橋梁承臺大體積混凝土施工裂縫控制

武帥山

山西路橋建設集團有限公司 山西太原 030006

1 項目背景

此橋梁的長度是0.562km，設計的橋面寬度是45m，承臺結構尺寸是12.5m×7.5m×1.8m，需要對承臺進行大體積混凝土澆注，選擇的是C30混凝土，其中鋼筋含量約為10927.5kg，混凝土的澆注量大約是219.6m3。大體積混凝土施工容易出現裂縫問題，所以文章根據橋梁承臺實際情況，重點研究了橋梁承臺大體積混凝土施工裂縫控制措施。

2 大體積混凝土裂縫形成原因

在橋梁承臺大體積混凝土澆注階段，受水化溫度、彈性模量以及氣溫等相關要素的影響，以及忽略施工控制，從而大體積混凝土就容易出現裂縫問題。為了能夠有效控制大體積混凝土裂縫，就必須加大澆注溫度控制、環境溫度控制以及后期養護等，同時嚴格根據工藝流程進行施工，由此才能預防與控制承臺大體積混凝土裂縫的形成。

3 大體積混凝土裂縫控制措施

3.1 混凝土配合比材料優化

水泥。通過試驗可知控制水泥用量能夠有效預防大體積混凝土裂縫的形成。以保證大體積混凝土的設計強度為基礎，需要合理控制水泥用量，減小混凝土內部溫度，從而預防裂縫形成。同時可以適量減少堿含量（一般＜水泥用量0.6%），促進混凝土均勻膨脹[1]。

添加劑。在配合比設計階段應摻入適量的粉煤灰，將混凝土的初凝時間進行延長，控制早期強度，減緩水化熱引發的熱量釋放，從而實現混凝土內部溫度的有效控制。選用礦粉替換水泥，以減小由于水泥水化熱現象而引發的溫度上升。通過加入礦粉可以使水泥顆粒變得分散，促進水泥完全水化。此項目中大體積混凝土的配合比設計加入適量的粉煤灰與礦粉，可以強化混凝土的各項性能。

減水劑。通過加入減水劑可以優化混凝土的密實度，進一步提高其耐久性，控制水泥的硬化時間[2]。所以在大體積混凝土配合比設計時應結合具體情況摻入一定量的減水劑，從而延遲熱量釋放時間，達到裂縫預防目的。

3.2 澆注溫度計入模溫度控制

從本質上分析，澆注溫度指的是大體積混凝土澆注過程中的環境溫度，而入模溫度指的是出料倉并運輸到工程現場實施澆注的溫度。若是夏季施工則應保證澆注與入模溫度≤35℃，采取的降溫措施是建立涼棚、實施風冷法，或是在早晨或是下午進行施工[3]；若是冬季施工應確保澆注與入模溫度≥5℃，當溫度＜5℃需要通過加熱方式或是增設蒸汽管措施提升溫度，以保證施工溫度符合規定基本要求，從而預防大體積混凝土裂縫的形成。

3.3 骨料溫度控制

骨料的存放高度需要適中，通過建立料倉或者是涼棚方式避免陽光直曬，將砂石料的溫度控制允許范圍之內。此外，骨料需要進行適量地灑水處理，實現骨料溫度的控制。

3.4 布設冷卻水管

在大體積混凝土實施澆注階段，為了能夠控制其內部溫度，預防裂縫的形成，就需要布設冷卻水管。而冷卻水通常選擇工程現場范圍內的井水，其溫度相對比較低，降溫效果較為突出。采用的冷卻水管為鐵管，其水流量應＞30L/S[4]。結合大體積混凝土降溫實際要求與內部溫度變化情況布設3層冷卻水管，同時科學建立進水口與出水口。

3.5 后期養護

在大體積混凝土澆注結束之后，需要高度重視后期養護處理。基于標準養護狀態下，混凝土的厚度應處于20℃左右，一般養護時間≥28d。考慮到工程現場中各種條件的影響，往往難以按照標準養護條件進行大體積混凝土養護，主要選擇人為養護方式。夏季時大體積混凝土養護，需要嚴格控制脫水與干縮裂縫等質量缺陷，應及時地對大體積混凝土進行噴水處理。此外，灌注終凝之后的10h至12h以內，需要對大體積混凝土的外露表面實施澆水處理，并確保混凝土的內部與外部溫度≤25℃，從而預防大體積混凝土裂縫的形成。

3.6 溫度監測

從大體積混凝土中布設測溫點，由此可以掌握其最高溫度、外表溫度以及溫度差等，一般選擇溫差大與易冷卻區域建立測溫點，與大體積混凝土的外表面相距3cm至5cm位置建立測溫點，從承臺高度范圍1/2至1/3的位置建立測溫點，從而就實現了大體積混凝土外表溫度與內部溫度的實時監測，有效預防大體積混凝土裂縫的形成。

4 效果分析

大體積混凝土的溫度變化主要包含了三個階段，首個階段是快速升溫，持續時間處于2d至3d之間，主要原因是水泥水化反應會釋放出很多熱量，從而導致大體積混凝土溫度直線上升；第二階段是溫度下降趨于緩慢，持續時間處于3d至8d，主要原因是水化熱形成的熱量已經向外擴散，從而溫度逐漸降低；第三階段是溫度下降更為緩慢，并接近于外界的溫度。總體而言，大體積混凝土首個階段的溫度上升比較快，而第二、第三階段溫度日趨下降，同時下降趨勢漸漸變緩。承臺斷面的溫度處于20℃至60℃間，而在大體積混凝土中心區域設置的測點，所測得的溫度比較高。

從大體積混凝土內部布設冷卻水管，雖然外界環境的平均氣溫是28℃，但是大體積混凝土的內部溫度仍然≤60℃。根據檢測冷卻水管的溫度數據發現，進水與出水的溫度之差處于5℃至13℃區間。由此表明，通過在大體積混凝土中布設冷卻水管能夠有效地減小混凝土早期強度，實現混凝土溫度的合理控制，從而達到大體積混凝土裂縫形成的有效預防。

5 結語

本文結合橋梁承臺工程項目實際情況，綜合分析了大體積混凝土施工裂縫控制措施，主要包含了混凝土配合比材料優化、澆注與入模溫度控制、布設冷卻水管以及溫度監測等。實踐表明，采用一系列控制措施有效預防了大體積混凝土裂縫的形成，也保證了橋臺大體積混凝土施工質量。