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临淮关淮河特大桥承台大体积混凝土配合比设计及温度控制技术临淮关淮河特大桥承台作为桥梁关键结构,其大体积混凝土施工面临温控难题。为确保工程质量,需进行科学的配合比设计与温度控制技术研究。在配合比设计方面,选用低热水泥以减少水化热,并通过掺加粉煤灰、矿渣粉等矿物掺合料优化混凝土性能,降低单位水泥用量。同时,合理控制骨料级配,选择适宜的外加剂(如缓凝高效减水剂)以改善和易性和延缓水化热峰值时间。
温度控制技术主要包括内部降温与外部保温措施。内部采用冷却水管循环系统,通过预埋管道通入冷水带走热量,有效降低混凝土内部温度;外部则通过覆盖保温材料(如土工布或塑料薄膜)减少表面散热速率,避免内外温差过大引发裂缝。此外,加强实时监测,利用温度传感器采集数据,动态调整冷却水流量及保温措施,确保温控效果满足规范要求。
通过上述方法公寓基础施工方案,可实现承台大体积混凝土的高质量施工,保障桥梁结构耐久性与安全性。该技术的应用对类似工程具有重要参考价值。
1、试配强度:fcu,o=fcu,k+1.645σ=30+1.645×5=38.2Mpa
2、混凝土坍落度设计范围:考虑混凝土运输过程中的坍落度损失及在泵送过程中的可泵性,设计混凝土出机时坍落度为15~18cm。
3、混凝土砂率:合适的砂率能够改善混凝土的工作性,减少混凝土表面裂缝的产生,《公路桥涵施工技术规范》JTT041-2000规定:泵送混凝土砂率范围为40%~50%,本次配合比试验基准配比选用砂率为42%。
4、“双掺”技术:在混凝土中掺入粉煤灰和外加剂,以减少水泥用量、减少并延缓水泥水化热的产生。
粉煤灰:粉煤灰在混凝土中能产生三个效应,即型态效应、活性效应和微集料效应,它的掺加不仅可以取代部分水泥,而且能改善混凝土的一系列性能。特别在大体积混凝土中,用发热量低的粉煤灰代替高水化热的水泥,可以明显的降低水泥的水化热,在保证混凝土设计强度的条件下,掺用粉煤灰可以有效地防止温度裂缝的产生。
由于I级粉煤灰有较强的减水作用。在固定水胶比下,可有效地减少胶材的用量,以更大地降低水泥用量。故本次配合比采用I级粉煤灰。
由于本配合比掺加粉煤灰主要作用为改善混凝土性能,减少水泥用量,且粉煤灰在价格上比较昂贵,本配合比采用等量取代法。
外加剂:减水剂能够大幅度减少用水量,在固定水胶比下,可以有效地减少水泥的用量,以减少水泥水化热的产生。缓凝剂可以延长混凝土的凝结时间,控制混凝土坍落度经时损失,使其在较长时间内保持良好的和易性。其次可以使水化热释放缓慢,推迟并降低放热峰。故本配合比选用复合型的缓凝减水剂。
1、水泥:本工程下部结构均用淮北众城水泥厂皖北牌P.o32.5普通硅酸盐水泥。
2、粉煤灰:淮南平圩电厂I级粉煤灰,掺量为胶体材料的20%。
4、粗集料:选用级配良好的怀远5~31.5mm连续级配的碎石。
5、细集料:细集料直接影响着混凝土的和易性、可泵性和强度。如细集料偏粗,则和易性差,泌水性大;如偏细,则含泥量大,比表面积大,为保证混凝土的施工和易性必须增加水泥等胶结材料用量。本配合比选用明光女山湖产中砂,细度模数为2.70
1、根据设计要求确定混凝土试配强度为fcu,o=38.2Mpa
W/C=aa×fce/(fcu,o+aa×ab×fce)=0.42
其中,回归系数aa=0.46 ab=0.07
水泥强度等级fce=1.13×32.5=36.7 Mpa
由于本承台处于非侵蚀性土中且经受冻害,允许最大水灰比为0.55,计算水灰比为0.42,符合耐久性要求,采用W/C=0.42。
3、选定单位用水量Mwo
4、计算单位水泥用量Mco
Mco==172/0.42=410kg。
计算单位水泥用量410kg,大于规范规定最少水泥用量280kg,符合耐久性要求,采用Mco=410kg。
采用等量取代法以20%掺量的粉煤灰等量代替水泥以降低水化热,故粉煤灰质量Mf=410×20%=82kg,水泥质量Mco=328kg。
5、选定砂率βs=42%
某大酒店机电安装施工组织设计 Mso+Mgo+Mco+Mwo=2400
Mso/Mso+Mgo=0.42
计算得Mso=764kg Mgo=1054kg
按质量法计算得混凝土初步配比为 (水泥+粉煤灰):水:砂:碎石:外加剂=(328+82)kg:172kg:764kg:1054kg:4.92kg。
7、根据计算的初步配比试拌25L混凝土进行工作性验证,拌和后混凝土坍落度17cm,符合实际施工要求,目测混凝土粘聚性、保水性良好。采用W/C=0.42的配比为基准配合比,并以W/C=0.42±0.05分别拌制三组混凝土拌和物标准养护至28天测定其极限抗压强度为40.1Mpa,36.5Mpa,46.0Mpa,综合考虑工作性和经济性,最终选用试验室配比W/C=0.42,即(水泥+粉煤灰):水:砂:碎石:外加剂=(328+82)kg:172kg:764kg:1054kg:4.92kg。
要保证大体积混凝土的质量仅有正确的配比是不够的,还需要正确进行施工组织。现场施工时采取预埋冷却管的方法来降低承台混凝土内部水化热,即在混凝土浇筑前预先埋入冷却管,并在管内注水,利用管内的冷水循环带走混凝土部分的水化热,从而降低混凝土内部的最高温度,降低混凝土内外温差,避免温度裂缝的出现。
此外浇筑混凝土时应避开中午较高气温时段,在夜间气温较低时进行浇筑,减少混凝土坍落度损失。
本配比经蚌明高速公路第三监理驻地办试验室验证jg/t 376-2012 砂基透水砖,满足强度和工作性要求。现场承台混凝土成功浇筑验证了此配合比和施工方法的可行有效。