大體積混凝土施工技術探究

柴 瑞 唐盛朝

(山西省大同市市政建設發(fā)展公司，山西 大同 037000)

0 引言

在建筑施工過程中，經(jīng)常會遇到大體積混凝土施工，大體積混凝土指的是最小斷面尺寸大于1 m以上的混凝土結構，如其斷面尺寸足夠大時，就必須采用相應的技術措施，充分降低溫度差值，減緩溫度應力，控制裂縫產(chǎn)生。

1 工程概況

本文以大同市北環(huán)橋主橋P10墩為例，分享大體積混凝土承臺施工過程，北環(huán)橋P10號墩為主橋鋼結構拱腳固結墩，主、副拱肋和拱腳是通過埋設在承臺內部的錨固支架來進行固定及傳力。承臺結構設計為“回”字形，外圍包絡尺寸為25.5 m×53.17 m×6.34 m，外側第一階高度為5 m，第二階高度為1.34 m，系梁高度為4.0 m、寬度為3.5 m。承臺混凝土標號為C40(3 591 m3)。

P10承臺具體尺寸見圖1～圖3。

2 施工準備

大體積混凝土施工技術要求高，在施工中要防止水泥水化熱而引起混凝土溫差較大，進而產(chǎn)生裂縫，因此做好混凝土原材料的選擇，配合比的優(yōu)化，澆筑過程中技術措施的控制，澆筑后養(yǎng)護材料和措施等相關準備工作，才能確保混凝土順利施工和成品質量。

3 溫度應力控制措施

3.1 混凝土原材料的選擇

盡量減少單位混凝土水泥用量，降低水泥水化熱，為了混凝土能充分散熱，還應適當延長混凝土初凝時間，因此必須作好混凝土原材料挑選以及混凝土原材料的預控措施：

1)水泥：水泥水化熱是大體積混凝土產(chǎn)生溫度的主要因素，因此充分理解各種水泥的物理、化學特性，選用水化熱較低的硅酸鹽水泥，本工程選用了P.O42.5的普通硅酸鹽水泥。

2)粗骨料：選用堅固性高、破碎面多的碎石，在不降低混凝土標號的前提下進行配合比優(yōu)化，選用單位水泥用量較小，碎石粒徑相對較大的混凝土配合比，就可以降低水泥在凝固時產(chǎn)生的水化熱，本工程P10號承臺混凝土選用了5 mm～31.5 mm的連續(xù)級配碎石。

3)細骨料：盡量選用中、粗砂，細度模數(shù)宜為2.6～2.9，骨料存放在帶頂篷的料倉內，避免日曬。

粗細骨料均應干凈清潔，即含泥量要符合規(guī)范要求，因為含泥量過大時除了會影響混凝土的強度，還會造成混凝土收縮量增大，因此，在施工中要嚴格控制粗細骨料的含泥量，確保混凝土成品質量。

4)外摻劑：外摻劑的選用主要以增強混凝土強度，減少混凝土凝固時水泥水化熱量，從而降低混凝土內外溫差為主，混凝土的配合比中應盡量減少水泥單位用量，為降低水泥用量和水化熱，通過詳細計算和充分試配，膠凝材料中摻加一定比例的粉煤灰和礦粉。

5)外加劑：混凝土中加入一定量的外加劑可以減少水泥用量，為提高混凝土強度和降低水泥水化熱，可以采用與水泥品種相匹配的緩凝型減水劑來作為外加劑，通過延緩混凝土凝固時間從而延緩水泥水化熱的放熱速度，并且能夠延遲水化熱引起的混凝土溫度峰值的時間，還可減小混凝土的放熱總量和混凝土的溫度峰值，從而減小或者避免混凝土因溫差太大而引起的溫度應力裂縫。

3.2 混凝土配合比的確定和優(yōu)化

1)通過試驗試配，在保證混凝土強度的前提下，盡可能降低水泥單位用量，同時采用比較優(yōu)質的摻合料，盡量減小混凝土水灰比；還應加大骨料粒徑且盡量增加碎石用量，骨料的含泥量要符合要求。

2)混凝土配合比中根據(jù)施工要求必須摻加外加劑，外加劑要選用適用的、相匹配的、性能較好的，如緩凝減水劑等，外加劑使用前必須做正常混凝土與摻外加劑的混凝土的對比試驗，應嚴格控制外加劑的摻量。

3)坍落度的控制。在試驗室試配試驗時，必須考慮水泥單位用量與混凝土坍落度的一致性，通過調整水膠比，使得坍落度指標符合設計及規(guī)范要求，且能滿足施工要求。

4)通過試驗，按泵送混凝土的實際條件來控制混凝土的收縮率，試驗過程按試件收縮率2×10-4～4×10-4作為控制目標。

5)混凝土配合比初步確定。在混凝土攪拌時摻入外加劑(緩凝減水劑)是為了延緩混凝土初凝時間，延長水泥水化熱放熱時間，同時為了降低混凝土凝固過程中水化熱峰值，在混凝土配合比設計工程中，減少水泥用量，用粉煤灰、礦粉等摻加劑作為膠凝材料替代水泥，充分考慮這些因素后，通過詳細計算、試配，反復優(yōu)化，且在制件驗證后得到最佳施工配合比。

3.3 混凝土內部增設冷卻水管

冷卻管是指在混凝土體內布置的冷卻水管，通常由混凝土的體積、標號以及施工外界氣溫來確定冷卻管的內徑、數(shù)量和布置形式。加設冷卻管后，在混凝土凝固過程中可降低混凝土內外溫差，達到減少或避免混凝土產(chǎn)生裂縫的目的。

1)冷卻水管布置：根據(jù)結構尺寸和豎向鋼筋間距，水管在高度方向間距1.0 m，底、頂面兩層水管距澆筑層底、頂面各1.0 m；平面方向間距1.8 m，距承臺側邊線0.9 m。上、下層冷卻水管的走向相互垂直，以最大限度地增加冷卻輻射密度，見圖4～圖6。

2)冷卻水管組裝：冷卻水管要利用承臺鋼筋或加設鋼筋支架來組裝固定，并在冷卻水管接頭處設置限位鋼筋，防止混凝土澆筑過程中對水管接口的擾動而導致滲水，每層冷卻水管分別設有進水口和出水口，進出水管要高于施工作業(yè)面，在承臺一側布置蓄水箱和冷卻水箱，冷卻水從蓄水箱通過水泵進入高壓離心泵，然后通過各個進水口進入混凝土內的冷卻水管中，再由出水口輸入進入冷卻水箱進行冷卻，冷卻后的水輸入蓄水箱，形成循環(huán)用水。根據(jù)出水口的水溫來控制水的流量。

3)冷卻水管輸水：冷卻水管布設完成后，為檢驗冷卻水管是否密封，應事先進行通水試驗，避免混凝土在澆筑過程中通水時發(fā)生漏水。混凝土自澆筑開始后，冷卻水管及時通入冷水，通水應連續(xù)，時間不少于14 d，為增強冷卻效果，進出水流方向可隨時更換，冷卻水溫度控制在15 ℃～25 ℃。

4)冷卻水測溫：在輸水整個過程中，要派專人對冷卻水的流量、進出口處的水溫定時進行檢測和記錄，出水口出水溫過高時，可調節(jié)冷卻水管進水口處的閥門來控制水的流量，從而控制冷卻水管的水溫，冷卻水使用蓄水池內的水，施工氣溫較低時，應使冷卻水管出水回流至蓄水池內，然后用由出水口回流的水作冷卻水管進水，使得進口水溫適當升高，以控制溫差。測溫孔布置見圖7，圖8。

5)冷卻水管用后處理：養(yǎng)護完畢后，對冷卻水管進行灌漿封孔，封孔采用等強度或高一標號小石子混凝土。

4 混凝土澆筑施工過程

4.1 施工現(xiàn)場布置

承臺澆筑投入2臺混凝土泵車和至少10輛混凝土罐車,另外備用1臺混凝土泵車。泵車停在承臺基坑開口線外至少3 m，混凝土罐車必須按指定線路行駛，依次停在泵車喂料斗后，喂料結束后按指定線路離場。

4.2 混凝土澆筑

澆筑前應檢查基坑內積水情況、雜物清理情況、倒角模板加固情況、各預埋件位置是否正確及有無遺漏、冷卻管有無破損等。

混凝土澆筑時按階梯式分層布料，每層最大厚度不超過30 cm，控制混凝土自由落體高度不大于2 m，并應在下層混凝土初凝前完成上層混凝土的澆筑。考慮到承臺第一階高度4 m，若澆筑高度超過2 m時，應采取具體的防混凝土離析措施(如接軟管伸入到頂面鋼筋以下)。澆筑推進示意見圖9。

4.3 混凝土振搗

混凝土的振搗采用插入式振搗棒進行振搗密實，對邊角和斜角部位混凝土振搗要派專人監(jiān)控，確保混凝土整體密實。同時在振搗過程中要加強對承臺模板的檢查，防止跑模、脹模現(xiàn)象發(fā)生。

4.4 混凝土養(yǎng)護

混凝土澆筑抹面后應立即覆蓋，防止混凝土表面因溫度高而脫水干縮產(chǎn)生裂縫，并澆水養(yǎng)生不少于14 d。

5 大體積混凝土施工要求

1)大體積混凝土澆筑時，應選擇在當天氣溫較低的情況下進行，以便降低混凝土自身溫度。有條件的情況下，選擇夜間開始澆筑較為合適。

2)嚴格控制混凝土內部與體表溫差在20 ℃以下，外界氣溫較低時，混凝土表面采取保溫措施。

3)加強振搗，確保混凝土整體密實，來提高混凝土抗壓強度和抗拉強度，澆筑過程中，及時進行抹面，防止早期收縮裂縫的出現(xiàn)。

4)模板拆除后及時覆蓋，并進行灑水或承臺內蓄水養(yǎng)護，為減小混凝土內表溫差，模板拆除時間應選擇一天中溫度較高時段，防止混凝土出現(xiàn)裂縫。

6 結語

在橋梁工程施工過程中對承臺大體積混凝土的控制措施與工程質量有密切聯(lián)系，本文以自己參建的大同市北環(huán)橋工程為例，在施工前通過仔細計算分析，在施工中采用了科學的施工方法，嚴格控制施工過程，確保了承臺大體積混凝土的工程質量。