大体积异形混凝土流道模板体系及温控措施论文_孙焱州

上海市水利工程集团有限公司 201612

摘要:水工建筑物中流道对水流流态的调整发挥了重要左右,常规流道均为混凝土结构,结构复杂,多为曲面,且体积较大。施工过程中如何确保流道的浇筑质量是工程管理的一项重难点。本文以某工程的进水井流道为例,介绍了异形流道的模板体系及大体积混凝土温控计算及保温措施,对类似工程有一定的参考借鉴意义。

关键词:大体积砼、异形混凝土流道、质量控制

1、工程简介

本工程流道工程位于进水井内岛屿管线出口处。进水井流道底板厚2.05m,流道混凝土由进水井底板-11.75m高程延伸至涵闸底板-4m高程处,其中流道北侧接涵闸段为溢流堰结构,流道南侧接岛屿管线侧为双曲面八字式结构。进水井流道分为东线和西线,其结构完全相同,流道采用聚丙烯纤维砼浇筑。

进水井流道底板厚2.05m、长14.6m、宽13m,溢流堰及八字式翼墙最大厚度均达到近3m,砼标号C30,为大体积混凝土。必须采取合理有效的温控措施,避免有害裂缝的产生。

流道结构示意详见下图:

图1 进水井流道及消涡梁示意图

2、异形流道模板体系

1)浇筑顺序

进水井流道施工总体上分三阶段进行。第一阶段浇筑13.8m~11.75m高程(流道底板),第二阶段浇筑11.75m~9m高程,第三阶段浇筑9m~4m高程。详见下图:

图2 进水井流道施工流程示意

2)溢流堰流道模板体系

流道溢流堰为二次抛物面与圆弧面组合曲面,施工难度大。溢流堰分两次浇筑,第一次浇筑下端圆弧面段,第二次浇筑上端二次抛物面段。

施工前先在溢流堰两侧内衬墙上画出溢流堰剖面曲线轮廓,模板定位时按此轮廓线进行校核固定。

溢流堰钢筋与流道底板钢筋为一个整体,浇筑流道底板时需预留钢筋接头,预留钢筋应交错布置,焊接接头不能在同一截面。溢流堰钢筋位于面层,保护层厚度40mm,采用Ф25钢筋做支架进行施工。

溢流堰模板采用竹胶板,内楞为100×100mm方木,外楞采用钢管按流道形状弯制。浇筑混凝土前模板主要受重力,此时需靠模板外侧脚手架提供拉力;混凝土浇筑后模板主要受砼侧压力,此时需靠模板内侧对拉螺栓提供拉力。流道底板砼内需预埋600×600mm Ф18钢筋以做对拉螺栓焊接点。溢流堰模板示意图如下:

图3 溢流堰模板示意图

3、流道混凝土温控措施

流道混凝土采用聚丙烯砼,实践表明纤维素可以在一定程度上减少混凝土裂缝的产生;另外、流道混凝土浇筑时间在3月份,混凝土入仓温度不会太高;这些条件都能在一定程度上降低产生混凝土裂缝的风险。结合进水井底板浇筑时的温控经验,项目部对流道混凝土温控主要采取外部保温的原则。现验算如下:

1)温控计算

进水井流道砼采用C30商品砼,水泥为PO42.5号普通水泥,用量为230kg/m3(粉煤灰、矿粉按0.35系数折算为水泥),水灰比0.43,Ec=3.15×104 N/mm2,砼浇筑平均温度以15℃计,砼入模温度为20℃,养护期间月平均最低气温15℃。

(1)砼3d、7d、15d水化热绝热温度及最大水化热绝热温升为:

(2)砼内部温度计算

取流道砼最大厚度3.0m计算,内部中心温度;式中:为砼入模温度、为绝热温升、为厚度及龄期影响系数,查表可知当厚度为3m时;故有:

(3)各龄期砼收缩变形值:

相关表格查知,M2=1.04,M1、M3、M5、M8均为1,M4=1.32,M6=1.11,M7=1.25, M9=1.1,M10=0.61

则砼的收缩变量值为:

砼3d、7d、15d收缩当量温差为:

砼3d、7d、15d的弹性模量为:

砼3d、7d、15d的最大综合温差为:

则基础砼最大降温收缩应力为:(式中Et为弹性模量、α为线性膨胀系数、为最大综合温差、St为松弛系数、R为外约束系数(此处取1)、Vc为泊松比(取0.15);

3天抗压强度达到27%,故允许抗拉强度ft=0.270.23≈0.6,>0.6N/mm2,需要进行外保温养护处理;

7天抗压强度达到50%,故允许抗拉强度ft=0.500.23≈1.11,>1.11N/mm2,需要进行外保温养护处理;

15天抗压强度达到79%,故允许抗拉强度ft=0.790.23≈1.75,>1.75N/mm2,需要进行外保温养护处理;

计算知基础养护期间有可能出现裂缝,在此期间砼表面应采取养护保温措施,湿养护温度加大,综合温差减小,使计算σ(t)小于允许抗拉强度ft。

2)流道保温措施

砼保温是为了使砼内外温差不超过界限值(一般为20℃~25℃),本工程保温材料拟采用一层塑料薄膜加380g无纺土工布保温,形成良好的保温层,减少砼表面热量的扩散,尽量缩小砼内外温差。

本工程流道最大厚度为3.0m,在7d时砼温度内部中心温度约为:Tmax=47.44℃,实测砼初始温度按照20℃计算,大气平均温度15℃,保温材料(草袋)导热系数λi=0.14W/m·K,砼导热系数λ=2.3W/m·K ,砼表面温度控制在30℃左右,传热修正系数K=1.4,经计算所需保温材料厚度 2.7cm。

根据以上计算结果及以往经验,保温方面选择以下措施:

一层塑料薄膜加3层380g/m2无纺土工布覆盖,同时准备5cm泡沫塑料板备用,根据实际情况随时增加。

4、结论

综上,异形流道模板体系需结合流道高程及线形进行设计,合理设置施工缝;模板体系设计过程中需提前考虑内拉体系受力点的布置,确保浇筑过程中模板体系的稳定性;针对流道大体积特性,需进行温控计算,根据计算结果确定保温材料厚度。通过以上措施,本工程流道浇筑质量良好,未出现温度裂缝,达到了设计和规范的质量要求。

参考文献:

1、《混凝土结构工程施工质量验收规范》 GB50204-2002

2、《水工混凝土施工规范》 DL/T5144-2001

论文作者:孙焱州

论文发表刊物:《基层建设》2016年18期

论文发表时间:2016/11/23

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