大體積混凝土澆筑實例與研究

楊 新

(重慶城建控股(集團)有限責任公司，重慶 400000)

大體積混凝土澆筑實例與研究

楊 新

(重慶城建控股(集團)有限責任公司，重慶 400000)

以重慶渝北金竹灣立交南北支線橋大體積混凝土施工為例，根據理論計算數據及混凝土材料要求，制定了施工技術措施，并對施工過程及結果進行對比分析，以更好地指導施工，從而確保施工質量。

大體積混凝土，水化熱，溫度計算，施工措施

1 概況

重慶渝北金竹灣立交南、北支線橋SA0，NA3橋臺承臺設計尺寸為21.011 m×6.78 m×1.5 m。規范規定混凝土結構實體最小幾何尺寸不小于1 m均是大體積混凝土，此承臺屬于大體積混凝土工程。其施工技術要求比較高，要特別防止混凝土因水泥水化熱引起的溫度差而產生的溫度應力裂縫。按JTG/T F50—2011公路橋涵施工技術規范要求，需控制混凝土的內部最大溫升、內表溫差等，采取措施保證混凝土不產生溫度應力開裂。

2 混凝土絕熱溫升計算

承臺混凝土的絕熱溫升采用下式計算：

T(t)=WQ0(1-e-mt)/cγ；

T(t)max=WQ0/cγ。

其中，T(t)為澆完一段時間t混凝土的絕熱溫升值，℃；T(t)max為混凝土的絕熱最高溫升，℃；W為每立方米混凝土水泥用量，kg/m3；Q0為每千克水泥水化熱量，J/kg；m為與水泥品種、澆搗時溫度有關的經驗系數，一般取0.2～0.4；t為齡期，d；c為混凝土的比熱，一般0.92～1.0，取0.96 J/(kg·K)；γ為混凝土的質量密度，取2 400 kg/m3。根據理論，承臺混凝土溫升高峰值一般在澆筑后3 d左右產生，以后開始逐步降溫。澆筑后3 d混凝土的絕熱溫升理論計算見表1。

表1 承臺混凝土水化熱絕熱溫升計算

澆筑完成3 d后混凝土的絕熱最高溫升T(t)=WQ0/cγ=19.82 ℃。對承臺混凝土溫度計算結果的分析：在保證混凝土入模溫度控制在30 ℃以內的前提下，混凝土絕熱溫升19.82 ℃，計算最高溫度達49.82 ℃。就目前一般情況下，外界平均溫度可取30 ℃。理論上內外最大溫差19.82 ℃。通過計算，不需要采用冷卻管降溫等方法，采用常規施工方法即可達到規范要求。

以上計算過程中尚未考慮的有利因素包括：1)粉煤灰對降低水化熱的積極因素；2)承臺在施工過程中不是一個絕對意義的絕熱系統，時刻在向外界散熱：四周模板向外散熱；承臺底地面吸收部分熱量；分層澆筑過程中散熱。從這個意義上來說，以上計算過程是偏于安全的。

3 混凝土及材料要求

承臺工程使用的混凝土為天助商品混凝土。為了保證混凝土的各項指標符合設計及施工要求，在施工前和天助商品混凝土公司，就承臺混凝土所需的水泥品種、粗細骨料的材料要求、需摻加一定數量的粉煤灰和外加劑等方面，進行了充分的協商并達成了一致。最終選定的承臺混凝土配合比見表2。

表2 承臺混凝土配合比

3.1 水泥

水泥水化熱混凝土的溫升起決定性作用，而水化熱大小又取決于水泥品種及其所含礦物成分，水泥中硅酸三鈣和鋁酸三鈣含量愈高，發熱量愈大，水化速度也愈快，出現溫峰值也較早，因此應選用低水化熱低堿水泥。但因目前重慶市場上很難找到礦渣硅酸鹽水泥等低水化熱水泥，所以選用重慶天助水泥(集團)有限公司生產的42.5R普通硅酸鹽水泥。為了保證混凝土水化熱穩定，要求其提供的承臺混凝土始終用該廠家的水泥。

3.2 粗骨料

粗骨料采用產于重慶鹽井地區的5 mm～25 mm碎石，其含泥量小于1%。采用良好級配碎石配制混凝土，可減少水和水泥用量，從而減少水化熱，降低混凝土溫升。

3.3 細骨料

細骨料采用產于重慶鹽井的混合砂機制砂40%和60%渠河砂，細度模數不小于1.7，含泥量小于3%。使用中、粗砂配制的混凝土比細砂大約可減少用水量10%，同時也減少了水泥用量，從而降低了水化熱。

3.4 粉煤灰

采用重慶天助水泥(集團)有限公司生產的Ⅱ級磨細粉煤灰。粉煤灰對降低水化熱、改善混凝土和易性有利。采用粉煤灰外摻法，不減少水泥的用量。

3.5 外加劑

外加劑采用重慶市江津區匯興建材有限公司生產的HX-50泵送劑，是由減水組分、保塑組分、緩凝組分、引氣組分及載體復合而成的一種復合型混凝土外加劑，外觀狀態為棕色水劑，摻量為1.9%。

4 混凝土降溫措施

在混凝土澆筑前、澆筑過程中及澆筑完畢之后均采取了一定的措施，來降低混凝土的溫度。1)混凝土澆筑前，就澆筑時間、持續時間、澆筑方量、混凝土緩凝時間、坍落度等均以書面形式向對方進行詳細交底，把好混凝土進場的質量關。混凝土配合比還應滿足大體積混凝土施工要求，混凝土使用前，須對混凝土水化熱、泌水率、可泵性等參數進行試驗。2)施工現場派專人量測商品混凝土的溫度。確保其入模實際溫度與理論計算時的溫度相差不大。以溫差不高于1 ℃為宜。3)由于承臺施工時間在夏季，氣溫較高。澆筑時選擇在傍晚氣溫較低時進行。并采取了以下方法降低混凝土的溫度：a.要求商品混凝土站對砂、石料采取遮蓋措施，避免日光暴曬，或噴水降溫；采用冷卻水攪拌混凝土，以降低入模溫度。b.經常用水澆灑混凝土運輸車；確保混凝土入模溫度控制在30 ℃以下。4)承臺混凝土采用整體分層連續澆筑施工，沿長邊方向自一端向另一端進行，每層厚度控制在30 cm以內，以充分利用混凝土面層散熱。5)混凝土終凝后即灑水保持混凝土的濕潤，采用土工布覆蓋于混凝土表面進行保溫，避免溫差過大。養護時間不少于7 d。

5 結論及分析

1)JTG/T F50—2011公路橋涵施工技術規范6.13.2-1條規定:對大體積混凝土進行溫度控制時，應使其內部最高溫度不大于75 ℃、內表溫差不大于25 ℃。工程施工在沒考慮粉煤灰降低水化熱、承臺屬于非絕熱結構等有利因素的條件下，混凝土水化熱內外溫差、內部最高溫度均已符合規范要求。因此不需要采取特殊措施來降低水化熱。但仍應按照大體積混凝土施工的一般要求來實施，從多方面采取防范措施，以保證承臺混凝土的施工質量，確保不出現溫度裂縫。2)如果理論計算結果不滿足規范和施工的要求，則需要采取其他降溫措施，比如在混凝土內預埋冷卻水管，澆筑混凝土的過程中和澆筑完畢后一段時間內一直通低溫循環水等方法。

[1] JTG/T F50—2011，公路橋涵施工技術規范[S].

[2] DBJ 50—086—2008，城市橋梁工程施工質量驗收規范[S].

[3] CJJ 2—2008，城市橋梁工程施工與質量驗收規范[S].

[4] GB 50204—2002，混凝土結構工程施工質量驗收規范(2010年版)[S].

[5] GB 50496—2009，大體積混凝土施工規范[S].

[6] 王鐵夢.工程結構裂縫控制[M].北京:中國建筑工業出版社,2004.

[7] 朱國梁.簡明施工計算手冊[M].北京:中國建筑工業出版社,2004.

[8] 朱伯芳.大體積混凝土溫度應力與溫度控制[M].北京:中國電力出版社,1999.

[9] 趙學良.談大體積混凝土施工技術及預防措施[J].山西建筑，2014,40(5):106-107.

On examples and research of large concrete grouting

Yang Xin

(ChongqingUrbanConstruction(Group)Co.,Ltd,Chongqing400000,China)

Taking the large concrete construction along North and South Branch Line of Jinzhuwan Interchange of Chongqing as the example, the paper makes the construction technical measures according to the theoretic calculation data and concrete material requirement, and undertakes comparative analysis of the construction process and results, so as to have better instruction for the construction and ensure the construction quality.

large concrete, hydration heat, temperature calculation, construction measure

2015-02-03

楊 新(1974- )，男，助理工程師

1009-6825(2015)12-0097-02

TU755

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