松浦桥主塔C50混凝土冬期施工技术.pdf

江守恒等： 松浦桥主塔 C 5 0混凝土冬期施工技术 松浦桥主塔 C 5 0混凝土冬期施工技术 江守恒 ， 李宝成 ， 朱卫中 ( 黑龙江省寒地建筑科学研究院， 哈尔滨1 5 0 0 8 0 ) 【 摘要】 结合哈尔滨市松浦大桥主塔的冬期施工 ， 阐述 C 5 0负温泵送混凝土配合比设过程、 负温泵送混凝 土暖棚法冬期施工与养护， 以及混凝土冬期施工过程中的温度监控， 对 C 5 0负温混凝土在 1 6 0 m高塔严寒条件下 的施工做一技术总结。 【 关键词】 负温混凝土 ； 冬期施工； 暖棚法 ； 温度控制 【 中图分类号】 T U 7 5 5 ． 8 【 文献标识码】 B 【 文章编号】 1 0 0 1 — 6 8 6 4 ( 2 0 1 1 ) 0 6 — 0 0 0 1 — 0 3 哈尔滨市松浦大桥 ， 全长约 4 ． 0 3 k in， 主线桥梁长 约3 ． 4 5 k m 。其主航道桥桥型为主跨 2 6 8 m独塔斜拉 桥 ， 主塔高度 1 6 0 m， 混凝土设计强度等级 C 5 0 ， 其 3 0 、 3 1 、 3 2节段混凝 土施工在 2 0 0 9年 1 1 月份 ， 1 1 月 2 9 日 完成 3 2节段浇筑 ， 此时哈尔滨地区处于冬期施工时 节 ， 此部位混凝土的施工为混凝土冬期施工， 如此苛 刻条件下的高塔泵送混凝土施工尚属于首次。 冬期施工过程中， 工程存在如下技术难题亟待解 决： ①混凝土浇筑早期 ， 由于外界气温处于负温条件 下， 可能造成混凝土早期受冻， 引发混凝土冻害发生； ② 由于 C 5 0混凝土配合中水泥用量高， 在水化放热量 大， 混凝土的内部温度高， 而此时混凝土的外界环境 温度低 ， 由此可能造成混凝土内表温差过大， 产生有 害的温度裂缝 ； ③在混凝土模板拆除阶段 ， 混凝土内 部温度可能仍处于高温状态， 当模板拆除后， 混凝土 直接暴露在负温环境中， 由此也可能产生混凝土内表 温差过大， 而造成混凝土温度裂缝的出现； ④可能由 于混凝土 降温 速率过快 ， 导致混凝土开裂。 为了克服如上技术难题 ， 确保工程质量达到设计 要求 ， 对本工程部位的负温泵送混凝土配合 比设计、 施工阶段的混凝土保温养护、 内部温控技术进行研究 与实施， 在此做一技术总结， 以供借鉴。 1 C 5 0负温 泵送 混凝土配合比设计 1 ． 1 混凝土受冻的危害 由于混凝土的 自身性质所至， 新浇筑的混凝土受 温度影响极大。首先， 在低温条件下水泥水化速度极 慢， 在 1 0～ O c I = 之间， 水泥混凝土的强度增长仅为常温 下的 1 0 ％ 一 2 0 ％ ， 硬化速度慢的结果是导致强度增长 速率慢， 工程进度上不来。其次， 在负温条件下， 水泥 水化速度几乎为零， 搅拌混凝土的水还要结冰， 在 0一 一 1 0 ％之间， 水泥混凝土强度几乎不增长， 而且在不采 取措施时， 新拌混凝土就必然会由于水的结冰而受冻 害。混凝土受冻害之后， 对于混凝土的物理力学性 能、 耐久性、 后期强度等性能危害极大。因此， 冬期浇 筑的混凝土防止冻害是施工中重中之重的任务。如 果工程中新拌混凝土受冻 ， 后果不堪设想， 故进行 C 5 0 负温泵送混凝土配合比设计研究。 1 ． 2 负温混凝土配制基本原则 所谓负温混凝土是指按一定材料配 比， 经过科学 计量后， 经搅拌、 浇筑成型 ， 能在负温条件下进行硬 化， 在规定的龄期内达到给定的技术指标， 在负温条 件下混凝土强度持续增长 ， 且转正温后混凝土的物理 力学性能、 耐久性能不降低的一类混凝土， 在规定的 硬化温度中可分为 一5 、 一1 0 、 一l 5 ℃三种温度段， 此时 的一 5 、 一1 0 、 一l 5 ℃指的是混凝土内部硬化温度， 当负 温混凝土养护中采取一定的保温措施。 本研究旨在保证工程 中所用混凝土在负温下不 受冻害， 且强度持续增长， 转正温后混凝土各项物理 力学性能不受影响。天气温度 目标最低极限温度为 一 2 5 ℃， 保证混凝土内部在 一l 5 ℃条件下达到f 一 ， ≥ 1 0 ％f t ~ ， 混凝土经负温养护转正温后均达标 ， 即厂 一 ， ≥l 0 0 ％矗 。 1 ． 3 C 5 0负温泵送混凝土配合比 采用黑龙江省低温建筑科学研究所中间试验厂 生产的 L N C ． I I 型混凝土防冻剂 ， 属于有机类无氯型防 冻剂， 对钢筋无锈蚀作用。 表 1 混凝土配合比与强度 2 低温建筑技术 2 0 1 1年第 6期 ( 总第 1 5 6期 ) 基于可泵性、 力学性能、 耐久性、 温控等， 综合科 研试验结果分 析得 到如下 混凝 土配合 比： 水泥 采用 宾 西水泥厂生产的虎鼎牌 P O 4 2 ． 5水泥， 松花江中砂， 细度模数 2 ． 3 5 ， 二级配碎石( 大石： 小石 ：8 5 ： 1 5 ) ， 哈 三电厂产 I 级粉煤灰作为掺合料， 泵送剂为萘系泵送 剂， 具体配合比与相关性能如表 1 所示。 经试验确定 ， 本部位 掺防冻剂 的混凝 土抗冻 临界 强度控制在 1 0 ． 0 MP a 。 2 C 5 0级负温泵送混凝土冬期施工技术 2 ． 1 负温混凝 土暖棚法施工与养护 ( 1 ) 暖棚法 施工 。上塔 柱暖棚位 于 1 5 0—1 6 0 m 的高空中， 暖棚长 1 0 m， 宽 8 m， 高 1 0 m， 表面积 5 0 0 m 左 右 ， 将 一个施 工节段严 密包裹 ， 在外模 板外侧 、 暖棚 上 盖及 内模底部均采 用保温 阻燃 材料进 行保 温 ， 具体 为： 在外模外侧紧贴外模布置一层阻燃橡胶板 ， 向外 3 0 c m后再布置一层阻燃橡胶板， 形成一个厚 3 0 c m的 保温夹层 ， 在夹层的下端位置布设蒸汽排管， 然后在 最外侧包裹一层彩钢板 ， 用于防风。在内模底端距混 凝 土顶面下 2 m 位置 处设 置一层 隔热层 ， 在 隔热层 上 布设蒸汽排管， 用于内模的加热 ， 在内模 内设置一个 小水箱 ， 把蒸汽的尾端插入水箱 内， 保证水箱内的水 达 到 5～1 0 ~ C； 在下一施工段混凝 土顶 面以下 1 ． 5 m范 围混凝土内埋设热水管 ， 通入水箱内的水 ， 使这一段 的混凝土温度保持在 5 ~ C以上。在大棚的上部， 布置 2 台 1 0 0 0 W 的热风幕 ， 在混凝土浇筑前对钢筋加热。混 凝土浇筑后 ， 在大棚内温度保持 1 0 ~ C以上时， 使混凝 土在 3～ 4 d强度达到 4 0 ％以上， 开始有控制性的降 温， 降温速率为每天降温 5 ℃左右， 并在 7 d内降至与 室外温差不大于 2 5 ~ C， 开始液压爬模爬升， 施工下一 节段 。同时 ， 采用 一1 5 ~ C条件下 可 以施 工 的混凝 土配 合比进行施工， 采用无氯盐型 L N C 一 Ⅱ防冻剂， 防止一 旦在混凝 土施工过程 中 ， 遭 遇寒流 或保温措 施 出现 问 题 时 ， 混凝 土遭受冻害 。 ( 2 ) 人 模 温 度 控制 。混 凝 土原 材 料 用 热水 搅 拌， 出罐温度 1 0 ~ C以上， 浇筑入模温度 5 ~ C以上； 施工 时砂的温度为 5 ~ C， 石料温度为 0 ~ C， 水 泥温度 为 一 6 ． 2 ~ C， 当水 温 加 热 至 4 0 ~ C时， 经 计 算 出 罐 温 度 为 1 0 ． 2 ~ C， 运输后， 入模温度为 5 ． 1 ℃ ， 满足规范要求。 2 ． 2 混凝土冬期施工温度监控与养护 ( 1 ) 混凝土的施工。混凝土泵送浇筑完成后 的 具体养护措施： 混凝土在浇筑搓平后， 立 即采用塑料 布 +棉毡结合进行表面裸露? 昆 凝土保温保湿覆盖， 同 时采取热风幕进行热养护。 ( 2 ) 测温与养护控制。测温制度 ： 混凝土浇筑 完 4 h测一次， 终凝后 8 h测一次， 3 d 后 1 2 h测一次， 7 d 后视温度情况进行测试， 测温由专人负责 ， 严格记录， 若发现混凝土内部的温度接近防冻剂掺量规定的 一 l 5 ℃极限时， 应立即采取增加保温层内温度的方法确 保混凝土不受冻。 本结构采用的混凝土为 C 5 0 ， 在水化阶段会产生 大量的水化放热 ， 导致混凝土内部温度升高， 可能达 到4 5 ℃， 甚至更高， 因此， 混凝土内表温差控制至关重 要 ， 当温差达到 2 0 ~ C时， 视情况相应采取提高保温暖 棚的温度的方式， 防止混凝土温差超过 2 5 ℃， 避免温 度裂缝的产生。 冬期施工中， 利用模板的保温与防风作用， 尽量 延长模板拆 除时间 ， 以增加 混凝 土的蓄热 能力。冬期 施工负温混凝土最好带模养护， 同时根据预留试件试 压后求出混凝土抗冻临界强度， 当混凝土达到抗冻临 界强度后方可拆模 。 为尽早进行下一节段混 凝 土施 工 ， 混凝 土 的降温 速率适当放宽， 采取 5 ℃／ d的速率进行混凝土降温， 以 便使混凝土内部最高温度尽快降至与外界温差小于 规范要求， 同时， 采用动态温度控制方法进行混凝土 养护， 在混凝土浇筑期间及浇筑完成早期 ， 根据混凝 土所处环境下的实际温度情况进行养护， 如混凝土硬 化已经开始 ， 环境温度仍为正温( 保温隔层内即内膜 环境温度在5～1 0 ℃之间) 则不采取加热措施， 让混凝 土依靠自身的水化热温升 自行加温养护； 根据 内部温 度 的即时数据 采取动态 温度控 制 ， 在混凝 土内预先 布 置冷却水管， 使混凝土内部最高温度尽量控制在 3 O～ 4 5 ℃之间， 在混凝土 内表温差允许 条件下( 不超过 2 5 ℃) ， 在早期使混凝土内部热量充分释放到外界， 这 样可以使得混凝 土内部 的最高温度相应降低。视温 控情况与混凝土强度发展测试结果调整温控措施。 龄期， I I 图1 3 1 节段混凝土实测温度曲线 3混凝土温度实测分析 3 1 节段实测温度如图 1 所示， 该阶段混凝土施工 时 ， 在 混凝 土升温 阶段 ， 对混 凝 土暖棚采 取 了加 温措 施， 以控制暖棚温度为正温( 外模板棚内通蒸汽加热， 内模内通过电热风幕加热) ， 保证混凝土水化反应所 需温度。在混凝土的降温阶段， 根据实测实时混凝土的 ：2 5 、 夏天等： 矿物对混凝土中钢筋锈蚀的试验研究 3 矿物对混凝土中钢筋锈蚀的试验研究 夏天 ， 金南国 ， 王狄龙 ， 徐雅娟 ( 1 ．浙江大学建筑工程学 院， 杭州3 1 0 0 5 8； 2 ．浙江省天和建材集团有限公司 ． 杭州3 1 0 0 0 9； 3 ．浙江省交通规划设计研究院． 杭州3 1 0 0 0 6 ) 【 摘要】 通过检测钢筋电位以及腐蚀电流密度的变化， 比较了矿粉、 粉煤灰对混凝土中钢筋锈蚀速率的影 响。试验结果表明： 由于矿粉、 粉煤灰能改善混凝土抵抗氯离子渗透的能力 ， 因而能延缓混凝土中钢筋的锈蚀。 钢筋电位与腐蚀电流密度的变化情况基本一致 ， 可以作为混凝土中钢筋锈蚀情况的判断依据。 【 关键词】 混凝土； 矿物外加剂； 钢筋锈蚀； 腐蚀电位 【 中图分类号】 T U 5 2 8 ． 5 7 1 【 文献标识码】 A 【 文章编号】 1 0 0 1 — 6 8 6 4 ( 2 0 1 1 ) 0 6 — 0 0 0 3 — 0 3 E XPER耵 ENT AL S TUDY oN REB AR CoRRoS I ON EM BE DDED I N CoNCRETE AF FECTED BY M I NERAL ADM Ⅸ T URE X I A T i a n ， J I N N a n — g u o ， WA N G D i — l o n g ， X U Y a - j u a n ( 1 ． C o l l e g e o f C i v i l E n g i n e e r i n g a n d A r c h i t e c t u r e ， Z h e j i a n g U n i v ． ， Ha n g z h o u 3 1 0 0 5 8 ， C h i n a ； 2 ． Z h e j i a n g T o h i g h B u i l d i n g Ma t e ri a l s G r o u p C o ． ， L t d ， Ha n g z h o u 3 1 0 0 0 3 ， C h i n a ； 3 ． Z h e j i a n g P r o v i n c i a l I n s t i t u t e o f C o m mu n i c a t i o n s P l a n n i n g ， D e s i g n＆R e s e a r c h ， Ha n g z h o u 3 1 0 0 0 6， C h i n a ) Abs t r a c t ： By i n s p e c t i ng t h e c h a ng e s o f r e b a r p o t e n t i a l a n d c o r r o s i o n c u r r e n t d e n s i t y， t he c o rro s i o n r a t e o f r e b a r e m b e d d e d i n c o n c r e t e a f f e c t e d b y s l a g a n d fl y a s h wa s s t u d i e d ． T h e e x p e r i me n t r e s u l t s h o w e d t h a t t h e r e b a r c o r r o s i o n c o u l d b e r e t a r d e d b y t h e s e p a r a t e a d d i t i o n o f s l a g a n d fl y a s h w h i c h i m— p r o v e d t h e r e s i s t a n c e o f c o n c r e t e t o c h l o r i d e i o n p e n e t r a t i o n ． T h e c h a n g e o f s t e e l p o t e n t i a l c o i n c i d e d w i th t h e c h a n g e o f c o r r o s i o n c u rre n t d e n s i t y， S O the y c o u l d b e u s e d a s t h e c rit e r i o n f o r t h e s t a t e o f r e b a r C O 1T O — s i o n ． Ke y wo r ds： c o n c r e t e； mi n e r a l a d mi x t u r e； r e ba r c o rro s i o n； c o rro s i o n p o t e nt i a l 混凝土 内的钢筋锈蚀广泛存在于房屋建筑、 桥 梁、 道路等结构中， 引起的损失 巨大， 维护费用高昂， 因此 钢筋锈蚀 成 为混凝 土 耐久 性 领域 研 究 的焦 点之 一 。与金属腐蚀学中的金属锈蚀不同， 混凝土中的钢 筋锈蚀在腐蚀机理、 所处环境、 锈蚀速率、 力学性能退 化以及锈蚀产物等方面又有许多 自身的特点 ， 再加上 混凝土介质本身物理、 化学等因素的不确定性， 导致 混凝土中的钢筋锈蚀研究更加复杂与困难。 [ 基 金项目] 国家重点基础研究发展计划 ( 9 7 3计划) 资助项 目( 2 0 0 9 C B 6 2 3 2 0 0 ) ； 国家 自然科学基金重点项 目资助项 目( 5 0 8 3 8 0 0 8 ) 内表温差进行暖棚温度调节 ， 在浇筑完成 4 5 h 停止内 模暖棚的电加热， 因为此时混凝 土内表温差较低， 同 时混凝土内部最高温度已经开始下降。外模板暖棚 进行阶段性通蒸汽， 保证温度在 0 ℃附近 ， 至阶段混凝 土施工准备开始， 爬模继续顶升 ， 混凝土外表面采用 棉被继续保温养护。 由图 1可以看出， 混凝土的最高温度在 4 0 h达到 了 4 4 ． 7 ℃的最高温度 ， 混凝土内表温差 1 4 ． 0 c I = ， 后期 温差与降温速率均控制在规范允许值之内， 其它节段 混凝土施工的温控情况与此类似， 混凝土的温度、 强 度发展均无异常情况出现。 4结 语 松 浦桥主塔 1 6 2～1 8 0 m节段施工 处于严 寒 时节 ， 最低温度达到了 一 2 4 ． 5 ℃。在此条件下， 通过负温混 凝土配合比设计得到了适于 一l 5 ℃泵送 C 5 0混凝土 配合 比， 同时采用暖棚法进行混凝土冬期施工 ， 施工 过程中根据温度监控数据及时调整养护措施， 确保了 工程质量与施工进度。 [ 收稿日期] 2 0 1 1 — 0 2 — 2 1 [ 作者简介] 江守恒( 1 9 7 6一) ， 男， 黑龙江依兰人， 工程师， 从 事混凝土科学研究与施 工控制技术工作。