承臺(tái)大體積混凝土施工質(zhì)量控制

劉金榮，張強(qiáng)，張俊

（山西省汾陽(yáng)市精譽(yù)工程檢測(cè)試驗(yàn)有限公司，山西 呂梁 032200）

1 工程概況

某跨線橋工程，全橋長(zhǎng) 1197.88m，其中主橋?yàn)?1 聯(lián) (65+110+65)m 預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁。主橋長(zhǎng)240.2m；東側(cè)引橋?yàn)?1 聯(lián) 5～35m 預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁，橋長(zhǎng) 176.02m；西側(cè)引橋?yàn)?2 聯(lián) 4～35m 預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁、2 聯(lián) 5～30m 預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁，橋長(zhǎng) 581.02。另外在主橋與引橋連接處設(shè)人行梯道 4座。主橋箱梁采用掛籃懸臂灌注法分幅施工，主橋 0#段及邊跨現(xiàn)澆段采用支架現(xiàn)澆法施工，承臺(tái)最小方向尺寸超過 4m，為大體積混凝土。

本工程主橋連續(xù)箱梁利用平衡重采用掛籃全封閉施工工藝，主橋承臺(tái)距高速場(chǎng)路基邊坡較近，采用防護(hù)樁支護(hù)施工工藝。基礎(chǔ)一旦出現(xiàn)問題，不但維修困難，而且對(duì)以后的掛籃連續(xù)箱梁施工具有嚴(yán)重影響，將造成整個(gè)橋體嚴(yán)重?fù)p害。因此保證承臺(tái)大體積混凝土質(zhì)量是本工程的重點(diǎn)。

2 承臺(tái)大體積混凝土主要病害分析

通過對(duì)以往工程案例的調(diào)查總結(jié)，承臺(tái)大體積混凝土容易出現(xiàn)的問題和影響因素列于表 1。

表 1 大體積承臺(tái)質(zhì)量影響因素

3 保障承臺(tái)大體積混凝土的措施

針對(duì)大體積混凝土施工的調(diào)查，出現(xiàn)溫度裂縫的絕大多數(shù)原因是由于混凝土內(nèi)外溫差較大。承對(duì)臺(tái)大體積混凝土水化熱分析與溫度應(yīng)力控制未進(jìn)行有效計(jì)算，單憑經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行布置。冷卻管的布置不合理，無法精確計(jì)算出冷卻水在大體積混凝土中的熱傳遞效應(yīng)。

降溫管降溫本質(zhì)是通過冷卻水帶走混凝土自身熱量，達(dá)到減小內(nèi)外溫差的目的，從而減小裂縫，提高混凝土施工質(zhì)量，如果水流速和流量不夠，則導(dǎo)致混凝土內(nèi)部降溫過慢，大量熱量不能被帶走，內(nèi)外溫差依然很大，從而造成溫度裂縫。根據(jù)調(diào)查研究，許多類似工程在冷卻管布置合理，計(jì)算準(zhǔn)確的情況下，依然不能得到良好的降溫效果，經(jīng)分析研究，確定為降溫管內(nèi)水流速與水流量不夠、不穩(wěn)定，冷卻水不能充分帶走混凝土內(nèi)部熱量，導(dǎo)致溫度裂縫等質(zhì)量問題。

針對(duì)大體積混凝土施工時(shí)容易產(chǎn)生裂縫缺陷，采取以下措施：

（1）制定混凝土養(yǎng)護(hù)專項(xiàng)方案，組織專門的養(yǎng)護(hù)隊(duì)伍進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。

為確保混凝土均勻密實(shí)，提高混凝土的極限抗拉值和抗裂性能，混凝土澆筑完畢，按標(biāo)高找平，用木杠刮平；初凝前，用鐵磙子壓光兩遍，再用木抹子搓平。表面干硬后，澆水濕潤(rùn)并緊貼一層塑料布，以防止混凝土表面水分散失；并根據(jù)溫度變化趨勢(shì)及溫控?cái)?shù)據(jù)確定覆蓋材料增減，將混凝土內(nèi)外溫差控制在 25℃ 范圍內(nèi)。當(dāng)晝夜溫差較大或氣象報(bào)告有暴雨時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)備足保溫材料。

（2）合理布置散熱管。

散熱管布置形式采用矩形，散熱管每層間距1.2m，水平間距為 1.2m。主墩 6#、7# 承臺(tái)豎向布置 3層，水平布置 9 排。承臺(tái)內(nèi)部預(yù)留三個(gè)測(cè)溫孔，深度為1.5m，直徑為 25mm。散熱管、測(cè)溫孔布置見圖 1、2。

圖 1 散熱管平面布置形式

圖 2 散熱管立面布置圖

采用隔熱的辦法，把從散熱管出水口流出的具有一定熱度的水蓄集起來，在混凝土表面形成薄薄的一層覆蓋層，并不間斷采用散熱管出水口溫水直接用于混凝土表面養(yǎng)生，以減少混凝土內(nèi)外的溫差。

降溫管現(xiàn)場(chǎng)布置（圖 3）：

圖 3 散熱管布置

正確布置冷卻管很重要，在冷卻管的轉(zhuǎn)角處，通過彎頭連接，在連接處利用防水膠帶密封，并用架立筋固定，確保冷卻管不漏氣，位置固定，以保證水能順利通過的前提下，冷卻管牢固不變形。

在每一層降溫管之間設(shè)一立管連接，三層降溫管形成整體，入水口設(shè)置在承臺(tái)頂部，出水口設(shè)置在承臺(tái)底部，此布置既能減少降溫管數(shù)量又可以保證水流的正常通過。

為使承臺(tái)內(nèi)部溫度快速有效地下降，在降溫管孔徑保證的前提下，還需增加水的流速，從而帶走更多的熱量，減小混凝土內(nèi)外的溫差，減小溫度裂縫的產(chǎn)生。

1）設(shè)置儲(chǔ)水箱

施工現(xiàn)場(chǎng)隨時(shí)會(huì)發(fā)生一些突發(fā)狀況，如一旦停水、停電，就不能保證降溫管內(nèi)有水流出。設(shè)置儲(chǔ)水箱的目的是為了發(fā)生突發(fā)狀況時(shí)，能夠采取應(yīng)急措施。

儲(chǔ)水箱放置在高于承臺(tái)的地面處，利用連通器原理，在沒有水泵的情況下也可以自流。儲(chǔ)水箱的布置保證了承臺(tái)內(nèi)部降溫的正常進(jìn)行。

2）選用大功率水泵

在水量保證的前提下，必須保證水的流速，應(yīng)使用大功率水泵。根據(jù)降溫方案、現(xiàn)場(chǎng)承臺(tái)體積、降溫管體積的限制要求，最終選定口徑 50mm、流量 12m3/h、揚(yáng)程 25m 的管道泵。3）測(cè)溫及測(cè)溫記錄

嚴(yán)格按照施工方案施工，并保證每 4 小時(shí)測(cè)溫一次，記錄混凝土內(nèi)外溫度變化，掌握規(guī)律。有效控制裂縫出現(xiàn)。

（3）優(yōu)化配合比。

大體積混凝土的溫度、溫度應(yīng)力及收縮應(yīng)力的影響因素主要有水泥種類、粗細(xì)骨料級(jí)配以及含泥量、澆筑時(shí)混凝土出料溫度、現(xiàn)場(chǎng)溫度等。項(xiàng)目技術(shù)負(fù)責(zé)人負(fù)責(zé)和商砼公司一起對(duì)混凝土進(jìn)行試配，以確保優(yōu)化配合比。

1）水泥。混凝土水化熱主要來自水泥。選擇C3A、C3S 含量少、水化熱低的礦渣水泥及中熱水泥。使用溫度不超過 50℃。試驗(yàn)采用 P·O42.5 水泥。

2）砂石料。采用中砂，細(xì)度模數(shù)為 2.3～3.0，屬Ⅱ級(jí)配范圍，含泥量≤2%，入場(chǎng)后應(yīng)分批檢驗(yàn)。石子顆粒級(jí)配為 5～20mm 連續(xù)級(jí)配。石子必須分批檢驗(yàn)嚴(yán)格控制其含泥量不超過 1.5 %。

3）粉煤灰：Ⅱ級(jí)粉煤灰，入場(chǎng)后應(yīng)分批檢驗(yàn)，質(zhì)量符合 GB/T 1596—2017《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》的規(guī)定。

4）外加劑：聚羧酸高性能減水劑。外加劑在使用前稱量分包，在混凝土攪拌過程中采用后摻。5）水：純凈水。

混凝土初始坍落度控制在 14～16cm。配合比見表2。

表 2 優(yōu)化后的配合比

4 結(jié)語(yǔ)

大體積混凝土防開裂問題是個(gè)難點(diǎn)，本文中采取了一些列措施，從原材料要求、配比優(yōu)化設(shè)計(jì)、冷卻室管布置、測(cè)溫、施工養(yǎng)護(hù)進(jìn)行了全過程控制，有效保障了工程質(zhì)量。混凝土是個(gè)系統(tǒng)工程，在實(shí)際工程中，只有依靠科學(xué)的管理方法，認(rèn)真分析施工中出現(xiàn)的質(zhì)量問題，并實(shí)施有效的對(duì)策，才能更好地確保工程質(zhì)量。