大體積混凝土施工質(zhì)量控制

張紹敏

（開(kāi)封市市政工程設(shè)計(jì)研究院有限公司，河南開(kāi)封 475000）

0 前言

如何控制基礎(chǔ)大體積混凝土的干縮裂縫、溫度裂縫、內(nèi)部毛細(xì)孔裂縫，如何保證混凝土連續(xù)澆筑無(wú)裂紋、無(wú)冷縫、無(wú)滲漏，確保混凝土的整體性，是目前大體積混凝土施工的難點(diǎn)與關(guān)鍵。本文結(jié)合鄭州市中心區(qū)鐵路跨線橋主橋承臺(tái)工程對(duì)大體積混凝土施工進(jìn)行探討。

1 工程概況

鄭州市中心區(qū)鐵路跨線橋主橋上跨京廣、隴海兩大鐵路干線，主橋?yàn)殡p塔單索面斜拉橋，跨徑組合為106 m+248 m+106 m＝460 m。其中2#、3#主墩承臺(tái)體積較大，承臺(tái)為八邊形結(jié)構(gòu)，平面尺寸21.8 m×26.8 m，灌注面積及厚度分別為：2#墩 5 26.5 m2厚 3 m，3#墩 5 26.5 m2厚 4 .3 m，混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)C50，為特大體積混凝土結(jié)構(gòu)。由于混凝土體積大，混凝土硬化期間水泥放出大量水化熱使混凝土內(nèi)部溫度不斷上升并且內(nèi)部產(chǎn)生的熱量不易散發(fā)，極易造成承臺(tái)混凝土因水泥水化熱和結(jié)構(gòu)的不利約束而引起有害裂紋。嚴(yán)重影響混凝土的抗?jié)B性能、耐久性能以及結(jié)構(gòu)物的整體性能等。為確保承臺(tái)施工質(zhì)量，在承臺(tái)混凝土施工中采取以下幾種降溫防裂措施。

2 混凝土原材料的選擇

（1）選用低水化熱的礦渣硅酸鹽水泥。為確保混凝土耐久性，最低水泥用量不小于400 kg/m3，但不超過(guò)500 kg/m3，最大水灰比不大于0.4。

（2）選用5～30 mm連續(xù)級(jí)配的碎石、針片狀顆粒含量不大于10%，泥土粉塵含量不大于1%。

（3）選用經(jīng)過(guò)篩處理的優(yōu)質(zhì)中砂，細(xì)度模量在2.6左右，泥污含量不應(yīng)大于1%。

（4）采用雙摻技術(shù)，即混凝土中摻入適量的Ⅱ級(jí)粉煤灰和復(fù)合型高效減水劑。以減少水泥用量和用水量，降低水化熱。

（5）對(duì)用料應(yīng)避免爆曬，以降低入倉(cāng)溫度。

（6）優(yōu)化混凝土配合比，利用混凝土的后期強(qiáng)度降低水泥用量，提高其抗裂性能。

3 控制原材料入模溫度

由于主墩承臺(tái)施工在夏季，氣溫較高，故采用低溫水拌制混凝土，并采取對(duì)骨料進(jìn)行噴水降溫等措施，控制混凝土的入模溫度。入模溫度控制在30℃以內(nèi)。

4 冷卻管的埋設(shè)

混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部埋設(shè)冷卻水管和測(cè)溫點(diǎn)，通過(guò)冷卻水循環(huán)，降低混凝土內(nèi)部溫度，減小內(nèi)表溫差，控制混凝土內(nèi)外溫差不超過(guò)25℃。通過(guò)測(cè)溫點(diǎn)溫度測(cè)量，掌握混凝土內(nèi)部各點(diǎn)溫度變化，以便及時(shí)調(diào)整冷卻水的流量，控制溫差。

（1）冷卻管采用鋼管光-32-YB234-63黑鐵管，外徑48 mm，壁厚3.5 mm。按照冷卻水由熱中心區(qū)流向邊區(qū)的原則，進(jìn)水管口設(shè)在混凝土中心處，出水管口設(shè)在混凝土邊區(qū)處。進(jìn)出水口均需引出混凝土面以上，每層水管的垂直進(jìn)、出水口相互錯(cuò)開(kāi)，且出水口有調(diào)節(jié)流量的水閥和測(cè)流量設(shè)備。

（2）冷卻管安裝時(shí)，與鋼筋骨架或支撐桁架固定牢靠，防止混凝土灌注過(guò)程中水管變形或接頭脫落而發(fā)生堵水或漏水及震壞。布管時(shí)，水管與承臺(tái)主筋錯(cuò)開(kāi)，局部管段錯(cuò)開(kāi)有困難時(shí)，可適當(dāng)移動(dòng)位置。冷卻管安裝完畢，進(jìn)行通水試驗(yàn)，保證管路及接頭暢通且不漏水。

（3）每層冷卻管被混凝土覆蓋并振搗完畢，即在該層水管內(nèi)通水，并連續(xù)通水14 d，循環(huán)冷卻水的流量控制在10～20 L/min，使進(jìn)、出口水的溫差不大于10℃ ( 溫差通過(guò)循環(huán)水流量來(lái)進(jìn)行控制）。

（4）冷卻管排出的水，在混凝土灌注未完以前，不得排至混凝土頂面。在承臺(tái)混凝土灌注全部結(jié)束后，視具體情況（如氣溫較低或驟降時(shí)）排至混凝土頂面，形成保溫層，蓄水保溫養(yǎng)護(hù)。

（5）冷卻管使用完畢后，即灌漿封孔，并將伸出承臺(tái)頂面部分截除。

（6）2#、3#墩承臺(tái)各設(shè)4處測(cè)溫孔，測(cè)溫孔采用Φ10 mm的白鐵管埋置在結(jié)構(gòu)中，白鐵管應(yīng)封嚴(yán)下口，并加錫焊焊縫，測(cè)溫管露出結(jié)構(gòu)表面50 mm以上并垂直插入，每個(gè)測(cè)處設(shè)上、中、下三個(gè)測(cè)點(diǎn)。測(cè)溫時(shí)，按測(cè)孔編號(hào)順序進(jìn)行，溫度計(jì)插入測(cè)溫孔后，堵塞住孔口，留置在孔內(nèi)3～5 min后取出進(jìn)行讀數(shù)，讀數(shù)要快、準(zhǔn)。測(cè)溫后將測(cè)溫孔塞緊并蓋好保溫材料。進(jìn)出口混凝土測(cè)溫孔內(nèi)的溫度每隔1～2 h測(cè)量記錄一次。

5 混凝土澆注

混凝土澆筑在一天中氣溫較低時(shí)進(jìn)行，采取薄層澆灌，每層厚度控制在0.3 m左右，以便混凝土表面能充分散熱，減小混凝土內(nèi)外溫差。并且控制混凝土的灌注速度，盡量減小新老混凝土的溫差，提高新混凝土的抗裂強(qiáng)度，防止老混凝土對(duì)新混凝土過(guò)大的約束而產(chǎn)生斷面通縫。

灌注過(guò)程中，保持混凝土均勻上升，避免過(guò)大高差，同時(shí)加強(qiáng)振搗，防止漏振，確保混凝土的密實(shí)度。為保證混凝土振搗質(zhì)量，我們?cè)谑┕み^(guò)程中采取以下措施：

（1）混凝土振搗采用直向與斜向相結(jié)合的方法，斜向振搗要求振動(dòng)棒與混凝土表面成40°～50°夾角。

（2）振動(dòng)棒的操作做到“快插慢拔”，在振搗過(guò)程中，可將振動(dòng)棒上、下略微抽動(dòng)，保證振搗密實(shí)。

（3）混凝土分層澆注時(shí)，振動(dòng)棒在振搗上一層時(shí)應(yīng)插入下層混凝土中5～10 cm。同時(shí)，在振搗上層混凝土?xí)r，應(yīng)在下層混凝土初凝前進(jìn)行。

（4）振動(dòng)棒插點(diǎn)要均勻排列，可采用“行列式”或“梅花式”次序移動(dòng)，以免漏振，每次移動(dòng)距離應(yīng)不大于振動(dòng)棒作用半徑的1.5倍，即不大于50 cm為宜。

（5）振動(dòng)棒使用時(shí)，距離模板以15～20 cm為宜，避免緊靠模板振動(dòng)，同時(shí)應(yīng)盡量避免振搗過(guò)程中碰撞鋼筋。

混凝土澆注完成后，及時(shí)進(jìn)行收漿抹面，確保表面平整、光潔。

6 拆模養(yǎng)護(hù)

混凝土養(yǎng)護(hù)是大體積混凝土施工中一項(xiàng)十分關(guān)鍵的工作。主要是保持適宜的溫度和濕度，以便控制混凝土的內(nèi)外溫差，促進(jìn)混凝土強(qiáng)度的正常發(fā)展及防止裂縫的產(chǎn)生和發(fā)展。大體積混凝土養(yǎng)護(hù)主要是保持適宜的溫度和濕度條件。

6.1 保溫養(yǎng)護(hù)作用

（1）減少混凝土表面的熱擴(kuò)散，減小混凝土表面的溫度梯度，防止產(chǎn)生表面裂縫。

（2）延長(zhǎng)散熱時(shí)間，充分發(fā)揮混凝土的潛力和材料的松弛特性。使混凝土的平均總溫差所產(chǎn)生的拉應(yīng)力小于混凝土抗拉強(qiáng)度，防止產(chǎn)生貫穿裂縫。

6.2 保濕養(yǎng)護(hù)的作用

（1）剛澆筑不久的混凝土，尚處于凝固硬化階段，水化的速度較快，適宜的潮濕條件可防止混凝土表面脫水而產(chǎn)生干縮裂縫。

（2）混凝土在潮濕條件下，可使水泥的水化作用順利進(jìn)行，提高混凝土的極限拉伸強(qiáng)度。

6.3 養(yǎng)護(hù)方法

（1）混凝土澆筑完后，表面應(yīng)立即覆蓋清潔的塑料膜，初凝后撤去塑料膜，用浸濕的粗麻布覆蓋，并 經(jīng)常灑水，保持潮濕狀態(tài)最少7 d。當(dāng)條件許可時(shí)，也可采取在混凝土表面噴霧降溫、潤(rùn)濕空氣等養(yǎng)護(hù)措施，在模板底部采取預(yù)先冷卻的技術(shù)措施等。保濕養(yǎng)護(hù)期間，應(yīng)采取遮陽(yáng)和擋風(fēng)措施，以控制溫度和干熱風(fēng)的影響。

（2）混凝土拆模后的灑水養(yǎng)護(hù)宜用自動(dòng)噴水系統(tǒng)和噴霧器。濕養(yǎng)護(hù)應(yīng)不間斷，不得形成干濕循環(huán)。應(yīng)使混凝土澆筑體的里表溫差及降溫速率滿足溫控指標(biāo)的要求。

（3）當(dāng)環(huán)境相對(duì)濕度小于60%時(shí)，自然養(yǎng)護(hù)不應(yīng)少于28 d，當(dāng)相對(duì)濕度在60%以上時(shí)，自然養(yǎng)護(hù)不應(yīng)少于14 d。

（4）保濕養(yǎng)護(hù)過(guò)程中，應(yīng)經(jīng)常檢查塑料薄膜或養(yǎng)護(hù)劑的完整情況，保持混凝土表面濕潤(rùn)。

7 結(jié)語(yǔ)

大體積混凝土產(chǎn)生裂縫是由多種原因造成的，在大體積混凝土施工中，合理選擇施工材料，優(yōu)化混凝土配合比，優(yōu)化混凝土的供應(yīng)，采用科學(xué)的施工方法，嚴(yán)格施工管理，加強(qiáng)大體積混凝土養(yǎng)護(hù)，就可以降低混凝土溫度應(yīng)力和提高混凝土本身抗拉性能，減少裂縫的產(chǎn)生，保證工程質(zhì)量。

[1] 王鐵夢(mèng).工程結(jié)構(gòu)裂縫控制[M].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,1997.