大橋承臺大體積混凝土施工裂隙控制

摘 要：以橋梁承臺大體積砼施工為例，對大體積砼施工的選材、配合比和溫度裂縫的控制等方面進行探討，以期為大體積砼結構的質量提供有力保證。

關鍵詞：大體積砼；砼選材配合比；設計裂縫

中圖分類號：U44 文獻標志碼：A 文章編號：1000-8772（2012）15-0136-02

鳧洲大橋位于廣州南沙經濟開發區，南北跨鳧洲水道，主橋總長2.774Km，主橋墩由29#、30#、31#組成，橋墩承臺平面尺寸9×36m，高4m，單個承臺砼量1300m3，砼強度為C35。承臺砼分三次澆搗，第一次澆搗1.5m/490m3，第二次澆搗1.1m/360m3，第三次澆搗1.4m/460m3，三座承臺均屬大體積砼工程。

一、大體積砼及裂隙

大體積砼，是指砼結構物實體尺寸≥1m，或水泥水化熱會引起砼內外溫差過大而導致裂縫的砼。它主要的特點是表面系數小，水泥水化熱釋放集中，內部溫升快。砼內外溫差大時，會使砼產生溫度裂縫，影響結構安全和正常使用。

砼施工中水泥水化作用是放熱反應，大體積砼自身具有保溫性能，其內部溫升幅度較其表層的溫升幅度大，而砼升溫峰值過后的降溫過程中，內部降溫速度又比其表層慢。此過程中，砼各部分的熱漲冷縮（稱為溫度變形）及相互約束和外界約束的作用產生的應力（稱為溫度應力）是相當復雜的。一旦溫度應力超過砼所能承受的拉力極限值時，就出現裂縫。裂縫的寬度在允許限值內，一般不會影響結構的強度，但對結構的耐久性有影響，因此必須予以重視和加以控制。

二、產生裂縫的主要原因

1.水泥水化熱。

水泥在水化過程中要釋放出熱量，而大體積砼結構斷面較厚，表面系數較小，所以水泥發生的熱量聚集在結構內部不易散失。這樣砼內部的水化熱無法及時散發，以至越積越高，使內外溫差增大。單位時間砼釋放的水化熱，與水泥用量和水泥品種有關，并隨砼的齡期而增長。砼內部的最高溫度，多數發生在澆筑后的3～5天。

2.外界氣溫變化。

大體砼在施工階段，它的澆筑溫度隨著外界氣溫變化而變化。特別是氣溫驟降，會大大增加砼內外溫差，這對大體砼是極為不利的。溫度應力是由于溫差引起變形造成的；溫差愈大，溫度應力也愈大。在高溫條件下，大體積砼不易散熱，砼內部的最高溫度可達60～65℃，并且有較長的延續時間。因此，應采取溫度控制措施，防止砼內外溫差引起的溫度應力。

3.砼的收縮

砼中約20%的水分是水泥硬化所必須的，而80%的水分要蒸發。多余水分的蒸發會引起砼體積的收縮。砼收縮的主要原因是內部水份蒸發引起的。砼干濕交替變化會引起砼體積的交替變化，這對砼是很不利的。

三、大體積砼配合比

（一）原材料

大體砼在保證強度及坍落度要求的前體下，盡量選擇水化熱低的品種和減少水灰比。提高摻合料及骨料的含量，以降低砼的水泥用量。

1.水泥

采用普通硅酸鹽42.5R水泥。據試驗結果顯示，水泥的細度、標準稠度、凝結時間、安定性、膠砂強度均滿足規范要求。

2.粗、細集料

采用粒徑較大粗集料，減少水泥用量，考慮到泵送砼和易性的要求，實際選用了5mm～25mm摻量65%及5mm～16mm摻量35%兩種碎石進行摻配。細骨料采用中砂，細度模數2.8，含泥量0.7%。

3.摻和料及外加劑

采用Ⅱ級粉煤灰，這既代替部分水泥用量從而降低砼水化熱，還可以改善砼拌合物工作性和可泵性，粉煤灰摻量為25%。外加劑采用JZB-4型多功能超塑化劑，摻入量為2.0%。

（二）施工配合比

為確保大體砼施工質量，提高砼的均勻性和抗裂能力，砼施工嚴格按照《公路橋涵施工技術規范》（JTJ041-2000）執行，并特別注意以下方面：

1.砼配料前，各種衡器計量部門進行計量標定，稱料誤差符合規范要求，嚴格按確定的配合比拌制。

C35砼配合比

2.水泥使用前充分遮蔭冷卻，施工時水泥溫度<50℃。

3.堆高骨料、底層取料、用水噴淋骨料。

4.避免模板和新澆筑混凝土受陽光直射，采取夜晚澆筑。

5.當氣溫高時，應加快運輸和入倉速度，減少砼在運輸和澆筑過程中的溫度回升。砼運輸車灑水降溫。

6.施工過程中嚴格控制砼用水量，砼用水量如過大時，在澆筑層表面有大量泌水析出。泌水聚集在上下兩澆筑層表面間，使砼水灰比改變，在掏泌水時又帶走了一些砂漿，這樣便形成了一層含水量多的夾層，破壞了砼的粘結力和整體性。砼拌合物坍落度控制在（160±20mm）；砼入模溫度控制在28℃左右。

四、大體積砼澆筑

1.砼澆筑方案

承臺砼厚達到4m，分三階段澆筑，第一次澆搗1.5m/490m3，第二層澆搗1.1m/360m3，第三層澆搗1.4m/460m3。第一層澆筑完成后，養護14天強度達到設計強度的80%才進行下階段澆筑。考慮到砼結構大、冷卻管道預埋和底部鋼筋疏密、砼供應情況以及水化熱等因素的影響，為了使砼澆筑不出現冷縫，要求前后澆筑砼搭接時間控制在5小時內（初凝時間>12小時）。砼澆筑前經詳細計算安排澆筑次序、流向、厚度及前后澆筑的搭接時間，實施了以下澆筑方案：第一階段：兩艘砼運輸船載16m3同時澆筑。第二階段：自東向西采用斜面分層澆筑，用“一個坡度、薄層澆筑，一次到頂”的方法，采用三艘運輸船輪流布料。第三階段：底部從西向東順序，每一節澆搗范圍控制在4m長度進行澆筑。

2.澆筑中注意的問題

（1）砼澆筑不留冷縫，保證砼供應；（2）保證振搗密實，嚴格控制振搗時間，嚴防漏振及過振；（3）及時測砼內、外溫差，做好覆蓋保溫及保濕工作。

五、砼內部溫度監測、溫度裂縫及養護措施、表面處理

在承臺范圍垂直埋設9根溫測孔，每一測孔沿砼厚度設3個測點，合計9孔27個砼內部溫度測點；同時在砼外部設置氣溫測點2個，保溫材料溫度測點2個及養護水溫度測點1個，總計32個工作測點。工作人員根據采集數據進行整理分析，按每隔二小時統計一次每個測點的溫度值及各測點與表層測點的溫差值，作為研究調整控溫措施的依據。

本工程冷卻循環鋼管42.25*3.25mm，綁扎在Φ25鋼筋上，砼初凝后導水散溫，砼澆搗6小時后每隔2小時進行溫差檢測，當砼溫度相差200℃時，通過加大水流速，將水化熱排出體外。當外界氣溫較低時在砼表面覆蓋塑料薄膜，防止砼表面水分蒸發。當外界氣溫較高時迅速灑水降溫，保證內外溫差<200℃。

大體積砼表面水泥漿較厚，澆筑3-4h內用水長刮尺刮平，初凝前用鐵滾筒碾壓，再用木抹子搓平壓實，以控制表面龜裂，并覆蓋養護。

六、砼的監測結果

1.砼澆筑溫度為29℃，砼澆搗及養護期間環境溫度日平均為25℃。

2.承臺中心部分面層砼最高溫度為38℃，中心砼最高溫度為60.2℃。

3.隨著砼厚度、體積的增大，其內部熱峰值出現齡期也相應延長，中心熱峰出現齡期為1—3天。

七、結語

本工程在大體積砼施工時，通過施工前的試驗，通過采用冷卻技術，把溫度控制在要求范圍內，為大體積砼施工創造了良好的條件。并通過嚴格配合比設計及參閱大量技術規范，提取大量經驗結果，在實際施工中采取有較措施，為大體積砼結構的質量提供了有力的保證。

（責任編輯：陳喜輝）</