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关键词:混凝土;裂缝;干缩;收缩;骨料;水灰比;硬化;添加剂
1.引言
大体积混凝土由于水泥凝结硬化过程中释放出大量的水化热,形成较大的内外温差,当温差较大超过25℃时,混凝土内部的温度应力有可能超过混凝土的极限抗拉强度从而产生温度裂缝,同时混凝土降温阶段如果降温过快,由于厚板收缩,又受到强大的摩阻力,可能导致收缩贯穿裂缝。此外,混凝土本身的收缩也可能造成裂缝的产生。因此大体积混凝土存在的主要问题是裂缝的控制。
2.大体积混凝土的概念
目前国内对于大体积混凝土尚无一个明确的定义。我国有的规范认为,当基础边长大于20m,厚度大于1m,体积大于400m3时称大体积混凝土;有的则认为混凝土结构物实体最小尺寸等于或大于1m,或预计会因水泥水化热引起混凝土内外温差过大,导致裂缝的混凝土为大体积混凝土。
3.大体积混凝土的主要类型
目前主要根据混凝土的种类和要求的性能进行分类。按照混凝土种类主要分为不含钢筋的素混凝土、含钢筋的钢筋混凝土或掺入钢纤维的钢纤维混凝土;按照要求的性能主要分为干硬性混凝土、低流态混凝土、高流态混凝土和常态混凝土等。
4.大体积混凝土的特点及施工技术要求
大体积混凝土结构厚、体形大、钢筋密、一次浇注量大、施工时间长、施工工艺要求高、受环境影响大,浇注完毕后,由于体积过大,造成混凝土水化热大,温度场梯度大,混凝土“内热外冷”极易产生裂缝。工程实践证明,大体积混凝土施工难度比较大,混凝土产生裂缝的机率较多。
5.大体积混凝土裂缝的主要类型
5.1干缩裂缝
混凝土干缩主要和混凝土的水灰比、水泥的成分、水泥的用量、集料的性质和用量、外加剂的用量等有关。是混凝土内外水分蒸发程度不同而导致变形不同的结果:混凝土受外部条件的影响,表面水分损失过快,变形较大,内部湿度变化较小变形较小,较大的表面干缩变形受到混凝土内部约束,产生较大拉应力而产生裂缝。
5.2塑性收缩裂缝
塑性收缩裂缝一般在干热或大风天气出现,裂缝多呈中间宽、两端细,且长短不一,互不连贯状态。常发生在混凝土板或比表面积较大的墙面上,较短的裂缝一般长20~30cm,较长的裂缝可达2~3m,宽1~5mm.从外观分为无规则网络状和稍有规则的斜纹状或反映出混凝土布筋情况和混凝土构件截面变化等规则的形状,深度一般3~10cm,通常延伸不到混凝土板的边缘。
5.3沉陷裂缝
沉陷裂缝的产生是由于结构地基土质不匀、松软,或回填土不实或浸水而造成不均匀沉降所致。或者因为模板刚度不足,模板支撑间距过大或支撑底部松动等导致混凝土出现沉陷裂缝。特别是在冬季,模板支撑在冻土上,冻土化冻后产生不均匀沉降,致使混凝土结构产生裂缝。
5.4温度裂缝
温度裂缝多发生在大体积混凝土表面或温差变化较大地区的混凝土结构中。混凝土浇注后,在硬化过程中,水泥水化产生大量的水化热。由于混凝土的体积较大,大量的水化热聚积在混凝土内部而不易散发,导致内部温度急剧上升。而混凝土表面散热较快,这样就形成内外的较大温差。较大的温差造成混凝土内部与外部热胀冷缩的程度不同,使混凝土表面产生一定的拉应力。当拉应力超过混凝土的抗拉强度极限时,混凝土表面就会产生裂缝,这种裂缝多发生在混凝土施工中后期。
6.大体积混凝土裂缝的材料控制技术
6.1水泥的合理选取
优先选用收缩小的或具有微膨胀性的水泥。因为这种水泥在水化膨胀期(1~5d)可产生一定的预压应力,而在水化后期预压应力部分抵消温度徐变应力,减少混凝土内的拉应力,提高混凝土的抗裂能力。
6.2骨料的合理选取
选择线膨胀系数小、岩石弹性模量低、表面清洁无弱包裹层、级配良好的骨料,这样可以获得较小的空隙率及表面积,从而减少水泥的用量,降低水化热,减少干缩,减小了混凝土裂缝的开展。
6.3尽可能减少水的用量
水对混凝土具有双重作用,水化反应离不开水的存在,但多余水贮存于混凝土体内,不仅会对混凝土的凝胶体结构和骨料与凝胶体间的界面过度区相的结构发展带来影响,而且一旦这些水分损失后,凝胶体体积会收缩,如果收缩产生的内应力超过界面过度区相的抗力,就有可能在此界面区产生微裂缝,降低混凝土内部抵抗拉应力的能力。再者,大体积混凝土一般强度都不是很高。
7.混凝土凝结硬化过程的控制
宏观上,硬化混凝土在约束条件下,收缩变形会产生弹性拉应力,拉应力的近似值最初可假定为杨氏模量和变形的乘积,当诱导拉应力超过混凝土的抗拉强度时,混凝土材料就会开裂。但事实上,由于混凝土是一种兼具粘性和延展性(徐变)的复杂相组成的非均质材料,一些应力被徐变松弛所释放,混凝土是否产生裂缝是徐变应力松弛后的残余应力所决定。
8.外加剂与掺合材料的控制
8.1粉煤灰
混凝土中掺用粉煤灰后,可提高混凝土的抗渗性、耐久性,减少收缩,降低胶凝材料体系的水化热,提高混凝土的抗拉强度,抑制碱集料反应,减少新拌混凝土的泌水等。这些诸多好处均将有利于提高混凝土的抗裂性能。但是同时会显着降低混凝土的早期强度,对抗裂不利。试验表明,当粉煤灰取代率超过20%时,对混凝土早期强度影响较大,对于抗裂尤其不利。
8.2硅粉
(1)抗冻性:微硅粉在经过300~500次快速冻解循环,相对弹性模量隆低10~20%,而普通混凝土通过25~50次循环,相对弹性模量隆低为30~73%.(2)早强性:微硅粉混凝土使诱导期缩短,具有早强的特性。(3)抗冲磨、控空蚀性:微硅粉混凝土比普通混凝土抗冲磨能力提高0.5~2.5倍,抗空蚀能力提高3~16倍。
8.3减水剂
缓凝高效减水剂能够提高混凝土的抗拉强度,并对减少混凝土单位用水量和胶凝材料用量,改善新拌混凝土的工作度,提高硬化混凝土的力学、热学、变形等性能起着极为重要的作用。
8.4引气剂
引气剂除了能显着提高混凝土抗冻融循环和抗侵蚀环境的能力外,能显着降低新拌混凝土的泌水,提高混凝土的工作度,降低混凝土的弹性模量,优化混凝土体内微观结构,提高混凝土的抗冻性能。
9.结语
大体积混凝土结构裂缝的发生是由多种因素引起的。各类裂缝产生的主要影响因素有几种:一是结构型裂缝,由外荷载引起的。二是材料型裂缝,主要由温度应力和混凝土的收缩引起的。目前控制和解决的重点是温度应力引起的混凝土裂缝。
参考文献:
关键词:混凝土;冬季施工;技术;研究
在混凝土施工的过程中,尤其是新浇混凝土,当水泥与液相状态的水发生化学反应以后,就会产生复合物,可以将砂石与钢材等材料紧紧地结合在一起。但是一旦新浇混凝土处于低温状态下,就会造成这一化学速度减慢,甚至是混凝土强度的增长延缓。当水的温度降至4℃以后,并持续降低时,就会出现水体积增加的现象,如果水泥在水化作用时所需要的水被冻结了,就会造成化学反应终止,这样就会对水泥晶粒结构产生永久性的伤害。
1低温环境对混凝土性能所产生的影响
1.1影响早期性能
混凝土一旦发生受冻现象,就会造成物理力学的性能发生改变。经过相关调查可以看出,在低温环境下混凝土浇筑的初凝时间与终凝时间都会被延长,尤其是终凝时间延长比较明显。且在低温环境下,混凝土表面所产生的水蒸气会结成水,这样也就加大了水灰比,最终也就造成了混凝土强度雨季表面的抗渗能力降低。由于混凝土发生了早期受冻的现象,因此也就造成了结构被破坏,降低了后期的强度,且如果结冻时间早,强度损失也就更大。
1.2降低混凝土的强度
在低温状态下,在一定程度上混凝土强度会增长,但是也会产出一定的水化作用。尤其是当温度逐渐降低以后,强度的增长也就更加缓慢了。在温度降至5℃左右时,水化作用减慢。当温度降至0℃左右时,水化作用停止。在发生冻结以后,混凝土硬化程度就会受到温度、水分以及空气含量等因素的影响。且在混凝土中,所存在的游离水发生结冰现象,这样水分体积就会出现膨胀,在其内部也就会产生出相应的冻胀应力,尤其是当早期强度不足以抵挡冻胀力时,其内部就会发生裂缝。这样在钢筋的周围也就形成了一定的冰膜,减低了钢筋与混凝土之间的粘结力,减少了强度。所以当温度降低到5℃左右的过程中,施工人员应当要立即采取有效的保护措施,避免出现早期受冻的现象[1]。
1.3降低混凝土的耐久性
在低温环境下,混凝土中的水分会发生结冰膨胀的现象,这样也就造成了混凝土出现裂缝,尤其是在荷载作用逐渐加大的影响下,就会降低混凝土的抗裂、抗冻以及抗水渗等性能,这样也就降低了混凝土的耐久性。
2混凝土冬季施工
2.1控制好水灰比
在冬季进行混凝土施工的过程中,要控制好水灰比,并根据实际要求适当提高水泥的实际使用量,同时还可以采用早强硅酸盐水泥。通过相关调查可以看出,适当采用引气外加剂与早强剂等可以有效缩短混凝土的凝结时间,这样在一定程度上也就提高了混凝土的早期强度[2]。2.2保护好原材料的温度在实际施工过程中,要适当对原材料进行保温处理。水泥是不能直接进行加热的,因此就可以将水泥放置在储罐中,在也要包裹上保温的棉毡。对于砂石来说,在冬季进行露天堆放很容易发生结霜与起冰等现象,因此必须要铺盖上塑料的篷布进行保温,避免砂石表面发生结冰的现象。而对于搅拌用水来说,就可以采取底部生火加热等方法来保证搅拌用水满足温度要求。
2.3改善混凝土拌制与浇筑
为了避免对混凝土进行拌制过程中热量的损失,因此要对搅拌站进行封闭管理,同时还要适当采取保温措施。此外,还可以采用容量较大的搅拌机来进行搅拌,以此来提高搅拌量,保证工作效率。另外,在进行投料的过程中,要严格遵守搅拌的顺序,先加入骨料与水,这样就可以利用水温来溶解骨料上的冰霜,提高了骨料的温度,当进行预搅拌以后,就可以加入水泥了,同时还要控制好搅拌的时间[3]。另外,为了保证混凝土在运输过程中的温度,还可以采用将罐车的储罐外层包裹上保温的帆布,或是用热水清洗储罐,在运送到施工区域以后,要立即进行浇筑施工,以此来降低温度的损耗。
2.4做好混凝土浇筑后期的养护工作
为了保证混凝土浇筑的质量,可以采取分批浇筑或是暖棚综合法进行养护。暖棚综合法进行养护其实就是在磨房的周围利用棉被进行封闭处理,这种棉被在北方极为常见,因此购买也比较便捷与经济。此外在暖棚中还可以利用火炉或是暖风机等进行加热,以此来保证棚内的温度,达到保温的效果。另外,为了避免混凝土温度过高,就可以适当放置钢板,以此来避免温度的集中。或是可以采用无烟煤来保证混凝土表面的干净。采用暖棚综合法可以保证混凝土不发生冻害,在保证质量的同时,还提高了工作的效率。但是这种方法也存在一定的缺陷,就是经济消耗大,费用高。加之搭建暖棚的过程中需要耗费大量施工材料与人力,因此也就延长了准备的时间。
3冬季混凝土施工要点
3.1施工的要求
在进入到冬季以前,施工企业就要制定出生产计划,尽可能地避免在冬季进行施工,或是减少在冬季施工的工作量。其中要注意的是当不可避免需要在冬季进行施工时,要保证施工的安全与质量,同时还要注重施工图纸的科学合理性,不仅可以避免能源与材料的过度消耗,还可以有效缩短工期。此外在进行冬季施工的过程中,还应当落实好各个环节的施工设备与材料,以此来保证可以在冬季中进行连续施工,或是要制定出科学的施工方法,以及质量安全监管措施,同时还要提前采买好保温材料与加热设备等,保证保温措施满足实际要求。其次是要对施工人员进行相关的技术培训工作,加强施工人员的冬季施工安全意识,同时还要规范好相关的施工要求,严格遵守施工方案进行施工,在保证人身安全的前提下保证施工的质量。最后是要做好技术交底工作,落实施工现场的安全责任人,及时记录施工测温数据等。且在进行施工时,还要严格遵守施工方案进行施工管理,并及时进行测温,保证冬季混凝土的施工质量[4]。
3.2冬季混凝土施工技术要求
在冬季进行混凝土施工的过程中,可以选择早强型的普通硅酸盐水泥,这样可以保证在混凝土发生初凝时不会受到冻害。其次是要选择一天温度最高的时间进行混凝土浇筑,同时要保证混凝土施工配比的科学合理性,并选择一些适应性强的减水剂,以此来保证混凝土具备一定的抗冻能力,同时在进行搅拌的过程中,还应当要控制好投料的先后顺序。此外还应当要避免混凝土在运输过程中热量的过度消耗,在运输的过程中,还要规划好运输的路线,减少运输的时间。此外还要及时清除钢筋上的垃圾,只有保证温度满足最基本的要求以后,才可以进行浇筑。
4结束语
综上所述,在冬季进行混凝土施工的过程中,必须要制定出详细的施工方案,这样才能加强对施工过程的管理,同时还应当及时采取有效的措施,减少冬季施工的风险。此外还要做好各个环节的施工控制工作,这样才能保证混凝土的施工质量。
作者:唐鹏 陶毅 单位:江苏盐城水利建设有限公司
参考文献:
[1]余春华,叶奎利,袁凤友,等.新邳洪河闸隔水墙混凝土施工中的裂缝控制[J].水利建设与管理,2007(8):673-674.
[2]张坦贤,吕西林,石家峰.一种经济且可大幅提高梁补强量的加固方法—拉压区同时用GFRP/钢板加固梁的抗弯试验研究与应用[J].四川建筑科学研究,2005(2):62-63.
1施工技术交底不完善
由于类似这样的大体积混凝土工程比较常见,在混凝土施工过程前没有对所有参建人员进行有针对性和详细的施工技术交底,有些人员知道其中的内容,但是还有部分人员尤其是一线的施工人员都不怎么明白自己该做什么、怎么做、要达到什么要求以及什么是不能做的。这样大家对大体积混凝土浇筑方法等施工技术没有熟练掌握,就必然导致大体积混凝土施工中出现一些质量问题。
2混凝土配合比不当
在以往工程施工中,只是按照图纸掺量的要求添加膨胀剂,没有系统地对膨胀源进行选择和规范的进行限制膨胀率的试验,往往达不到补偿收缩的效果,使混凝土产生收缩裂缝;有的配合比因为外加剂超量过高、砂率不合适造成混凝土离析,或者将设计试配的材料在建材厂里取样,但实际用于工程中的原材料有变化,依旧参照原配合比进行配料,其质量变动较大(如砂石粒径及含泥量、粉煤灰需水量比、外加剂减水率等),砂石含水不准确,外加剂掺量不准确,没有及时进行调整,严重影响了大体积混凝土质量。
3养护期间测温工作不到位
大体积混凝土在水化过程中会产生大量的水化热,且热量不易散发,当内外温差过大时,容易使混凝土产生温度应力裂缝,破坏混凝土结构,由于测温工作没有做或者没有严格按照测温方案进行全方位、定时测温,测温工作不到位,就不能掌握外界温度与混凝土内部温度,也就不能对养护起指导作用,因内外温差过大就会产生温度裂缝,如果外界温度下降过快,我们又不能及时掌握其内外温差变化,养护也就跟不上,就会造成很大的温度应力,极易引发混凝土的开裂,而势必影响大体积混凝土的质量。
4混凝土养护不到位
大体积混凝土在养护期间必须严格控制其内外温差,确保不出有害裂缝,因此养护是一项十分关键的工序。由于在混凝土浇筑完毕后12h内及其他时期没有及时或者定期安排人员进行覆盖并浇水养护,使混凝土水化反应不能充分进行,大大降低了混凝土的强度,同时养护不到位也造成混凝土表面受到暴晒、风吹、寒冷等条件而出现不正常的收缩、裂缝等破损现象,势必影响大体积混凝土的质量。
二提高大体积混凝土施工质量的具体措施
1加强施工技术交底工作
首先,我项目部邀请公司总工、集团专家等专业技术人员编制了筏板基础大体积混凝土结构施工作业指导书,在混凝土浇捣前以作业指导书的内容由项目总工对现场管理人员、施工班组和操作工人进行有针对性的详细技术交底,明确质量控制措施及操作要点,针对安全施工、大体积混凝土浇筑工艺等方面进行培训,确定了施工方法,明确了施工内容,保证操作人员理解无误、操作无误,交底内容有:(1)混凝土浇筑采用分层浇筑,分层厚度为40cm,每个浇筑点配3台插入式振捣棒,振捣上层混凝土时,要插入下层混凝土内50mm左右;(2)为了防止混凝土表面因砂浆过多出现干缩裂缝,浇筑完的混凝土表面应加一层洁净的石子,并增加压面的数量;采用二次振捣,排除混凝土因泌水在粗集料、水平钢筋下部生成的水分和空隙,提高混凝土与钢筋的握裹力,防止因混凝土沉落而出现的裂缝,减少内部裂缝,增加混凝土的密实度,使混凝土抗压强度提高,从而提高混凝土的抗裂性;(3)为了降低混凝土的入模温度,混凝土的入模温度应控制在15℃左右。当混凝土内外温差小于25℃后方可拆除模板和保温层,如拆模后,混凝土内外温差大于25℃时,应及时覆盖保温材料,使其缓慢冷却;(4)为确保新浇筑的混凝土有适宜的硬化条件,防止在早期由于干缩而产生裂缝,浇筑完毕后应在12h内覆盖和洒水,养护时间不少于21d。(5)混凝土中的水泥在硬化过程中要放出大量的水化热,明显提高了混凝土的内部温度,水泥水化热的积聚引起混凝土的温度裂缝,因此前3d的养护温度要低些。
2优化混凝土配合比
(1)在混凝土浇捣前,为了尽可能减少混凝土水化热,项目部委托实验室对混凝土配合比进行了优化,在征得设计和满足施工荷载要求的前提下,优先选用低水化热的水泥,并适当使用缓凝剂,各种材料取实际生产用的原材料进行试配,用量计算准确,混凝土配合比设计时尽量利用混凝土60d或90d的后期强度,尽可能减少水泥用量,以满足减少水泥用量和水化热的产生。(2)在保证混凝土设计强度等级的前提下,适当降低水灰比,配合比一般要求水泥用量不宜过小,含掺合料应≥320kg/m?,水灰比≤0.5,砂率控制在35%~45%。塌落度为100-140mm。混凝土试配时,材料计算一定要准确。(3)在优化后的混凝土配合比中,掺加粉煤灰代替部分水泥,从而降低了单方混凝土的水泥用量,以达到降低混凝土水化热的目的。如果配合比中使用膨胀剂,其单位用量应根据要求的限制膨胀率,采用实际工程使用的材料经配合比实验确定。(4)混凝土配合比必须满足设计所要求的强度、膨胀性、抗渗性能、耐久性等技术指标和施工工作性要求,氯离子含量和碱含量不得大于相关标准和规范的要求。
3定时检测混凝土温度工作
为了防止筏板基础大体积混凝土内外温差超过限制而产生温度裂缝,在施工过程中要采用科学的测温技术,在混凝土浇筑前在混凝土中沿厚度方向分三个层次设置测温孔(即底面上、顶面下各10cm处及中心部位各设一测温孔),具置分布在梁及承台中心部位,待混凝土浇筑完成后,指派专人负责掌握基础内部实际温度变化情况,在混凝土升温阶段,2~3h测一次,温度下降阶段,4~8h测一次,认真填写测温记录表,严密监视温差变化情况,并根据测温情况对容易出现裂缝的地方做出预警,以便指导重点养护工作,保证混凝土温度下降速率控制在2~3℃/d,表里温差≤25℃,并由项目质量负责人对测温全过程进行监控。
4加强混凝土的养护工作
在混凝土浇筑前制定一套切实可行的混凝土养护方案并严格按此方案执行,并派项目管理人员督促检查。(1)养护宜早不宜迟,为避免新浇筑的混凝土表面过快失水和表面温度受气温影响快速下降,混凝土浇筑完毕后,按设计标高进行找平,用木杠刮平,初凝前,用铁磙子碾压两遍,再用木抹子搓平,表面干硬后,紧贴一层塑料薄膜,以防止混凝土表面水分散失;然后覆盖两层麻袋,并及时浇水养护,时刻保证混凝土表面湿润。(2)正常气温下10h内(炎热气温2h内)开始对混凝土进行覆盖和蓄水养护,板底蓄水深度不小于100mm,反梁采取麻袋覆盖并人工浇水养护。(3)在养护过程中如发现遮盖不全或局部浇水不足,以至表面泛白或出现细小干缩裂缝时,应立即仔细遮盖,充分浇水,加强养护,并延长浇水日期加以补救。(4)养护时间不得小于14d。(5)养护期间并根据温差变化趋势及温控数据确定覆盖材料的增减和拆模时间,减少表面与中心温差,将混凝土内外温差控制在25℃范围内。当昼夜温差较大或气象报告有暴雨时,现场备足保温材料。(6)为了提高养护质量,项目部成立了专门的养护队伍,派责任心强的人员进行养护,并由项目质量负责人监督实施混凝土的养护工作。
三结论
叠合柱按照施工工艺分为同期施工和不同期施工。同期施工是指管内混凝土和管外混凝土同时浇筑;不同期施工是指先浇管内混凝土,待管内混凝土达到强度后,再浇管外混凝土。同期施工时,芯柱和管外混凝土同时承受竖向荷载,竖向荷载按构件轴向刚度分配。当不同期施工时,芯柱需超前承受部分竖向荷载,后浇筑管外混凝土的荷载再按照轴向刚度分配给芯柱和管外混凝土。因此,对于不同期施工的叠合柱,芯柱的抗压承载力可以得到极大的利用,进而提高叠合柱的截面承载力。将芯柱超前承受的轴力与总轴力的比值定义为叠合柱的叠合比[9]。采用Midas软件中施工阶段联合截面分析功能[10]对叠合柱的施工过程进行了数值模拟,分阶段激活钢管、钢管内混凝土和管外混凝土,确定了合理的施工方法。计算结果表明,对16层及以上的叠合柱采取同期施工且对15层及以下的叠合柱采取不同期施工,可以满足设计所要求的叠合比。当施工至19层时,开始从底层浇筑管外混凝土。理论上管外混凝土浇筑时间越晚则叠合柱的叠合比越大,因此管外混凝土浇筑速度不宜过快,原则上按照楼层每向上施工1层,管外混凝土向上浇筑2层的速度进行施工。叠合柱施工进度:①施工至19层时,下部叠合柱管外混凝土开始浇筑;②施工至22层时,下部叠合柱管外混凝土浇筑至第6层;③施工至24层时,下部叠合柱管外混凝土浇筑至11层;④施工至26层时,下部叠合柱管外混凝土浇筑至15层。叠合柱施工进度如图5所示。按照上述施工进度计划所得到的叠合比能够保证设计所需的叠合柱性能。底层叠合柱叠合比约为0.3,向上逐渐降低。15层叠合柱叠合比为0.15~0.20。
2钢管混凝土叠合柱施工技术
2.1钢管立柱安装技术工程中叠合柱的钢结构包括东、西2座塔楼地下4层至地上22层的16根660mm和780mm的圆形钢管以及南裙房地下2层至地上1层的6根边长900mm的方形钢管。钢管柱安装具体的工艺流程为:底板预埋柱脚钢管立柱定位吊装前准备工作(构件中心及标高标识、检查吊装设备工具、资料报验)钢管柱安装校正钢管柱验收。东、西塔楼的钢管柱按层分节,最大分节质量为2.8t,采用C6024塔式起重机吊装,臂长为60m,最大吊重为12t。南裙楼地下2层第1节和第2节钢管分别重9.8t和8.6t,采用80t汽车式起重机在栈桥上吊装。1层第3节钢管叠合柱重15.52t,采用50t汽车式起重机(8m幅度/最大15.6t)就近吊装,对汽车式起重机行走路线进行加固处理。所有钢管构件及配件均在专业工厂加工制作,再运输至现场安装。钢柱吊点设置在顶部,采用4根钢丝绳进行吊装。吊装前对焊接结合面进行包装保护,并对预埋件进行复测。首节钢柱吊装完毕后,通过垫铁组调节钢柱标高及垂直度,并及时对柱脚进行焊接及二次灌浆,灌浆混凝土为C60无收缩细石混凝土,厚度为50mm,如图6所示。在首节钢柱校正焊接完成之后才可继续向上安装上节钢柱。首节钢柱的顶面标高和轴线偏差、钢柱扭曲值一定要控制在规范允许值以内,在上节钢柱吊装时要考虑进行反向偏移回归原位的处理,逐节进行纠偏,避免造成累积误差过大。钢柱上、下节之间采用临时连接耳板连接。钢柱吊装就位后,先调整轴线、标高,再调整扭转,最后调整垂直度。钢柱校正时,需考虑预留钢柱焊接收缩量。工程中钢管柱材质为Q345B,壁厚16~46mm,焊接质量等级为C级,焊缝等级为全熔透一级。
2.2钢管外钢筋及节点域钢筋施工技术钢管立柱安装好之后绑扎钢筋。绑扎前在钢管上定位好箍筋间距,箍筋面与主筋垂直绑扎,并保证箍筋弯钩在柱上四角相间布置。为防止柱筋在浇筑混凝土时偏位,在柱筋根部以及上、中、下部增设钢筋定位卡。钢筋接头按照50%错开相应距离,箍筋绑扎开口方向错开。叠合柱混凝土模板采用槽钢或钢管进行加固,本工程柱尺寸最大为1100mm×1360mm,支模高度最大6.05m。柱模板采用18mm厚胶合板,外挂竖楞为50mm×100mm木方,间距200mm,柱箍采用槽钢或钢管配合14对拉螺杆,竖向间距为400mm(首步离柱脚200mm),具体加固方法如图7所示。本工程中叠合柱节点采用穿筋节点。典型的节点如图8所示。立柱钢管在工厂加工时须按图纸要求留置穿筋孔。施工工艺流程为:梁底筋、面筋从下至上穿钢管孔、套筒接头连接梁箍筋绑扎穿梁腰筋绑扎梁底筋、腰筋、面筋拆梁钢筋支承架体。梁钢筋穿过钢管后不满足锚固长度要求时,在纵筋与穿孔管壁之间的缝隙应进行手工补焊。节点域钢筋绑扎好后现场施工如图9所示。
2.3钢管内、外及梁板混凝土浇筑技术叠合柱内的高强微膨胀混凝土采用汽车泵或塔式起重机配合浇筑。为了和下部混凝土更好连接,同时也为了避免浇筑混凝土时发生粗骨料弹跳现象,在浇筑前首先灌入约100mm厚的同强度等级水泥砂浆。管内混凝土浇筑时,采用导管下料,振捣棒直接振捣混凝土,每次振捣时间≥30s,确保一次浇筑高度≤2m。每节钢管内混凝土浇筑至距管口500mm。为防止混凝土在浇筑时因自由落体高度过大导致混凝土出现离析问题,保证混凝土能准确进入所需浇筑的区域,布料杆在其泵管出料口增加1道5m布料软管,软管出料口与管内混凝土距离始终保持在1m左右,既方便浇筑过程中对混凝土落点的控制又方便软管在混凝土连续浇筑的同时进行移动。为了实测混凝土浇筑时的温度,在钢管外壁开设钢筋孔洞,插入8钢筋,在钢筋上布置温度传感器。温度传感器通过布置在钢筋外侧的无线数据发射器将温度数据传输到测温设备中,实时测出管内混凝土的温度,如图10所示。由于叠合柱内混凝土强度等级与框架梁、板混凝土的等级不一样,因此在浇筑时需设置钢丝网片将两侧分开。对于同期施工的叠合柱,由于管外柱混凝土需等到管内混凝土、梁、结构楼板混凝土浇筑完成并达到一定强度等级后才能进行施工。对于不同期施工的叠合柱,管外混凝土需要达到设计要求的叠合比时方可浇筑。可见不论是同期施工还是不同期施工的叠合柱,管外混凝土均晚于管内和梁板混凝土的浇筑。因此,施工时预留121mm混凝土浇筑孔,钢管外混凝土采用预留浇筑孔浇筑,浇筑时利用振捣棒进行插捣,如图11所示。为确保钢管外混凝土节点域浇筑密实度,在节点域分别设置注浆孔和排浆孔,采用高压注浆技术对该部位进行补强。钢管内混凝土浇筑后,采用覆盖上部外露部分并浇水养护。管外混凝土浇筑后,采用覆盖塑料薄膜养护,柱脚用废旧模板进行保护。在冬期浇筑钢管内混凝土时,入管混凝土的温度应高于15℃。当室外气温低于5℃高于-10℃时,浇筑混凝土前应加热钢管并包裹覆盖。
3结语
1.1衬砌混凝土技术的施工准备
水利工程作为系统化、综合性比较强的工程,它涉及到多种工种的综合施工,因此想要确保水利工程的顺利施工,需要做好施工的组织设计。在施工中确定合理的工种,安排好供电和供水的工作,对于机械设备需要提前进行调试,确保机械设备具有稳定的性能,并且需要安排技术人员对机械设备进行检测,如果发现故障,应该及时的进行维修,这样才能够确保施工的顺利进行。对施工人员需要进行培训,让施工人员了解施工的流程,而且需要聘请高级的技术人员对施工进行指导,这样才能够确保施工的质量。
1.2土方工程
渠道的土质一般比较疏松,这样在施工中容易发生沉降,从而可能会造成水利工程的质量问题。因此在水利工程的施工中需要对渠道进行侵水,这样可以充分的让土进行预沉,如果发现土质依然不满足衬砌技术的施工标准,就需要对土壤进行夯实,这样才能够确保土壤的密实度,从而满足衬砌技术的施工要求。对于渠道的放样需要首先确定在渠道的中线划定控制线,然后每个50m设置中心桩,对于弯道处需要特别的注意,利用增加中心桩的密度来提高中心桩的精度。需要依据设计的要求对高程进行控制,最后需要依据中心线和高程控制点进行渠道的放样。对于回填土方的施工,需要清理土层中的垃圾和石块,这样才能够确保土层的密度的均匀。对于土层进行分层的夯实,一般是每隔30cm进行土层的夯实,这样可以确保土层的密实度。对于含水量较低的土壤需要补充水分,可以采用洒水的措施,这可以提高土壤的湿度。最后需要利用打夯机对土层进行夯实,需要连续多次的夯实,并且需要仔细的检查,确保土层夯实的密度。
1.3原材料和混凝土的配比
在水利工程的施工中需要依照施工设计的要求,选择强度符合要求的水泥。在水利工程的施工需要考虑水泥的抗冻性,因此适宜选择325和425的普通硅酸盐水泥。又由于不同厂家的水泥的色泽不同,为了施工的美观,需要选用同一生产厂商的水泥。需要选择信誉良好、具有生产资格的水泥生产厂商,这样才能够确保水泥的质量。在渠道的施工具有抗冻和抗渗的要求,因此在混凝土中添加外加剂,例如可以添加以松香皂和热聚合物为主要成分的PC-2型引气剂,它具有引气、减水、提高混凝土的抗冻性和抗渗性的功能。也可以添加入M型的减水剂,它的主要成分为木质素和碳酸钙,具有减水和提高混凝土强度的功能。利用外加剂可以很好地提高混凝土的抗冻性和抗渗性。混凝土的配比需要依照施工组织设计的要求进行设置,水灰比应该小于0.6,混凝土的坍落度需要控制在1~3cm,而且在低温的季节,混泥土的坍落度需要相应的减小,反之,需要相应的增大。混凝土在配置的时,需要满足强度为C15,抗冻性为F50,抗渗性为W4。另外需要准确的把握混凝土、水、碎石、砂的比例,这样才能够确保施工质量。
1.4混凝土渠道的浇筑
在混凝土渠道进行灌注时,需要平整施工的场地,安排供电系统和供水系统。还需要把发电机、搅拌机、推车、翻斗等机械准备就位,这样可以随着进行混凝土的浇筑施工。在进行混凝土的浇筑前需要浇筑模板的制作和安装模板工程。通常采用定型槽钢,而且依照施工设计图纸进行模板设置,并且采用楔形三角铁嵌入土中进行加固模板。模板在制作的过程中需要确保模板的线条垂直、板缝紧密,而且容易拆卸。混凝土模板的安装可以自10mm的范围内的误差。在施工完成后需要多对模具进行清理,便于以后的使用。在浇筑混凝土的时,如果渠床比较干燥,需要洒水进行湿润,这样可以避免砼板由于水分的蒸发而出现裂缝。在渠道的施工中通常采用伸缩分块浇筑,而对于渠底、渠坡可以采用跳仓浇筑的方法。在具体的施工中需要依照一定的施工顺序,依照渠坡、渠坡、渠道顶部的顺序进行浇筑混凝土。这样在在渠坡浇筑完成后可以立即进行渠底的施工,从而可以促使渠坡和渠底的无缝衔接。对于渠底的施工可以采用顺序的分块进行浇筑。混凝土在浇筑的过程中需要利用机械的搅拌机,并且需要不停的旋转,防止混凝土出现离析的现象,可以利用小推车把混凝土运送到施工的现场。混凝土在卸到模具中需要均匀的摊铺,并且需要人工平仓。在混凝土依照模具的高度摊铺满仓面,整平表面,就可以开始进行混凝土的振捣。在振捣的施工中需要防止漏振和过振的现象出现。在渠道的振捣中施工人员需要从渠底,拉着平面振捣器自下而上的振捣,确保振捣的速度均匀,而且需要多次的振捣,直至表面泛浆为止。在混凝土渠道的浇筑过程中,需要在确保施工的质量的前提下,以最快的速度进行混凝土的灌注,否则可能会影响到混凝土的施工质量。需要注意的是在哦混凝土渠道的浇筑过程中严禁中断施工,否则容易出现裂缝。收面是浇筑的重要工作,做好衬砌的收面工作,可以提高减少水的渗漏,提高输水能力。在进行混凝土的收面时,需要利用磨光机抹平,直至泛浆为止。收面工作要求做到表面平整、没有麻面、没有石子。在混凝土达到初凝时,就可以进行拆模。拆模后需要对混凝土进行覆膜或者覆盖草进行养护,这样才可以确保混凝土的质量。
2结语