承臺大體積混凝土施工

張軒偉

1 項目概況

新建上海—杭州鐵路客運專線位于長江三角洲西南緣及杭嘉湖平原地區，東連我國經濟中心城市上海，西接國際知名旅游城市杭州，途經松江、金山、嘉興、桐鄉、海寧、余杭等市(區)，全線運營長度約 158.82 km，滬杭客運專線是國家鐵路“十一五”規劃中滬杭甬客運專線的一部分，設計時速為 350 km，項目建成后，上海—杭州可在 40m in內到達，對進一步拉近滬杭兩地時空距離，促進沿線社會經濟的發展具有十分重要的意義。

我集團公司承擔的滬杭鐵路客運專線起訖里程為 DK 55+863～DK 75+065，正線長度 19.202 km。主要工程數量包括兩座特大橋 17.92 km等施工生產任務。大體積混凝土承臺較多，其施工工藝及溫控防裂措施是施工的關鍵。某承臺埋入地面以下1m左右，平面尺寸為 4.3m×9.6m，厚度 4m，采用 12m長鋼板樁圍堰開挖基坑，承臺采用C40高性能混凝土，共 549.1m3，使用大面積模板施工。

2 施工原理

大體積混凝土是指現澆混凝土結構的幾何尺寸較大，且必須采取技術措施以避免水泥水化熱及體積變化引起的裂縫，這類結構稱為大體積混凝土。該承臺經熱工計算，混凝土澆筑后，內部最大溫升為 42℃，內部與表面溫差超過 31℃，需采取溫控措施以降低溫差，屬大體積混凝土。大體積混凝土在確保具有良好和易性的情況下，主要是采取優化混凝土級配和摻入外加劑、降低混凝土入模溫度、改善混凝土澆筑方法以及設計構造等，從而降低溫升，延續降溫速度，減小混凝土的收縮，提高混凝土極限拉伸強度和改善約束。最終達到混凝土表面和貫穿裂縫得到有效控制，以滿足結構物整體的澆筑要求。

3 溫控及防裂措施

3.1 嚴把材料關，優化混凝土配合比

水化熱與水泥品質、用量以及其他原材料等密切相關，選擇級配良好的砂、石料，在保證強度的前提下適量降低水泥用量，采用優質的緩凝高效減水劑和適量摻用粉煤灰的“雙摻”技術措施是降低混凝土內部水化熱溫升的主要措施。以此為原則，在承臺混凝土的配比中，現場選定的原材料為:42.5普硅水泥，經試配，水泥用量較原設計配比降低了 15 kg/m3;粉煤灰采用Ⅱ級粉煤灰，摻量為膠凝料用量的 16.7%;砂采用河砂，細度模數為 2.2～2.7，含泥量小于 1%;碎石采用二級配碎石，5 mm～16 mm占30%，16mm～31.5mm占 70%;外加劑采用緩凝高效減水劑，摻量為膠凝料用量的 1.3%。每立方米C40承臺混凝土的材料用量嚴格按試驗室設計配置。承臺施工的配合比見表 1。

表1 承臺混凝土配合比

3.2 降低混凝土原材料溫度

1)水泥罐車裝運水泥進入拌合站的水泥儲藏罐后應存放 3 d以上以降溫;2)粗骨料采用加棚遮蓋，并在使用前噴灑水霧降溫;3)拌合用水采用在蓄水池內加冰塊的辦法冷卻降溫;4)在混凝土泵送過程中，對泵送管道進行麻袋覆蓋，并派專人澆水降溫。

3.3 混凝土結構內部埋設冷卻水管和測溫點

通過冷卻水循環，降低混凝土內部溫度，減小內表溫差，控制混凝土內外溫差小于 25℃。通過測溫點溫度測量，掌握混凝土內部各測溫點溫度變化，以便及時調整冷卻水的流量，控制溫差。

1)冷卻水管的布置。冷卻水管路采用回形方式，水平鋪設，水平管層間距為 100 cm，共分 3層，距混凝土邊緣約為 65 cm。各層間進出水管均各自獨立，以便根據測溫數據相應調整水循環的速度，以充分利用混凝土的自身溫度，即中部溫度高、四周溫度低的特點，在循環過程中自動調節溫差，產生良好的效果。冷卻水管安裝時，要以鋼筋骨架和支撐桁架固定牢靠。水管之間的連接使用膠管，為防堵管和漏水，灌注混凝土前做通水試驗。混凝土澆筑后或每層循環水管被混凝土覆蓋并振搗完成后，即可在該層水管內通水。冷卻水流量的大小，將會影響進、出口水的溫差，影響冷卻水和混凝土的熱交換。通過水循環，帶走基礎內部的熱量，使混凝土內部的溫度降低到要求的限度。控制循環冷卻水進、出水的溫差不大于 5℃。進水溫度和出水溫度要作記錄，并測定每根冷卻水管不同時間的流量。冷卻水管使用完畢，需壓注水泥漿封閉。

2)混凝土內部測溫點的布置。為了反映各層混凝土的內部溫度情況和溫控效果，以便混凝土內部溫度出現異常時能及時發現，采取有效措施加以控制。根據混凝土施工方案和結構的具體情況，在該承臺混凝土內部布置 9個測溫點，對混凝土內部平均最高溫度進行監測。從混凝土澆筑開始，每 2 h測一次，3 d后每4 h測一次，7 d后每天測兩次，連續監測 14 d，直至溫度變化基本穩定。在監測混凝土內部溫度的同時，還要對環境溫度、混凝土的出機溫度、混凝土的澆筑溫度、冷卻水管的進出口水溫等進行監測，隨時掌握和控制混凝土的內外溫差，施工各環節溫度及混凝土的升降溫速率。通過大體積混凝土溫控，混凝土內部最高溫度為 63℃，內外溫差不超過 25℃。從測溫數據及外觀質量表明，以上溫控措施是成功的。承臺混凝土溫度監測成果見表 2。

4 施工工藝

4.1 混凝土澆筑

1)承臺混凝土連續分層澆筑完成施工，以錯開混凝土的水化熱高峰時間，以減少混凝土水化熱的影響。混凝土分層連續澆筑，分層振搗，每層澆筑厚度 40 cm，然后按照規范處理。并在橫橋向方向按 1∶2的坡度全斷面攤鋪，待每薄層混凝土全斷面布料振搗完畢，再沿橫橋向循環澆筑。分層澆筑，每層灌注須在下層混凝土未初凝前完成，以防出現施工冷縫。2)混凝土振搗采用直徑 70mm左右的插入式振搗器。振搗時插入下層混凝土 10 cm左右，并保證在下層混凝土初凝前進行一次振搗，使混凝土具有良好的密實度和整體性。振搗中既要防止漏振，也不能過振。3)澆筑過程中設專人檢查鋼筋和模板的穩固性，發現問題及時處理。4)混凝土在澆筑振搗過程中會產生多少不等的泌水，需配備一定數量的工具如小水泵、大鐵勺等用以排出泌水。澆筑過程中還要注意及時清除粘附在頂層鋼筋表面上的松散混凝土。

表2 承臺混凝土溫度監測成果

4.2 混凝土養護

1)混凝土澆筑完畢后即轉入養護階段，此時澆筑混凝土的水化作用已基本確定，溫度的控制轉為降溫速度和內外溫差的控制，這可通過給澆筑體表面覆蓋保溫材料進行保溫養護來實現。覆蓋材料可采用草袋，也可用水直接覆蓋在基礎表面，本橋采用草袋和水覆蓋法相結合方法。2)采用蓄水養護，蓄水深度取50 cm以上。在升溫階段，蓄水層能吸收混凝土的大量水化熱、減少外部低溫環境的影響，起到保溫養護與間接散熱、降溫的雙重作用。在降溫階段，蓄水層能起到延緩混凝土內部的降溫速度、減少混凝土表面的熱擴散、保持均勻散熱的作用，能有效地防止混凝土因急劇降溫而產生的裂縫。經驗證明該方法效果較好。

5 結語

1)混凝土采用“雙摻”技術，改善其性能，特別在高溫環境下施工，對于提高混凝土施工的可操作性，確保混凝土的內部質量和外觀質量，防止混凝土出現溫度裂縫，節約水泥，提高經濟效益，無疑是個很好的措施。

2)影響大體積混凝土質量的因素很多，除了要有切實可行的溫度控制措施外，關鍵在于施工操作的控制。要有嚴密的施工組織，控制好混凝土的各道工序質量，才能確保大體積混凝土結構物的工程質量。

3)對混凝土的溫度變化進行跟蹤監測，不僅隨時掌握混凝土的溫度情況，指導溫控工作，而且能真實地反映出大體積混凝土的溫度特征和變化規律，對日后類似工程的質量監控有指導性意義。

[1] 儲建波，袁 楊，徐 明.冬季大體積混凝土承臺溫度監測及分析[J].山西建筑，2010，36(4):156-157.