高溫地區高強度大體積混凝土防裂技術的研究

馬 江

(四川川交路橋有限責任公司，四川廣漢618399)

混凝土凝結能產生大量的水化熱，易導致裂縫的產生，尤其是大體積混凝土。在高溫地區，大體積混凝土的現澆構件能產生較低溫地區更多的裂縫。混凝土裂縫對構件的耐久性、穩定性、結構安全性有較大的危害。因此，較好地控制高溫地區高強度大體積混凝土的裂縫對工程構件至關重要[1～3]。本文通過對麗攀高速公路倮果金沙江特大橋0號段C65混凝土配合比研究，并配合合理的原材料選擇以及施工注意事項，有效地控制了現澆0號段的有害裂縫。

1 工程概況

麗攀高速公路倮果金沙江特大橋在四川省西南部攀枝花市，地處川滇交界山區。橋位區位于攀枝花市中部中高山峽谷地帶，總體氣候屬南亞熱帶氣候到北溫帶氣候，屬于相差巨大的垂直立體氣候，具有夏季長、氣溫日變化大，干熱、日照強、降雨集中等特點。常年極端高溫40℃，年平均氣溫20.3℃，年平均日照數2 700～3 000 h，年太陽總輻射33～36 kJ/cm2。

倮果金沙江特大橋，全橋長862 m，主橋采用(120+230+120)m的連續剛構結構方式。主墩6號、7號墩，墩柱高度79 m、82 m，0號段高度14.8 m。墩柱為空心薄壁墩，混凝土設計標號C40，梁體混凝土設計強度等級C65，泵送混凝土，泵送高度垂直距離97 m，水平距離115 m。

施工環境氣溫高、混凝土設計強度等級高、現澆構件的體積大，防止開裂的配合比研究是施工中的一大難題。

2 既有工程配合比

根據資料搜集，附近區域既有高速公路的C65混凝土配合比見表1，采用的外加劑為眉山永江FOM-5-1高性能減水劑。

表1 既有橋梁C65配合比一覽表 kg/m3

使用如上配合比的高速公路橋梁，混凝土開裂較嚴重，但強度及性能尚能滿足后期運營的需求，但耐久性尚待研究。

3 防裂配合比研究

針對本工程的施工情況，擬定倮果金沙江特大橋0號段的混凝土抗裂措施為混凝土配合比設計。即在保證混凝土具有良好的工作性情況下，盡可能減少混凝土的單位用水量，采用“三低(低砂率、低塌落度、低水膠比)、二摻(摻高效減水劑和高性能引氣劑為復合型)、一高(高粉煤灰摻量)”的設計準則，設計“高強、高韌性、中彈、低熱和高抗拉值”的抗裂混凝土。

3.1 原材料的選擇原則

在選擇高性能混凝土用水泥時，在條件許可的情況下，優先選用收縮性小或微膨脹的水泥。因為這種水泥在水化膨脹期(1～5d)可產生一定的預壓應力可部分抵消溫度徐變應力，減少混凝土內的拉應力，提高混凝土的抗裂能力。為此水泥熟料中堿含量應低且適宜，熟料中MgO含量在3.0%～5.0%，石膏與C3A的比值盡量大些，C3A、C3S和C2S含量分別控制。

加強對混凝土用集料的含泥量的控制，保證混凝土用料含泥量小于1%。另外，選擇材料時要線膨脹系數小，巖石彈模較低，表面清潔無包裹層，級配良好的骨料。砂子中可含有一定量的石粉，加強混凝土的工作性，保證混凝土的密實度。一般控制在15%～18%。

粉煤灰應選擇細度與水泥顆粒相當、燒失量小、含硫量和含堿量低且需水比小的粉煤灰。混凝土摻入粉煤灰后，可以提高混凝土的抗滲性、耐久性、減少收縮，降低膠凝材料體系的水化熱，提高混凝土的抗拉強度，抑制堿骨料反應，減少新拌混凝土的泌水等。這些諸多好處都有利于提高混凝土的抗裂性能。

高性能減水劑和引氣劑復合使用對減少混凝土的單位用水量和膠凝材料用量，改善新拌混凝土的工作度，提高硬化混凝土的力學、熱學、變形、耐久性等性能起著極為重要的作用。也是混凝土向高性能混凝土發展不可或缺的重要組分。

3.2 原材料的選擇

根據上述原則，進行了混凝土的選材及適配：

水泥選用云南紅河水泥有限公司生產的紅河牌PO52.5硅酸鹽水泥。該水泥性能穩定，膨脹系數小，含堿量低等優點。 細骨料采用金江馬電河料場生產的天然河沙。含泥量小于1%，級配良好，細度模數2.8的中沙。

粗骨料采用金江馬電河料場生產的卵碎石。碎石質地堅硬，壓碎值小，針片狀含量低，含堿量低等特點。

粉煤灰采用攀枝花環業公司生產的粉煤灰。屬于二級粉煤灰，具有燒失量小、需水比小含堿量低等特點。

外加劑是成都合力混凝土外加劑有限公司生產的HLS-SC聚羧酸高性能減水劑，減水率高，適應性好。

外摻料為聚丙烯纖維，重慶宜筑工程纖維制造有限公司生產。

3.3 配合比選取

根據室內試驗，選取的C65混凝土配合比如表2。

表2 選取的C65配合比一覽表 kg/m3

該混凝土配合比的工作性能經過多次試配，工作性能均滿足施工的要求，抗裂性能極好。在混凝土施工過程中取得較好的效果，最終確定該混凝土配合比為金沙江倮果特大橋使用。

4 施工注意事項

在采用了防裂配合比澆筑混凝土構件時，施工過程也需注意。

首先應盡量減少混凝土的用水量。過量用水易造成混凝土中的空隙增多，產生更多的收縮、徐變，不利于裂縫的控制。

其次應加強混凝土施工后的養護，在有限的養護期內采取覆蓋養生，保持混凝土表面濕潤等。

5 結論

在高溫地區，高強度大體積混凝土的現澆構件能產生較低溫地區更多的裂縫。控制高溫地區高強度大體積混凝土的裂縫對工程構件至關重要。本文通過對麗攀高速公路倮果金沙江特大橋0號段C65混凝土配合比研究，有效地控制了現澆0號段的有害裂縫。

在采用防開裂配合比的同時，原材料的選擇也很主要。外摻料的選擇使用也很關鍵，摻入粉煤灰降低水化熱，加入硅粉增加水化過程的速度。

施工的過程中，也應盡量減少用水量，同時加強施工后的養護，保持混凝土表面的濕潤。

因此，有效控制高溫地區高性能大體積混凝土的裂縫應采用合理的配合比，加強原材料的選擇，并加強施工過程的控制。只有幾個方面同時注意，才能達到預期的效果。

[1] 葉明，王駿濤.某大橋大體積混凝土施工溫度裂縫防治[J].低溫建筑技術，2005,(3)：118-119

[2] 孫衍福，郭治勝，吳大宏.大體積混凝土橋墩裂縫分析整治及建議[J].鐵道工程學報，2006,(5)：67-112

[3] 周英，張曉光，陳花美.大體積混凝土高樁墩臺的施工設計[J].中國港灣建設，2007,(6)：52-54