大體積混凝土施工質量控制

張紹敏

（開封市市政工程設計研究院有限公司，河南開封 475000）

0 前言

如何控制基礎大體積混凝土的干縮裂縫、溫度裂縫、內部毛細孔裂縫，如何保證混凝土連續澆筑無裂紋、無冷縫、無滲漏，確保混凝土的整體性，是目前大體積混凝土施工的難點與關鍵。本文結合鄭州市中心區鐵路跨線橋主橋承臺工程對大體積混凝土施工進行探討。

1 工程概況

鄭州市中心區鐵路跨線橋主橋上跨京廣、隴海兩大鐵路干線，主橋為雙塔單索面斜拉橋，跨徑組合為106 m+248 m+106 m＝460 m。其中2#、3#主墩承臺體積較大，承臺為八邊形結構，平面尺寸21.8 m×26.8 m，灌注面積及厚度分別為：2#墩 5 26.5 m2厚 3 m，3#墩 5 26.5 m2厚 4 .3 m，混凝土設計強度等級C50，為特大體積混凝土結構。由于混凝土體積大，混凝土硬化期間水泥放出大量水化熱使混凝土內部溫度不斷上升并且內部產生的熱量不易散發，極易造成承臺混凝土因水泥水化熱和結構的不利約束而引起有害裂紋。嚴重影響混凝土的抗滲性能、耐久性能以及結構物的整體性能等。為確保承臺施工質量，在承臺混凝土施工中采取以下幾種降溫防裂措施。

2 混凝土原材料的選擇

（1）選用低水化熱的礦渣硅酸鹽水泥。為確保混凝土耐久性，最低水泥用量不小于400 kg/m3，但不超過500 kg/m3，最大水灰比不大于0.4。

（2）選用5～30 mm連續級配的碎石、針片狀顆粒含量不大于10%，泥土粉塵含量不大于1%。

（3）選用經過篩處理的優質中砂，細度模量在2.6左右，泥污含量不應大于1%。

（4）采用雙摻技術，即混凝土中摻入適量的Ⅱ級粉煤灰和復合型高效減水劑。以減少水泥用量和用水量，降低水化熱。

（5）對用料應避免爆曬，以降低入倉溫度。

（6）優化混凝土配合比，利用混凝土的后期強度降低水泥用量，提高其抗裂性能。

3 控制原材料入模溫度

由于主墩承臺施工在夏季，氣溫較高，故采用低溫水拌制混凝土，并采取對骨料進行噴水降溫等措施，控制混凝土的入模溫度。入模溫度控制在30℃以內。

4 冷卻管的埋設

混凝土結構內部埋設冷卻水管和測溫點，通過冷卻水循環，降低混凝土內部溫度，減小內表溫差，控制混凝土內外溫差不超過25℃。通過測溫點溫度測量，掌握混凝土內部各點溫度變化，以便及時調整冷卻水的流量，控制溫差。

（1）冷卻管采用鋼管光-32-YB234-63黑鐵管，外徑48 mm，壁厚3.5 mm。按照冷卻水由熱中心區流向邊區的原則，進水管口設在混凝土中心處，出水管口設在混凝土邊區處。進出水口均需引出混凝土面以上，每層水管的垂直進、出水口相互錯開，且出水口有調節流量的水閥和測流量設備。

（2）冷卻管安裝時，與鋼筋骨架或支撐桁架固定牢靠，防止混凝土灌注過程中水管變形或接頭脫落而發生堵水或漏水及震壞。布管時，水管與承臺主筋錯開，局部管段錯開有困難時，可適當移動位置。冷卻管安裝完畢，進行通水試驗，保證管路及接頭暢通且不漏水。

（3）每層冷卻管被混凝土覆蓋并振搗完畢，即在該層水管內通水，并連續通水14 d，循環冷卻水的流量控制在10～20 L/min，使進、出口水的溫差不大于10℃ ( 溫差通過循環水流量來進行控制）。

（4）冷卻管排出的水，在混凝土灌注未完以前，不得排至混凝土頂面。在承臺混凝土灌注全部結束后，視具體情況（如氣溫較低或驟降時）排至混凝土頂面，形成保溫層，蓄水保溫養護。

（5）冷卻管使用完畢后，即灌漿封孔，并將伸出承臺頂面部分截除。

（6）2#、3#墩承臺各設4處測溫孔，測溫孔采用Φ10 mm的白鐵管埋置在結構中，白鐵管應封嚴下口，并加錫焊焊縫，測溫管露出結構表面50 mm以上并垂直插入，每個測處設上、中、下三個測點。測溫時，按測孔編號順序進行，溫度計插入測溫孔后，堵塞住孔口，留置在孔內3～5 min后取出進行讀數，讀數要快、準。測溫后將測溫孔塞緊并蓋好保溫材料。進出口混凝土測溫孔內的溫度每隔1～2 h測量記錄一次。

5 混凝土澆注

混凝土澆筑在一天中氣溫較低時進行，采取薄層澆灌，每層厚度控制在0.3 m左右，以便混凝土表面能充分散熱，減小混凝土內外溫差。并且控制混凝土的灌注速度，盡量減小新老混凝土的溫差，提高新混凝土的抗裂強度，防止老混凝土對新混凝土過大的約束而產生斷面通縫。

灌注過程中，保持混凝土均勻上升，避免過大高差，同時加強振搗，防止漏振，確保混凝土的密實度。為保證混凝土振搗質量，我們在施工過程中采取以下措施：

（1）混凝土振搗采用直向與斜向相結合的方法，斜向振搗要求振動棒與混凝土表面成40°～50°夾角。

（2）振動棒的操作做到“快插慢拔”，在振搗過程中，可將振動棒上、下略微抽動，保證振搗密實。

（3）混凝土分層澆注時，振動棒在振搗上一層時應插入下層混凝土中5～10 cm。同時，在振搗上層混凝土時，應在下層混凝土初凝前進行。

（4）振動棒插點要均勻排列，可采用“行列式”或“梅花式”次序移動，以免漏振，每次移動距離應不大于振動棒作用半徑的1.5倍，即不大于50 cm為宜。

（5）振動棒使用時，距離模板以15～20 cm為宜，避免緊靠模板振動，同時應盡量避免振搗過程中碰撞鋼筋。

混凝土澆注完成后，及時進行收漿抹面，確保表面平整、光潔。

6 拆模養護

混凝土養護是大體積混凝土施工中一項十分關鍵的工作。主要是保持適宜的溫度和濕度，以便控制混凝土的內外溫差，促進混凝土強度的正常發展及防止裂縫的產生和發展。大體積混凝土養護主要是保持適宜的溫度和濕度條件。

6.1 保溫養護作用

（1）減少混凝土表面的熱擴散，減小混凝土表面的溫度梯度，防止產生表面裂縫。

（2）延長散熱時間，充分發揮混凝土的潛力和材料的松弛特性。使混凝土的平均總溫差所產生的拉應力小于混凝土抗拉強度，防止產生貫穿裂縫。

6.2 保濕養護的作用

（1）剛澆筑不久的混凝土，尚處于凝固硬化階段，水化的速度較快，適宜的潮濕條件可防止混凝土表面脫水而產生干縮裂縫。

（2）混凝土在潮濕條件下，可使水泥的水化作用順利進行，提高混凝土的極限拉伸強度。

6.3 養護方法

（1）混凝土澆筑完后，表面應立即覆蓋清潔的塑料膜，初凝后撤去塑料膜，用浸濕的粗麻布覆蓋，并 經常灑水，保持潮濕狀態最少7 d。當條件許可時，也可采取在混凝土表面噴霧降溫、潤濕空氣等養護措施，在模板底部采取預先冷卻的技術措施等。保濕養護期間，應采取遮陽和擋風措施，以控制溫度和干熱風的影響。

（2）混凝土拆模后的灑水養護宜用自動噴水系統和噴霧器。濕養護應不間斷，不得形成干濕循環。應使混凝土澆筑體的里表溫差及降溫速率滿足溫控指標的要求。

（3）當環境相對濕度小于60%時，自然養護不應少于28 d，當相對濕度在60%以上時，自然養護不應少于14 d。

（4）保濕養護過程中，應經常檢查塑料薄膜或養護劑的完整情況，保持混凝土表面濕潤。

7 結語

大體積混凝土產生裂縫是由多種原因造成的，在大體積混凝土施工中，合理選擇施工材料，優化混凝土配合比，優化混凝土的供應，采用科學的施工方法，嚴格施工管理，加強大體積混凝土養護，就可以降低混凝土溫度應力和提高混凝土本身抗拉性能，減少裂縫的產生，保證工程質量。

[1] 王鐵夢.工程結構裂縫控制[M].北京:中國建筑工業出版社,1997.