橋梁大體積承臺砼施工控制技術

張　健

【摘 要】本文以無錫市運河西路工程2標梁韻大橋承臺大體積砼基礎施工控制為例，對大型橋梁大體積承臺砼施工控制技術從基礎理論和施工實踐兩個方面進行了分析和總結，對大體積砼施工技術和溫度控制提供了一個施工總結。

【關鍵詞】橋梁大體積承臺砼 施工控制技術

一、概述

無錫市運河西路1、2標工程梁韻大橋主跨為90米連續預應力箱梁，承臺體積為14×9×2.5米，是典型的大體積砼結構。施工中，依據大體積砼的特性，分別從砼的施工配合比設計、溫度控制技術進行嚴格的控制。從施工的結果來看，取得了很好的效果。

二、大體積砼的特性

一般來說，砼結構實體最小尺寸大于或等于1m的部位所用砼，稱為大體積砼。由于水泥是一種水硬性建筑材料，在凝固的過程中，會產生熱量，而水泥的混合物是熱的不良導體，散熱緩慢，在砼體積過大時，水泥混合物在凝固過程中產生的大量熱量無法及時排出體外，使混合物內部的溫度過高，這會使砼的內部產生顯著的體積膨脹，而砼的表面溫度隨氣溫降低而冷卻收縮，砼在內部膨脹和外部收縮這兩種作用影響下，使砼的外部產生很大的拉應力，當砼外部所受的拉應力一旦超過當時砼的極限抗拉強度時，砼的外部就會開裂，對砼結構物的穩定性和耐久性均會有很大的影響。所以，對大體積砼施工要根據砼的特性作特殊的處理。

三、控制大體積砼產生破壞的機理分析

砼的水化熱主要是砼在凝固的過程中，水泥與水、骨料等產生復雜的物理、化學反應產生的熱量。因此，要盡可能地減少水化熱的產生，就要認識水化熱產生的主要原因。水泥主要由有效的成分硅酸三鈣、硅酸二鈣、鋁酸三鈣、鐵鋁酸四鈣等組成，由于總的水化熱是一個比較固定的量，水化速度就決定了砼水化熱在單位時間內多少，水化速度越快，砼的水化熱就越多，可能引起砼的內外溫差就越大。從水泥的主要有效成分我們知道，硅酸三鈣和鋁酸三鈣的水化速度均較快，水化熱多，鐵鋁酸四鈣雖然水化速度較前者低，但同樣比硅酸二鈣的水化速度要快，因此，要采用硅酸二鈣較多，其它成分較少的水泥，盡可能地減少砼的水化熱。水化熱還與砼的用水量有關，砼的水量多時，水化反應增快，水化熱的放熱速度增快，對大體積砼的影響增大，所以，要盡量減低砼的水灰比，減低水泥的水化速度。當然，由于水泥水化熱是水泥與水作用的結果，水泥的用量越多，水泥的水化熱就越多，所以要在保證砼的強度的前提下，盡可能地減少砼的水泥的用量。所以，大體積砼主要就是由于水泥水化

熱的影響，造成砼內外溫差過大，要減少砼水化熱的影響，就要從以上的三個方面著手進行。

四、大體積砼施工配合比設計

按照大體積砼的特性，要盡量減少大體積砼的水化熱，防止砼在大體積施工由于受到水化熱的影響開裂，就要首先從砼的配合比著手進行合理的設計。從以上的分析來看，可以通過從水泥種類、水泥的用量以及添加劑的選用三個方面盡量控制砼水化熱的產生。

1.水泥的種類

采用硅酸二鈣含量較高的礦碴水泥。通過實驗，重慶產的425^#礦碴水泥具有大壩水泥的某些特性，水化熱很低，強度完全能滿足結構物的強度要求。

2.水泥的用量

水泥的用量主要受到結構物的強度的影響，水泥的用量增加可以增加砼和易性，通過添加具有部分水硬性材料性質的粉煤灰，可以增加砼的和易性和砼的強度，從而減少水泥的實際用量，降低砼的水化熱。

3.添加劑

減水劑可以使水泥的顆粒充分分散，使水泥漿的凝聚結構變成分散性結構，將凝聚結構中所包含的水分釋放出來變成游離水，從而增加砼的流動性，在相同的用水量條件下，減水劑可以大大增加砼的和易性，降低砼的水灰比，減少水泥的用水量，減少水泥水化熱的產生。

4.砼骨料

根據砼組成料的性能，砼的級配良好可以減少砼的水泥用量，施工大體積砼，最好采用連續級配的骨料，在保證砼的強度和坍落度的前提下，盡量提高砼骨料的含量，以降低單方砼的水泥含量。需要強調的是，一般采用中砂較為合適。

5.砼的凝固時間

延長砼的初凝時間，避免水化熱過快。通過合理的配合比設計，一般可以控制砼的初凝時間在25h以上。

6.添加粉煤灰

由于粉煤灰的珠形微粒的比表面積較小，表面密致、光滑，對水的吸附能力弱，通過添加粉煤灰可以增加砼的和易性，減少砼的用水量，同時由于添加了粉煤灰，水泥的熟料相對減少，因此可以通過添加適量的粉煤灰，減少砼的水化熱，而且由于粉煤灰的表面特性，添加了粉煤灰的砼干縮性小，裂縫出現機率低，從而還可以增加砼的抗裂性。

五、施工控制技術

大體積砼施工控制技術可總結為：分層灌注、采用“雙摻”技術、內降外保措施，以達到降低砼內外溫差的目的，減少砼溫度應力。

1.分層灌注：由于承臺的體積過大，為了減少每次水泥水化熱的產生，承臺分兩次進行灌注，充分利用物理體積的減少利于水化熱的散發，同時也是為了保證砼的灌注質量。

2.采用“雙摻”技術：在砼配合比設計時，采用摻加高效節水劑和粉煤灰，減少砼的用水量和水泥用量，有效減少水泥水化熱以降低砼內部的溫度。

3.內降：通過鋪設冷卻管循環流水帶走水泥的水化熱，從而降低砼內部的溫度，減少砼內外的溫差。

4.外保：養生時在砼的表面覆蓋一層溫水進行養生，可以減少部分砼內外部的溫差。

5.施工監控技術：在砼內部設置熱敏電阻觀察砼內部溫度的變化。

六、結束語

隨著大體積砼結構物在工程實際的廣泛應用，如何保證大體積砼的施工質量，防止大體積砼裂紋的產生是工程管理人員經常遇到的問題。大體積砼產生裂紋的機理非常復雜，但降低大體積砼在凝固過程中由于水化熱的影響產生的內外溫差，減少砼的溫度應力是施工控制的關鍵。通過科學的施工配合比，延長砼的初凝時間以減緩水泥水化熱析放速度，采用摻加高效節水劑和粉煤灰以降低砼的用水量和水泥用量，降低水泥水化熱，同時利用冷水管循環水盡快帶走砼的水化熱，外用溫水覆蓋養生，達到降低砼內外溫差的目的。施工中還要注意以下事項：

1.進行砼配合比設計以后，要對砼的水化熱進行驗算或測定。

2.在砼內部埋設熱敏電阻觀察砼內部的溫度變化時，要及時對砼的內部溫度進行分析，通過調節水的循環速度等措施控制溫度的變化，防止砼內外溫差過大。

3.大體積砼的質量檢測項目以及檢測方法：

（1）大體積砼的試件規定：連續灌注砼80～200m3，或者每一個作業班組要取試件2組。（2）大體積砼的檢測項目以及檢測方法：

4.大體積砼的灌注最好安排在一天氣溫較低的時候進行。

5.減少砼的分層厚度，以利砼水化熱的散發。

6.避免砼用料的曝曬，必要時可以利用冷卻水拌和以降低砼的溫度。

7.從觀測的結果來看，砼的最大溫升一般發生在砼灌注后第三天，隨后溫度下降，在三周后可與氣溫持平。