Construcción y supervisión de hormigón de gran volumen para la plataforma del puente Zhoushan Xihoumen.
El Puente Xihoumen es el cuarto puente en el proyecto de la isla continental de Zhoushan. Está conectado con la isla Cizi en el extremo norte y la isla Jintang en el extremo sur. A través del canal de agua de Xihoumen, es un puente colgante de gran luz con un tramo principal de 1650 m. Las dimensiones planas de concreto de las tapas norte y sur son de 16,8 a 22,8 m y la altura es de 7 m. El volumen de hormigón de una sola capa es de aproximadamente 2643 m3 y el grado de resistencia de diseño del hormigón es C30. Se utilizan cimientos de pilotes tanto para los casquetes norte como para los sur, y hay pilotes incrustados en roca de 12ф2,8 m en la parte inferior de los casquetes.
Debido al efecto del calor de hidratación, el hormigón de gran volumen pasará por tres etapas después del vertido, a saber, período de calentamiento, período de enfriamiento y período de estabilización. Durante esta etapa, el hormigón también se expandirá y contraerá en volumen. Si se restringe el cambio de volumen de cada concreto, se producirá estrés por temperatura. Si la tensión excede la capacidad del concreto para resistir el agrietamiento, el concreto se agrietará.
Para prevenir grietas por temperatura en hormigón de gran volumen, debemos centrarnos principalmente en dos aspectos: uno es mejorar la resistencia a las grietas del propio material de hormigón y el otro es reducir el impacto de la fuerza externa; , temperatura y limitaciones de la estructura.
La principal dificultad en la construcción con hormigón en masa es cómo controlar el calor de hidratación para evitar el agrietamiento del hormigón o un estrés térmico excesivo. Los métodos comúnmente utilizados actualmente incluyen optimizar la proporción de mezcla, ajustar la temperatura del material de concreto que ingresa al molde, ajustar la temperatura interna del concreto, dividir razonablemente la altura y la secuencia de vertido y fortalecer el curado del concreto.
2. Optimización de la proporción de mezcla de concreto y selección de materia prima
Para lograr que el concreto de gran volumen tenga bajo calor de hidratación, buena bombeabilidad, buena estabilidad del volumen y excelentes propiedades de resistencia a la corrosión. resistencia al agrietamiento, el concreto se prepara de la siguiente manera:
2.1 Cemento: se selecciona cemento Portland de escoria Huaxin 32.5 y se selecciona cemento Portland de escoria 32.5 Nanjing Shuanghou. Según los resultados de las pruebas, la finura, la consistencia estándar, el tiempo de fraguado, la estabilidad y la resistencia del mortero del cemento cumplen con los requisitos de las especificaciones.
2.2 Cenizas volantes: Se seleccionan cenizas volantes de grado I de la central eléctrica de Jianbi y sus indicadores de inspección de calidad cumplen con los requisitos de especificación.
2.3 Aditivo: Se selecciona el precipitante retardante y de alta eficiencia JM-2 de la Academia Provincial de Ciencias de la Construcción de Jiangsu, y sus indicadores de inspección de calidad cumplen con los requisitos de especificación.
2.4 Arena: Se selecciona arena de Fujian Minjiang y sus indicadores de inspección de desempeño cumplen con los requisitos de especificación.
2.5 Piedra: Se selecciona la piedra del campo de piedra de Zhenhai Dadong y sus indicadores de inspección de rendimiento físico y químico cumplen con los requisitos de la especificación.
2.6 Agua: agua del grifo.
La relación agua-cemento del hormigón 2,7 es 0,414. Después de muchos preparativos de prueba y pruebas paralelas en el laboratorio de supervisión, se determinó que la dosis por metro cúbico de hormigón bombeado C30 es de 259 kg de cemento, 759 kg de arena media, 1069 kg de grava, 153,2 kg de agua y 165.438 de cenizas volantes. El asentamiento es de 80 ~ 185 mm.
3. Cálculo de simulación de tensiones térmicas de hormigón en masa.
La clave para la construcción con hormigón en masa es controlar la aparición de grietas por temperatura. Para comprobar si el estrés térmico causado por la diferencia de temperatura del hormigón y la contracción del hormigón supera la resistencia última a la tracción del hormigón en ese momento, se llevaron a cabo cálculos teóricos antifisuras:
3.1 Modelo numérico
Utilizados en el cálculo Los modelos numéricos de aumento de temperatura adiabático, módulo elástico y fluencia son los siguientes:
3.1.1 Aumento de temperatura adiabático
La fórmula de aumento de temperatura adiabático adopta una función hiperbólica.
3.1.2 Módulo elástico
3.1.3 Fluencia
3.2 Parámetros del material del hormigón
Módulo elástico del hormigón de la plataforma, resistencia a la tracción , el aumento de temperatura adiabático y el coeficiente de expansión lineal se determinan empíricamente.
3.3 Otras condiciones de cálculo
u El tamaño del plano de hormigón de una sola tapa es de 16,8 a 22,8 metros y la altura es de 7 m. Se vierte en cuatro capas con espesores de 1,5m, 1,5m y 2,5m respectivamente.
u La plataforma de la tapa está limitada por una base de pilotes de 12ф2,8 m, y el módulo elástico de la base durante el cálculo es de 2,4-104 MPa.
Al realizar el cálculo, considere el aislamiento de la superficie de concreto, considere el revestimiento lateral con una capa de material en rollo de polietileno y una capa de tela rayada de colores, y el revestimiento superior con dos capas de sacos.
Tenga en cuenta el efecto de enfriamiento de la tubería de agua de refrigeración al realizar el cálculo. Se colocan cinco capas de tuberías de agua de refrigeración sobre el hormigón de la plataforma. El espacio horizontal entre las tuberías de agua de refrigeración es de 0,9 m. La temperatura del calor de hidratación del hormigón de la plataforma C30 se eleva a 32 °C.
uLos datos de temperatura se muestran en los documentos de licitación y se considera que la velocidad media del viento es de 6 m/s..
uLa influencia de la fluencia sobre la tensión del hormigón se considera en el cálculo. .
3.4 Resultados del cálculo
La capa se vierte cuatro veces. La tensión de tracción principal en el hormigón en cada edad es menor que la resistencia a la tracción del hormigón. el factor K es ≥ 1,3. Cumplir con los requisitos.
4. Estándares de control de temperatura
Los principios del control de temperatura del concreto son: 1) Minimizar el aumento de temperatura del concreto y retrasar la aparición de la temperatura más alta; 2) Reducir la velocidad de enfriamiento; 3) Reducir la diferencia de temperatura entre el centro y la superficie del hormigón, y entre el hormigón nuevo y viejo, y controlar la diferencia de temperatura entre la superficie del hormigón y la temperatura del aire. Los métodos y sistemas de control de temperatura deben determinarse en función de condiciones específicas como la temperatura del aire (temporada), la temperatura interna del concreto, las dimensiones estructurales, las condiciones de restricción, la proporción de mezcla de concreto, etc. De acuerdo con la situación actual de este proyecto, se controlan los siguientes estándares de control de temperatura:
◆La temperatura máxima de vertido de hormigón en verano es ≤30°C;
◆El calor máximo de hidratación aumento de temperatura del hormigón: hormigón C30 para plataforma de tapa ≤29 ℃;
◆La diferencia de temperatura máxima entre la superficie interior y los bloques adyacentes: tapa≤25 ℃;
◆La diferencia entre La temperatura de la superficie del concreto y la temperatura del aire en invierno es ≥20 ℃, la temperatura del agua de mantenimiento de la superficie del concreto y la condensación.
Diferencia de temperatura de la superficie del suelo ≤ 65438±05 ℃;
La velocidad de enfriamiento máxima permitida del concreto ≤ 2,0 ℃/d
5.
5.1 Control de la temperatura de vertido del hormigón
Reducir la temperatura de vertido del hormigón es muy importante para controlar las grietas del hormigón. Para el mismo hormigón, el aumento de temperatura cuando la temperatura de entrada al molde es alta es mucho mayor que el aumento de temperatura cuando la temperatura de entrada al molde es baja. La temperatura del hormigón que ingresa al molde debe ajustarse de acuerdo con la temperatura del aire. La temperatura no debe exceder los 30 ℃ en climas cálidos y no debe ser inferior a 5 ℃ en invierno. Antes de verter el hormigón, se puede estimar la temperatura de vertido midiendo las temperaturas del cemento, las cenizas volantes, la arena, la piedra y el agua. Si la temperatura de vertido no está dentro de los requisitos de control, se deben tomar medidas graduales.
5.1.1 Las medidas para reducir la temperatura de almacenamiento del hormigón en verano son:
1) El cemento debe enfriarse completamente antes de su uso para garantizar que la temperatura del cemento sea ≤50°C. durante la construcción.
2) Construya un toldo, apile el árido en alto, tome el material del fondo y rocíe el árido con agua.
3) Evitar la luz solar directa sobre el encofrado y el hormigón recién vertido. La temperatura del encofrado y las barras de acero antes de entrar en el encofrado y fijarlos.
La temperatura local reciente no supera los 40ºC. °C. Por lo tanto, el período de construcción debe organizarse de manera razonable y se debe utilizar el vertido nocturno tanto como sea posible.
4) Cuando la temperatura de vertido supere los 30°C, se deben tomar medidas para añadir agua y hielo.
5) Cuando la temperatura es superior a la temperatura de almacenamiento, se debe acelerar la velocidad de transporte y almacenamiento para reducir el aumento de temperatura del hormigón durante el transporte y el vertido. Las tuberías de entrega de concreto deben cubrirse con bolsas de paja y regarse con frecuencia.
6) Durante la etapa de calentamiento del hormigón, para reducir el aumento máximo de temperatura, se debe enfriar el encofrado y la superficie del hormigón, como por ejemplo rociando agua para enfriar, evitando la exposición al sol, etc.
5.1.2 Construcción en invierno
Si la temperatura media diaria es inferior a 5 ℃, para evitar que el hormigón se congele, se deben tomar medidas como calentar el agua de mezcla y aislar durante el transporte. se puede tomar.
5.2 Controlar el intervalo de vertido del hormigón y el espesor de capa.
El intervalo entre cada capa de vertido de hormigón debe controlarse en unos 5-7 días, y el más largo no debe exceder los 10 días. Para reducir las limitaciones del hormigón viejo, se requieren capas delgadas, intervalos cortos y una construcción continua. Si el intervalo de tiempo es más largo por algún motivo, el espesor del concreto superior debe ajustarse según la situación real y una verificación completa.
De acuerdo con los requisitos de construcción, el hormigón para la tapa está previsto verterlo en cuatro capas, con espesores de vertido de 1,5 m, 1,5 m, 1,5 m y 2,5 m respectivamente. Para reducir las restricciones de la base y considerar las características estructurales, el espesor de la capa se aumenta de delgada a gruesa. El diagrama esquemático del espesor de la capa se muestra en la Figura 5-1.
5.3 Enterramiento y control de tuberías de agua de refrigeración
5.3.1 Ubicación de las tuberías de agua
Según las características de distribución de temperatura interna del hormigón, colocar una capa de refrigeración tuberías de agua por debajo de 2 m y por encima de 2 m Coloque dos capas de tuberías de agua de refrigeración para un total de cinco capas de tuberías de agua de refrigeración. Las tuberías de agua de refrigeración son todas tuberías de acero soldadas de φ40-2 mm con una separación horizontal de 0,9 m. La longitud máxima de cada tubería de agua de refrigeración es de 150 a 200 m. Las entradas y salidas de las tuberías de agua de refrigeración están dispuestas centralmente para facilitar una gestión unificada.
5.3.2. Uso y control de las tuberías de agua de refrigeración
1) El agua de refrigeración debe ser agua del grifo, no se permite agua de mar.
2) Enfriamiento; se deben instalar tuberías de agua antes de su uso. Se debe realizar una prueba hidráulica para evitar fugas y bloqueos de agua.
3) Para garantizar el efecto de enfriamiento interno del concreto de gran volumen, el caudal de enfriamiento; el agua debe alcanzar 32-40 l/min y se debe controlar la dirección del flujo del agua de enfriamiento, de modo que el agua de enfriamiento fluya desde el área de alta temperatura del concreto al área de baja temperatura; >4) Para garantizar un enfriamiento uniforme del gran volumen de hormigón, la diferencia de temperatura entre la entrada y la salida de la tubería de agua de refrigeración es inferior a 5 °C.
5) Después de verter el hormigón hasta la elevación de cada capa de tuberías de agua de refrigeración, comience a drenar el agua. Después de que cada capa de hormigón alcance el valor máximo y la velocidad de enfriamiento supere los 2 ℃/d, deje de drenar. agua Para evitar que la capa inferior de concreto se vierta después de que se vierte la capa superior de concreto cuando la temperatura aumenta, se utiliza enfriamiento por agua secundario y el tiempo de enfriamiento por agua se determina en función de los resultados de la medición de temperatura.
6) Controlar las temperaturas de entrada y salida del agua. En verano, la temperatura del agua de entrada no debe exceder los 25 °C, y en invierno se puede utilizar agua subterránea o agua de depósito profundo, no debe ser inferior a 10 °C y se puede mezclar con agua de refrigeración para calentar;
Para garantizar el efecto de enfriamiento inicial del agua de enfriamiento, el departamento de proyectos debe coordinarse con la unidad de control de temperatura para optimizar el diseño de las tuberías de agua de enfriamiento de acuerdo con las condiciones reales en el sitio, seleccionar racionalmente bombas de agua y personal de mantenimiento para garantizar el funcionamiento normal del sistema de refrigeración.
5.4 Control de la diferencia de temperatura de la superficie interna
Para hormigón de gran volumen, la temperatura seguirá aumentando debido al calor liberado por la hidratación. Si la temperatura no es demasiado baja, se debe mejorar la disipación de calor durante el calentamiento, como rociar agua sobre la plantilla para enfriarla. Cuando el concreto está en la etapa de enfriamiento, se debe cubrir y aislar para reducir la velocidad de enfriamiento.
Durante la etapa de enfriamiento del concreto, como baja temperatura u ola de frío repentina, la diferencia de temperatura entre las superficies interna y externa es mayor a 25°C, o la temperatura es más de 20°C menor que la Temperatura de la superficie del hormigón. El hormigón de gran volumen debe aislarse y curarse. El método es el siguiente: Envuelva una capa de tela a rayas de colores con un saco colgante (geotextil) sobre la superficie de concreto para mantenerla caliente. Si es necesario, se debe instalar un cobertizo aislante en el cuerpo de la torre y la superficie de concreto debe irradiarse con lámparas de yodo de tungsteno y mantenerse con agua caliente. Al retirar el encofrado de hormigón, no solo debemos considerar la resistencia del hormigón, sino también la temperatura del hormigón y la diferencia de temperatura entre el interior y el exterior para evitar grietas debido al enfriamiento rápido cuando se expone repentinamente al aire. El tiempo de desencofrado en invierno debe ampliarse no menos de una semana, y el tiempo de desencofrado debe seleccionarse durante un período del día en el que la temperatura sea más alta. Cubrir inmediatamente después de retirar el molde para mantener el calor.
5.5 Curado del hormigón
El curado del hormigón incluye humedad y temperatura. La resistencia al agrietamiento y la durabilidad del hormigón de superficie estructural dependen en gran medida del mantenimiento de la temperatura y la humedad durante la construcción y el mantenimiento. Porque sólo cuando el cemento se hidrata hasta cierto punto puede formar una microestructura beneficiosa para la resistencia y durabilidad del hormigón. Problemas comunes que se encuentran actualmente en la comunidad de ingenieros.
Un curado húmedo insuficiente tiene un gran impacto en la calidad del hormigón. Los tiempos de curado húmedo deben depender de las diferentes composiciones de los materiales de concreto y de las condiciones ambientales específicas. El curado húmedo es particularmente importante para el concreto con una baja relación agua-cemento y mezclado con aditivos. Los períodos mínimos de curado de diferentes hormigones se muestran en la Tabla 5-1.
Este proyecto puede utilizar tuberías de agua de refrigeración para ahorrar agua, lo que no solo puede lograr el efecto de aislamiento térmico e hidratación, sino también reducir el desperdicio de recursos hídricos. En verano o cuando la temperatura es alta, se debe reforzar el mantenimiento de la humedad de la superficie del concreto. Si las condiciones lo permiten, se debe utilizar el almacenamiento de agua superficial tanto como sea posible para evitar grietas por contracción seca en el concreto. Cuando la temperatura desciende bruscamente o cae por debajo de los 5°C, se debe mantener rociando agua o utilizando film plástico. Durante el curado húmedo, se deben controlar los cambios de temperatura del concreto. Según las diferentes estaciones, se toman medidas integrales de aislamiento térmico y disipación de calor para garantizar que la diferencia de temperatura entre la superficie interior del hormigón y la diferencia de temperatura entre la temperatura del aire y la superficie del hormigón estén dentro del rango de control.
5.6 Control de la construcción
Para garantizar la calidad de la construcción de hormigón de gran volumen y mejorar la uniformidad y la resistencia al agrietamiento del hormigón, se debe fortalecer el control de la construcción en todos los aspectos. La construcción con hormigón debe realizarse en estricta conformidad con las "Especificaciones técnicas para la construcción de puentes y alcantarillas en carreteras" (JTJ04189), y se debe prestar especial atención a los siguientes aspectos:
1. mezclados con los ingredientes, se deben limpiar varios instrumentos de pesaje y el departamento de medición realiza la calibración y el error de pesaje cumple con los requisitos.
Construcción en estricta conformidad con la relación de mezcla determinada según los requisitos de especificación.
2. El hormigón debe verterse en capas según el espesor, secuencia y dirección especificados, y debe completarse antes del fraguado inicial de la capa inferior de hormigón.
El espesor de la capa superior de hormigón y la distribución por capas del hormigón no deberá exceder los 30cm.
3. Coloque capas y bloquee las juntas de construcción horizontales y verticales estrictamente de acuerdo con las especificaciones, y coloque una malla metálica antifisuras a lo largo de un lado de la superficie de concreto para evitar grietas en la superficie.
5.7 Monitoreo en sitio
A través de mucho trabajo, el control de la temperatura del proceso de construcción de concreto en masa logrará resultados sustanciales, pero el monitoreo en sitio sigue siendo un indispensable e importante. enlace. Para verificar la calidad de la construcción y el efecto del control de temperatura, captar la información de control de temperatura, ajustar y mejorar las medidas de control de temperatura de manera oportuna y realizar una construcción informatizada, es necesario monitorear la temperatura y la deformación del concreto. Porque la temperatura, el desarrollo de tensiones y la prevención de grietas en el hormigón de gran volumen son cuestiones muy complejas, que incluyen cambios en la temperatura exterior, la humedad, las condiciones de construcción, las materias primas, etc. Provocará cambios de temperatura y presión. Sólo a través del control de la temperatura y el monitoreo de la tensión se puede comprender con mayor precisión la calidad y la seguridad contra grietas de la estructura. El monitoreo in situ incluye principalmente el monitoreo de temperatura y estrés.
6. Gestión
Para la construcción de hormigón de gran volumen, el supervisor primero debe revisar cuidadosamente el diseño de la organización de la construcción, el plan de construcción y el plan de control de temperatura, verificar si el plan de construcción de vertido y la construcción. Los procedimientos son factibles y verifican y revisan la calidad de los materiales y equipos del proyecto para eliminar peligros ocultos de accidentes de calidad y garantizar el vertido sin problemas de hormigón de gran volumen.
6.1 Materiales y equipos necesarios para la inspección de hormigón en masa.
Debido a la gran cantidad de materiales de hormigón de gran volumen, la supervisión debe exigir a la unidad de construcción que garantice que el cemento, arena, piedra, agua, cenizas volantes y aditivos cumplan con el doble requisito de cantidad y calidad. Luego, después de tener los informes de prueba y calidad, verifique si la proporción de la mezcla de concreto es correcta bajo la premisa de garantizar el certificado. Debido a las obras en la isla, también es necesario garantizar el suministro de agua dulce.
En vista del largo tiempo de construcción del hormigón de gran volumen y la ubicación geográfica en una isla, para garantizar la construcción continua y evitar que el vertido de hormigón de gran volumen se detenga a mitad de camino debido a una falla del equipo, se requiere respaldo. Se requiere equipo. Además, antes del inicio de la construcción, la unidad de construcción también debe realizar una operación de prueba del equipo principal, verificar varios instrumentos de medición y proporcionar un certificado de medición del departamento de medición.
6.2 Inspección integral antes de la construcción con hormigón en masa
Para garantizar la calidad estructural, antes de la construcción con hormigón en masa, se deben inspeccionar las barras de acero y sus uniones, los encofrados y las tuberías de agua de refrigeración en el vertido. Las piezas deben inspeccionarse exhaustivamente si el modelo y la ubicación coinciden con los dibujos. Las barras de acero incrustadas y las piezas incrustadas deben inspeccionarse una por una para evitar un entierro insuficiente o incorrecto. Para las uniones de acero se utilizan diversas formas de conexión mecánica y soldadura. Por lo tanto, antes de verter cada capa, el supervisor debe realizar inspecciones aleatorias. Sólo después de pasar la prueba se puede realizar el vertido.
Debido al gran espesor del hormigón en masa, el encofrado presenta juntas transversales. Para garantizar la calidad, las costuras del encofrado deben garantizar que no haya fugas de lechada y el interior debe ser liso y sin costuras obvias.
Las tuberías de agua de refrigeración también deben someterse a pruebas de presión hidráulica para evitar fugas y obstrucciones de agua.
6.3 Durante la construcción de hormigón de gran volumen, las estaciones laterales deben supervisar todo el proceso.
Durante el proceso de construcción de hormigón en masa, los ingenieros de supervisión in situ deben realizar una supervisión in situ las 24 horas del día y las 24 horas del día. Si se descubren problemas, deben solucionarse de manera oportuna. El ingeniero de supervisión de pruebas debe supervisar personalmente la estación de mezcla de concreto, verificar si la proporción de mezcla de producción es correcta, determinar si el asentamiento del concreto es estable, verificar el registro de temperatura de descarga del concreto, si la extracción y producción de muestras cumplen con los requisitos y realizar muestreos aleatorios. . Si se descubren problemas de calidad, se lo notificaremos de inmediato para su rectificación y eliminación de riesgos de calidad.
6.4 Al finalizar el vertido de hormigón de gran volumen, se deben comprobar en cualquier momento los registros de temperatura y las condiciones de curado.
Después de la construcción de hormigón de gran volumen, se debe prestar atención a sus registros de medición de temperatura y mantenimiento del hormigón. Si se descubre que la temperatura excede la temperatura de diseño, la unidad de construcción debe solucionarlo inmediatamente para evitar grietas por temperatura. Si se descubre que el mantenimiento no es oportuno o que el clima puede cambiar repentinamente, se deben tomar medidas con anticipación para evitar el agrietamiento del concreto.
7. Conclusión
El hormigón en masa utiliza tecnología de enfriamiento para controlar la temperatura dentro de los requisitos de diseño, lo que puede prevenir eficazmente las grietas por temperatura. A través de pruebas y cálculos previos a la construcción, junto con la cuidadosa organización de la unidad de construcción y la supervisión y guía de la unidad de supervisión, no solo crea buenas condiciones para la construcción de concreto de gran volumen para la plataforma, sino que también proporciona una situación favorable. garantía de calidad de la estructura de hormigón de gran volumen Otras construcciones de hormigón en masa proporcionaron información valiosa.
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