高溫地區(qū)高強(qiáng)度大體積混凝土防裂技術(shù)的研究

馬 江

(四川川交路橋有限責(zé)任公司，四川廣漢618399)

混凝土凝結(jié)能產(chǎn)生大量的水化熱，易導(dǎo)致裂縫的產(chǎn)生，尤其是大體積混凝土。在高溫地區(qū)，大體積混凝土的現(xiàn)澆構(gòu)件能產(chǎn)生較低溫地區(qū)更多的裂縫。混凝土裂縫對(duì)構(gòu)件的耐久性、穩(wěn)定性、結(jié)構(gòu)安全性有較大的危害。因此，較好地控制高溫地區(qū)高強(qiáng)度大體積混凝土的裂縫對(duì)工程構(gòu)件至關(guān)重要[1～3]。本文通過(guò)對(duì)麗攀高速公路倮果金沙江特大橋0號(hào)段C65混凝土配合比研究，并配合合理的原材料選擇以及施工注意事項(xiàng)，有效地控制了現(xiàn)澆0號(hào)段的有害裂縫。

1 工程概況

麗攀高速公路倮果金沙江特大橋在四川省西南部攀枝花市，地處川滇交界山區(qū)。橋位區(qū)位于攀枝花市中部中高山峽谷地帶，總體氣候?qū)倌蟻啛釒夂虻奖睖貛夂颍瑢儆谙嗖罹薮蟮拇怪绷Ⅲw氣候，具有夏季長(zhǎng)、氣溫日變化大，干熱、日照強(qiáng)、降雨集中等特點(diǎn)。常年極端高溫40℃，年平均氣溫20.3℃，年平均日照數(shù)2 700～3 000 h，年太陽(yáng)總輻射33～36 kJ/cm2。

倮果金沙江特大橋，全橋長(zhǎng)862 m，主橋采用(120+230+120)m的連續(xù)剛構(gòu)結(jié)構(gòu)方式。主墩6號(hào)、7號(hào)墩，墩柱高度79 m、82 m，0號(hào)段高度14.8 m。墩柱為空心薄壁墩，混凝土設(shè)計(jì)標(biāo)號(hào)C40，梁體混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)C65，泵送混凝土，泵送高度垂直距離97 m，水平距離115 m。

施工環(huán)境氣溫高、混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)高、現(xiàn)澆構(gòu)件的體積大，防止開(kāi)裂的配合比研究是施工中的一大難題。

2 既有工程配合比

根據(jù)資料搜集，附近區(qū)域既有高速公路的C65混凝土配合比見(jiàn)表1，采用的外加劑為眉山永江FOM-5-1高性能減水劑。

表1 既有橋梁C65配合比一覽表 kg/m3

使用如上配合比的高速公路橋梁，混凝土開(kāi)裂較嚴(yán)重，但強(qiáng)度及性能尚能滿足后期運(yùn)營(yíng)的需求，但耐久性尚待研究。

3 防裂配合比研究

針對(duì)本工程的施工情況，擬定倮果金沙江特大橋0號(hào)段的混凝土抗裂措施為混凝土配合比設(shè)計(jì)。即在保證混凝土具有良好的工作性情況下，盡可能減少混凝土的單位用水量，采用“三低(低砂率、低塌落度、低水膠比)、二摻(摻高效減水劑和高性能引氣劑為復(fù)合型)、一高(高粉煤灰摻量)”的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，設(shè)計(jì)“高強(qiáng)、高韌性、中彈、低熱和高抗拉值”的抗裂混凝土。

3.1 原材料的選擇原則

在選擇高性能混凝土用水泥時(shí)，在條件許可的情況下，優(yōu)先選用收縮性小或微膨脹的水泥。因?yàn)檫@種水泥在水化膨脹期(1～5d)可產(chǎn)生一定的預(yù)壓應(yīng)力可部分抵消溫度徐變應(yīng)力，減少混凝土內(nèi)的拉應(yīng)力，提高混凝土的抗裂能力。為此水泥熟料中堿含量應(yīng)低且適宜，熟料中MgO含量在3.0%～5.0%，石膏與C3A的比值盡量大些，C3A、C3S和C2S含量分別控制。

加強(qiáng)對(duì)混凝土用集料的含泥量的控制，保證混凝土用料含泥量小于1%。另外，選擇材料時(shí)要線膨脹系數(shù)小，巖石彈模較低，表面清潔無(wú)包裹層，級(jí)配良好的骨料。砂子中可含有一定量的石粉，加強(qiáng)混凝土的工作性，保證混凝土的密實(shí)度。一般控制在15%～18%。

粉煤灰應(yīng)選擇細(xì)度與水泥顆粒相當(dāng)、燒失量小、含硫量和含堿量低且需水比小的粉煤灰。混凝土摻入粉煤灰后，可以提高混凝土的抗?jié)B性、耐久性、減少收縮，降低膠凝材料體系的水化熱，提高混凝土的抗拉強(qiáng)度，抑制堿骨料反應(yīng)，減少新拌混凝土的泌水等。這些諸多好處都有利于提高混凝土的抗裂性能。

高性能減水劑和引氣劑復(fù)合使用對(duì)減少混凝土的單位用水量和膠凝材料用量，改善新拌混凝土的工作度，提高硬化混凝土的力學(xué)、熱學(xué)、變形、耐久性等性能起著極為重要的作用。也是混凝土向高性能混凝土發(fā)展不可或缺的重要組分。

3.2 原材料的選擇

根據(jù)上述原則，進(jìn)行了混凝土的選材及適配：

水泥選用云南紅河水泥有限公司生產(chǎn)的紅河牌PO52.5硅酸鹽水泥。該水泥性能穩(wěn)定，膨脹系數(shù)小，含堿量低等優(yōu)點(diǎn)。 細(xì)骨料采用金江馬電河料場(chǎng)生產(chǎn)的天然河沙。含泥量小于1%，級(jí)配良好，細(xì)度模數(shù)2.8的中沙。

粗骨料采用金江馬電河料場(chǎng)生產(chǎn)的卵碎石。碎石質(zhì)地堅(jiān)硬，壓碎值小，針片狀含量低，含堿量低等特點(diǎn)。

粉煤灰采用攀枝花環(huán)業(yè)公司生產(chǎn)的粉煤灰。屬于二級(jí)粉煤灰，具有燒失量小、需水比小含堿量低等特點(diǎn)。

外加劑是成都合力混凝土外加劑有限公司生產(chǎn)的HLS-SC聚羧酸高性能減水劑，減水率高，適應(yīng)性好。

外摻料為聚丙烯纖維，重慶宜筑工程纖維制造有限公司生產(chǎn)。

3.3 配合比選取

根據(jù)室內(nèi)試驗(yàn)，選取的C65混凝土配合比如表2。

表2 選取的C65配合比一覽表 kg/m3

該混凝土配合比的工作性能經(jīng)過(guò)多次試配，工作性能均滿足施工的要求，抗裂性能極好。在混凝土施工過(guò)程中取得較好的效果，最終確定該混凝土配合比為金沙江倮果特大橋使用。

4 施工注意事項(xiàng)

在采用了防裂配合比澆筑混凝土構(gòu)件時(shí)，施工過(guò)程也需注意。

首先應(yīng)盡量減少混凝土的用水量。過(guò)量用水易造成混凝土中的空隙增多，產(chǎn)生更多的收縮、徐變，不利于裂縫的控制。

其次應(yīng)加強(qiáng)混凝土施工后的養(yǎng)護(hù)，在有限的養(yǎng)護(hù)期內(nèi)采取覆蓋養(yǎng)生，保持混凝土表面濕潤(rùn)等。

5 結(jié)論

在高溫地區(qū)，高強(qiáng)度大體積混凝土的現(xiàn)澆構(gòu)件能產(chǎn)生較低溫地區(qū)更多的裂縫。控制高溫地區(qū)高強(qiáng)度大體積混凝土的裂縫對(duì)工程構(gòu)件至關(guān)重要。本文通過(guò)對(duì)麗攀高速公路倮果金沙江特大橋0號(hào)段C65混凝土配合比研究，有效地控制了現(xiàn)澆0號(hào)段的有害裂縫。

在采用防開(kāi)裂配合比的同時(shí)，原材料的選擇也很主要。外摻料的選擇使用也很關(guān)鍵，摻入粉煤灰降低水化熱，加入硅粉增加水化過(guò)程的速度。

施工的過(guò)程中，也應(yīng)盡量減少用水量，同時(shí)加強(qiáng)施工后的養(yǎng)護(hù)，保持混凝土表面的濕潤(rùn)。

因此，有效控制高溫地區(qū)高性能大體積混凝土的裂縫應(yīng)采用合理的配合比，加強(qiáng)原材料的選擇，并加強(qiáng)施工過(guò)程的控制。只有幾個(gè)方面同時(shí)注意，才能達(dá)到預(yù)期的效果。

[1] 葉明，王駿濤.某大橋大體積混凝土施工溫度裂縫防治[J].低溫建筑技術(shù)，2005,(3)：118-119

[2] 孫衍福，郭治勝，吳大宏.大體積混凝土橋墩裂縫分析整治及建議[J].鐵道工程學(xué)報(bào)，2006,(5)：67-112

[3] 周英，張曉光，陳花美.大體積混凝土高樁墩臺(tái)的施工設(shè)計(jì)[J].中國(guó)港灣建設(shè)，2007,(6)：52-54