投毛石法和內部降溫法在贛榆港區一期碼頭工程大體積砼施工中的應用

馮明錦

（連云港科誼工程建設咨詢有限公司，江蘇 連云港 222042）

1 工程概述

連云港港贛榆港區一期（起步） 工程新建3 個通用泊位、1 個液體化工泊位，碼頭均為重力式沉箱結構。其中，通用碼頭為順岸式，液化碼頭為墩式。通用碼頭端部垂直布置1 個工作船碼頭，為重力式方塊結構。碼頭胸墻與方塊均為大體積砼結構。

2 大體積混凝土的裂縫

大體積混凝土的定義為預計會因混凝土中膠凝材料水化等因素引起的溫度變化導致裂縫，或結構斷面最小尺寸≥1m的混凝土。

大體積混凝土內出現的裂縫按深度的不同，分為貫穿裂縫、深層裂縫及表面裂縫三種。貫穿裂縫是由混凝土表面裂縫發展為深層裂縫，最終形成貫穿裂縫，它切斷了結構的斷面，可能破壞結構的整體性和穩定性，其危害性是較嚴重的；而深層裂縫部分地切斷了結構斷面，也有一定危害性；表面裂縫一般危害性較小。但出現裂縫并不是絕對地影響結構安全，它都有一個最大允許值。

大體積混凝土施工階段所產生的溫度裂縫，一方面是混凝土內部因素：由于內外溫差而產生的；另一方面是混凝土的外部因素：結構的外部約束和混凝土各質點間的約束，阻止混凝土收縮變形，混凝土抗壓強度較大，但抗拉能力卻很小，所以溫度應力一旦超過混凝土能承受的抗拉強度時，即會出現裂縫。這種裂縫的寬度在允許限值內，一般不會影響結構的強度，但卻對結構的耐久性有所影響，因此必須予以重視和加以控制。

產生裂縫的主要原因有以下幾方面：

2.1 水泥水化熱

水泥在水化過程中要釋放出一定的熱量，而大體積混凝土結構斷面較厚，表面系數相對較小，所以水泥發生的熱量聚集在結構內部不易散失。這樣混凝土內部的水化熱無法及時散發出去，以致于越積越高，使內外溫差增大。單位時間混凝土釋放的水泥水化熱，與混凝土單位體積中水泥用量和水泥品種有關，并隨混凝土的齡期而增長。由于混凝土結構表面可以自然散熱，實際上內部的最高溫度，多數發生在澆筑后的最初3～5 天。

2.2 外界氣溫變化

大體積混凝土在施工階段，它的澆筑溫度隨著外界氣溫變化而變化。特別是氣溫驟降，會大大增加內外層混凝土溫差，這對大體積混凝土是極為不利的。溫度應力是由于溫差引起溫度變形造成的，溫差愈大，溫度應力也愈大。同時，在高溫條件下，大體積混凝土不易散熱，混凝土內部的最高溫度一般可達60℃～65℃，并且有較長的延續時間。因此，應采取溫度控制措施，防止混凝土內外溫差引起的溫度應力。

2.3 混凝土的收縮

混凝土中約20%的水分是水泥硬化所必須的，而約80%的水分要蒸發。多余水分的蒸發會引起混凝土體積的收縮。混凝土收縮的主要原因是內部水蒸發引起混凝土收縮。如果混凝土收縮后，再處于水飽和狀態，還可以恢復膨脹并幾乎達到原有的體積。干濕交替會引起混凝土體積的交替變化，這對混凝土是很不利的。

影響混凝土收縮，主要是水泥品種、混凝土配合比、外加劑和摻合料的品種以及施工工藝、養護條件等。

3 大體積混凝土的配制

大體積混凝土所選用的原材料應注意以下幾點：

1） 粗骨料宜采用連續級配，細骨料宜采用中砂；2） 外加劑宜采用緩凝劑、減水劑；摻合料宜采用粉煤灰、礦渣粉等；3） 大體積混凝土在保證混凝土強度及坍落度要求的前提下，應提高摻合料及骨料的含量，以降低單方混凝土的水泥用量；4） 降低原材料的溫度；5） 水泥應盡量選用水化熱低、凝結時間長的水泥，優先采用中熱硅酸鹽水泥。水化熱低的礦渣水泥析水性大，在澆筑層表面有大量水析出。這種泌水現象，不僅影響施工速度，同時影響施工質量。

4 大體積混凝土的澆筑與振搗

澆筑方案，除應滿足每一處混凝土在初凝以前就被上一層新混凝土覆蓋并搗實完畢外，還應考慮結構大小、鋼筋疏密、預埋管道和地腳螺栓的留設、混凝土供應情況以及水化熱等因素的影響，連云港港贛榆港區一期（起步） 工程碼頭水工工程采用全面分層澆筑，即在第一層全面澆筑完畢后，再回頭澆筑第二層，如此逐層連續澆筑，直至完工為止。

5 大體積混凝土養護時的溫度控制

養護是大體積混凝土施工中一項十分關鍵的工作。養護主要是保持適宜的溫度和濕度，以便控制混凝土內表溫差，促進混凝土強度的正常發展及防止混凝土裂縫的產生和發展。根據工程的具體情況，應盡可能多養護一段時間，拆模后應立即回填或再覆蓋保護，同時預防近期驟冷氣候影響，以控制內表溫差，防止混凝土早期和中期裂縫。大體積混凝土的養護，不僅要滿足強度增長的需要，還應通過人工的溫度控制，防止因溫度變形引起混凝土的開裂。溫度控制就是對混凝土的澆筑溫度和混凝土內部的最高溫度進行人為的控制。連云港港贛榆港區一期（起步） 工程碼頭水工工程采用內部降溫法來降低混凝土內外溫差。內部降溫法是在混凝土內部預埋水管，通過冷卻水，降低混凝土內部溫度。

6 結語

連云港港贛榆港區一期（起步） 工程碼頭水工工程項目中，大體積砼結構施工通過投毛石法和內部降溫法有效地控制了因混凝土內外溫差而引起的混凝土開裂。