组配合比较优,并根据施工时气温和原材料实际情况建议,减水剂掺量可在胶凝材料总重的1.6%-2.0%范围内进行调节。
2、C30大体积混凝土
使用部位:
锚碇基坑顶板、桥塔承台
表2C30大体积混凝土配合比
编号
各组分用量(kg/m3)
初凝时间
(h)
坍落度(cm)
抗压强度(MPa)
水
水泥
粉煤灰
矿粉
砂
石
减水剂
0h
1h
7d
28d
1
175
240
170
0
724
1086
8.1
18
21.5
17
2
175
160
140
130
716
1074
7.7
21
22.0
19
考虑降低大体积混凝土的水化温升,采用第2组配合比较优,并根据施工时气温和原材料实际情况建议,减水剂掺量可在胶凝材料总重的1.5%-2.0%范围内进行调节。
3、C20大体积混凝土
使用部位:
锚碇基坑填芯混凝土
表3C20大体积混凝土配合比
编号
各组分用量(kg/m3)
初凝时间
(h)
坍落度(cm)
抗压强度(MPa)
水
水泥
粉煤灰
矿粉
砂
石
减水剂
0h
1h
7d
28d
1
175
140
140
100
730
1009
5
20
21
18
原材料:
水泥:
广州水泥厂金羊牌PO32.5R水泥
粉煤灰:
广州电厂II级灰
膨胀剂:
矿粉:
广东华润水泥有限公司,比表面积500m2/kg
砂:
中砂,细度模数2.6~2.8
石:
5-25mm连续级配碎石
减水剂:
江门WH高效减水剂
三、混凝土浇筑分层
锚碇结构中浇筑量较大的部位包括基坑垫层、基坑底板、基坑填芯混凝土、基坑顶板,以及锚体。
根据工程经验,同时考虑现场施工条件和原材料供应情况,将上述部位混凝土浇筑施工分层如下,并结合施工时间、混凝土力学参数、气温、冷却水通水方式及时间等进行温控计算,验证分层的合理性。
(一)基坑垫层混凝土
基坑垫层混凝土为C20强度等级,浇筑厚度应根据开挖的实际地质情况作适当调整,但最小厚度不小于20cm。
垫层混凝土总浇筑量近1200m3,一次浇筑完毕,施工时间约1d。
(二)基坑底板混凝土
基坑底板为一直径近66m、高5m的混凝土圆柱体,混凝土为C30微膨胀混凝土,混凝土总方量为16899m3,浇筑工作量大,考虑现场施工条件及原材料供应情况,建议分两层浇筑,每层2.5m,分层示意图如附图2所示。
每层浇筑时间约1d,第一层浇筑完6d之后进行第二层浇筑施工。
(三)基坑填芯混凝土
基坑填芯混凝土为C20强度等级,浇筑总方量为44900余m3,分成八层浇筑,各层厚度依次为2m、2m、2m、2m、2m、2m、1.5m、2m,分层示意图如附图3所示。
每层浇筑时间约1d,下层浇筑完5d之后进行上一层混凝土浇筑施工。
(四)基坑顶板混凝土
基坑顶板混凝土为C30强度等级,混凝土浇筑总方量17418m3,顶板立面分3层浇筑,每层厚度依次为1m、2m、2m,每层平面等分为四块,穿过整个平面中心点(即圆点)预留相互垂直交叉的两条后浇带,宽度为2m,分层分块示意图如附图4所示。
每层浇筑时间约1d(四块同时浇筑),下层浇筑完6d之后进行上一层混凝土浇筑施工。
各层混凝土浇筑完毕之后?
?
天进行后浇带的浇筑施工。
(五)锚体大体积混凝土
锚体大体积混凝土方量巨大,施工时间长。
总体而言,锚体大体积混凝土施工分成散索鞍支墩和锚块两大部分,散索鞍支墩分上下游各一座,锚块由后浇带等分为两部分。
上下游散索鞍支墩立面各分成16层,分别为B1~B16、D1~D16层;两大锚块立面各分成16层,分别为A1~A16、C1~C16层。
详见附图5所示。
每层浇筑时间1d,下层浇筑完6d之后进行上一层混凝土浇筑施工。
锚块最后一层浇筑完毕1月之后进行后浇带的浇筑施工。
四、温控计算
(一)、锚碇基坑底板大体积混凝土温控计算
1计算条件
1.1施工时间及进度等
施工时间:
2005年9月下旬~2005年10月上旬;
浇筑层厚:
整个锚碇分两层进行浇筑,底层高2.5m,上层高2.5m;
施工进度:
每块浇筑时间约2d,底层浇筑完之后相隔6天浇筑上层;
浇筑温度:
混凝土入模时不超过28℃;
放热系数:
β=14W/m2·℃。
导温系数:
0.07m2/d。
线膨胀系数:
8.9×10-6/℃.
1.2混凝土力学参数
混凝土重度2400kg/m3
混凝土绝热温升:
Tr(t)=WQ0(1-e-mt)/Cγ
混凝土弹性模量:
混凝土徐变度:
1.3气温
,另外加3℃辐射热(侧面不加)。
2计算结果
2.1温度
计算结果为锚碇基坑底板内最高温度 ℃。
温度历时曲线图如图1所示。
图1
表4 所取点坐标值
X向坐标(m)
Y向坐标(m)
Z向坐标(m)
A点
2.2温度应力
2.2.1 不同高程应力历时过程及最大应力见图2。
2.2.2各层最大主应力见下表
表5 第一层最大主应力值(MPa)
龄期
应力
表6 第二层最大主应力值(MPa)
龄期
应力
2.3 结果分析
根据表7的C30掺粉煤灰混凝土劈裂抗拉强度试验结果和锚碇基坑底板混凝土温度应力计算结果,可知混凝土劈裂抗拉强度均大于温度应力值,锚碇基坑底板部位大体积混凝土在施工期内抗裂安全系数大于1.4,在采取有效温控措施并进行合理施工,可以防止锚碇混凝土产生有害温度裂缝。
表7 C30微膨胀大体积混凝土劈裂抗拉强度
龄期(d)
7
14
28
Rpl(MPa)
1.60
2.80
3.30
(二)、锚碇基坑填芯大体积混凝土温控计算
(三)、锚碇基坑顶板大体积混凝土温控计算
五、温度控制标准
在仿真计算的基础上,结合以往施工经验制定了混凝土在施工期内不产生有害温度裂缝的温控标准,具体内容如下:
1、混凝土最大水化热温升:
不超过25℃;
2、混凝土内表温差不超过25℃;
3、相邻块体的混凝土温差不超过25℃;
4、混凝土允许最大降温速率不超过2.0℃/d。
六、混凝土温控措施及实施细则
(一)、优化混凝土配合比,合理选材,降低混凝土内部水化热温升。
合理选择混凝土原材料:
选择级配优良的砂、石料,选择优良的混凝土外加剂,控制混凝土水灰比,降低水泥用量,是降低内部水化热温升的重要环节,因此必须进行配合比优化设计。
1、混凝土原材料选择及质量控制
(1)水泥:
采用广州水泥厂生产的金羊牌P.O32.5R水泥,其用量每m3混凝土不得超过240kg,最好采用矿粉替代部分32.5R水泥降低混凝土的温升。
水泥散袋或袋装入场,水泥使用温度不得超过50℃,否则须采取措施降低水泥温度,如可要求水泥生产厂家放置一段时间后发货。
袋装水泥入场后应按品种、标号、出厂日期分别存放,同时应采取措施防止受潮。
水泥应分批检验,质量应稳定。
若存放期超过3个月应重新检验。
(2)粉煤灰:
采用广州电厂II级粉煤灰,质量应符合《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》(GB1596—91)的规定。
(3)砂:
采用中砂,含泥量≤1%,细度模数2.6~2.8,其它指标必须符合规范规定。
砂来源必须稳定,砂入场后应分批检验。
(4)石:
采用碎石。
石子必须为5~25mm连续级配,来源应稳定。
石子必须分批检验并严格控制其含泥量不超过1.0%。
如果达不到要求,必须用水冲洗合格后才能使用,其他指示标必须符合规范要求。
(5)外加剂:
施工方采用减水剂:
江门WH缓凝型高效减水剂。
外加剂应分批检验,品质应稳定,如发现异常应及时报告。
(6)水:
拌和用水的水质需通过严格检验并符合有关规范规定。
2、混凝土配合比
泵送混凝土应具有良好的和易性和粘聚性,不离析、不泌水。
初始落度宜控制在18cm以上,初凝时间为20h±2h。
为满足以上施工要求,确保施工质量,应对锚碇大体积混凝土配合比进行大量试验,按材料实际情况,优选出配合比;同时结合现场施工和材料情况,对配合比进行调整。
根据设计要求和有关规范规定,锚碇大体积采用标准养护条件下90天龄期的抗压强度作为验收和评定的依据。
(二)对混凝土施工的一般要求:
考虑到混凝土的收缩和温度应力,建议在锚碇大体积混凝土浇筑完之后一个月再进行后浇带施工。
为确保大体积混凝土施工质量,提高混凝土的均匀性和抗裂能力,必须加强对混凝土每一施工环节的控制,要求现场人员必须从混凝土拌合、输送、浇筑、振捣到养护、保温整个过程实行有效监控。
混凝土施工应严格按照《公路桥涵施工技术规范》(JTJ041-89)进行,并特别注意以下方面:
1、混凝土拌制配料前,各种衡器应请计量部门进行计量标定,称料误差应符合规范要求。
应严格控制新拌混凝土质量,使其和易性满足施工要求。
坍落度检验应在出机口进行,每班2-3次,拒绝使用坍落度过大和过小的混凝土料。
应及时检测粗、细骨料的含水率,遇阴雨天气应增加检测频率,随时调整用水量。
2、浇筑混凝土前应对模板、钢筋、预埋件、监控元件及线路等进行检查,同时应检查仓面内冲毛情况,及是否有碎碴异物等,检验合格后才能开盘。
3、自高处向模板内倾卸混凝土时,为防止混凝土离析,应符合下列规定:
(1)当直接从高处倾卸时,高度不应超过2米;
(2)当高度超过2米时,应通过串筒,溜管等设施;(3)在串筒出料口下面,混凝土堆积高度不宜超过1米,即时摊平,分层振捣。
4、混凝土应按规定厚度,顺序和方向分层浇筑,必须在下层混凝土初凝前浇筑完毕上层混凝土。
如因故停歇,
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