大體積混凝土施工技術探討

毛 乾 康

(上海嘉越市政建設發展有限公司，上海 201800)

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大體積混凝土施工技術探討

毛 乾 康

(上海嘉越市政建設發展有限公司，上海 201800)

以某大橋主墩混凝土工程為例，針對大體積混凝土水化熱大、易出現裂縫等特點，從承臺分層澆筑、原材料控制、配合比設計、溫度監控等方面，闡述了大體積混凝土的施工關鍵點，有效確保了混凝土施工質量。

大體積混凝土，承臺，水化熱，配合比

0 引言

大體積混凝土具有體型龐大、混凝土方量多、工程條件復雜、施工技術和質量要求高、水化熱大和收縮等特點，因此水化熱的控制成為大體積混凝土澆筑的控制要點，本文以某大橋主墩混凝土施工為例，論述大體積混凝土澆筑中控制混凝土澆筑質量的措施，對大體積混凝土施工具有一定的參考價值。

1 主橋概況

某大橋總體上由東岸接線、西岸接線和主橋組成，主橋部分里程為K1+433～K3+123，全長約1.6 km，分為通航孔橋和非通航孔橋，為城市特大型橋。通航孔橋采用六塔單索面多塔斜拉橋，跨徑布置為(79+5×150+79)m。

2 主墩承臺概況

本工程主橋共6個通航孔主塔墩承臺，通航孔主塔墩承臺高6.5 m，平面尺寸為六角形結構，圓弧包角，寬18 m，長30 m；承臺頂標高為+11.5 m，底標高為+5 m。主橋通航孔承臺平面圖如圖1所示。

3 大體積混凝土施工關鍵點

本工程承臺方量為2 775 m3，為大體積混凝土，由于承臺澆筑正值夏天，每天溫度在28 ℃～40 ℃，控制混凝土的水化熱，防止承臺出現裂縫，便成了承臺施工的主要任務。

大體積混凝土水化熱主要從以下幾點控制：

1)澆筑分層的確定；2)混凝土原材料及配合比的確定；3)溫度監控及控制措施。

4 承臺澆筑分層的確定

承臺分層澆筑厚度綜合考慮以下因素：

1)結構設計要求：承臺鋼筋布置、塔柱預埋鋼筋底標高等等；

2)混凝土澆筑能力要求：70 m3/h左右；

3)混凝土收縮影響；

4)溫控要求：分層厚度不宜太厚；

5)鋼板樁圍堰受力，內支撐布置與切除轉換的要求。

擬將6.5 m承臺分為2層澆筑，分層厚度為3.0 m+3.5 m。下層澆筑方量為1 250 m3，上層澆筑方量為1 525 m3。

5 混凝土原材料控制

水化熱形成的主要原因是水泥，因此主要是要降低水泥的用量，輔以外加劑和外摻劑來降低水化熱。

水泥：用水化熱低或中熱水泥，本承臺選用P.S42.5的礦渣硅酸鹽水泥。

粗骨料：選用配制混凝土強度高、抗裂性好的碎石，在不降低混凝土標號的前提下進行配合比試驗，選用水泥用量較小，碎石粒徑較大的混凝土配合比，進而可以降低水泥水化熱，承臺混凝土碎石可以選用5 mm～25 mm的連續級配碎石。

細骨料：選用中、粗砂，細度模數宜在2.5～2.8之間，骨料在拌合前應曬水降溫。骨料要求潔凈，控制砂中含泥量小于3%，石子中含泥量小于1%。同時砂石堆場須有遮陽措施以便控制混凝土的攪拌溫度。

外加劑：擬使用外加劑來減少水泥的用量。目的是降低混凝土的溫度及延緩水化熱的放熱速度。使用緩凝減水劑外加劑來推遲溫度峰值的時間從而減小混凝土因溫差而產生的溫度應力。外加劑的用量需經試驗試配確定。

外摻劑：除了使用外加劑外，還可以摻加一定量的粉煤灰和礦粉來降低水泥用量和水化熱。實現增強內部密實度、控制水泥水化熱、降低溫度和溫差來配合減少水泥用量。

考慮到本次承臺為夏季施工，空氣溫度高，故要求泵站的原材料均做好涼棚遮陽工作，中午溫度較高混凝土拌合時應加入冰塊以降低混凝土的入模溫度。

6 混凝土配合比的確定

承臺混凝土配合比設計原則：

1)水泥宜采用中、低熱硅酸鹽水泥或低熱礦渣硅酸鹽水泥，水泥的3 d和7 d水化熱應符合標準；

2)加大骨料粒徑，增加碎石用量，粗骨料宜為連級配，最大公稱粒徑不宜小于31.5 mm，控制含泥量在1%以內，細骨料宜采用中砂，含泥量不應大于1.0%；

3)必須考慮水泥用量與混凝土坍落度的統一性，坍落度指標不能滿足施工要求時，應調整水膠比[2]；

4)宜摻用外摻料和緩凝減水劑來緩解溫度升高；

5)為延緩混凝土初凝時間，延長水化熱放熱時間，并降低水化熱峰值。在常規普通混凝土級配的基礎上，混凝土在攪拌時摻入緩凝減水劑、粉煤灰礦粉等摻加劑，這些外摻劑按照各自的水泥替代率替代水泥，故單位立方米混凝土的水泥用量為普通混凝土水泥用量減去外摻劑的替代量，混凝土配合比中其他如水、砂、碎石等可根據施工最小坍落度、設計強度以及初凝要求進行計算，并以此做小樣試驗，綜合以上三個重要因素考慮，選擇其中最佳配合比作為設計混凝土配合比；

6)在配合比試配和調整的時候，控制混凝土絕熱溫升不宜大于50 ℃[2]。

最終確定配合比：礦渣水泥(P.S42.5)∶砂∶碎石∶水∶粉煤灰∶外加劑(LCX-9)=315∶668∶1 137∶160∶120∶4.35(單位kg/m3)。

7 降低混凝土水化熱的措施

7.1 布置冷卻水管

在混凝土體內布置冷卻水管來控制在澆筑、養護過程中產生的水化熱。需要計算布置冷卻水管后的散熱量與混凝土水化熱的發熱量的散熱效果，將溫升控制在規定范圍內。冷卻水管采用熱傳導性能好且具備一定強度的黑鐵管。

1)冷卻水管布置。如圖2，圖3所示，共5層。冷卻水管連接采用螺紋對接。

2)冷卻水管安裝與實驗。如圖2，圖3設置進出水口(每層)，并在承臺一側放置蓄水箱和冷水箱。水流方向為：蓄水箱→冷卻水→高壓離心泵，分管口設置調節籠頭，以便根據出水水溫控制水流量。以上工作完成后，進行“試水”試驗。目的是檢驗冷卻水管的密封程度。待冷卻水管使用完畢，灌漿封孔。將伸出承臺的頂面部分截除，用高一等級混凝土封孔。

7.2 混凝土澆筑及養護措施

1)混凝土澆筑。

為降低入模溫度，選擇在氣溫較低的情況下進行。本工程在夏季施工，選擇在夜間施工。為提高密實度和抗拉強度，加強振搗。澆筑后，及時排除表面積水并進行二次抹面，防止早期收縮裂縫的出現[1]。

2)混凝土養護。

表面采用土工布養護，并適當延長拆模時間。拆模后及時保溫覆蓋，以減小內表溫差。拆模時間應選擇一天中溫度較高時段，采取逐段拆模，邊拆邊蓋的拆模工藝。保溫、養護時，混凝土表面應采取灑水養護，待混凝土澆筑完畢后，采取承臺內蓄淡水進行保溫，利用混凝土自身的水分完成水化作用，防止混凝土出現裂縫[2]。

8 承臺混凝土溫度監控

在承臺澆筑和養護期間，對混凝土體內的水化熱進行監控，承臺內每層混凝土埋設6個溫度傳感器，共計12個，見圖4，圖5。

承臺混凝土溫度監控項目主要包括：冷卻水管進出水溫度、溫度傳感器讀數、降溫速率、測溫孔溫度、蓄水溫度等。

監測頻率：根據規范結合本工程實際情況，開始7 d內，每隔2 h監測一次，待溫度下降時，監測頻率可放寬至4 h一次，7 d后每天監測一次。

溫度控制標準：

承臺澆筑過程中，混凝土內外溫差不應超過25 ℃。混凝土的上下層溫差應小于20 ℃；表面與環境溫度差應小于20 ℃[2]。混凝土的內部最高溫度應小于75 ℃[2]。16號承臺于8月6日開始澆筑第二層混凝土，8月7日下午15點澆筑完畢。澆筑完成后即對混凝土內溫度進行監測，選擇每天同一時間對混凝土內溫度進行對比，見表1。

表1 承臺混凝土內溫度對比 ℃

由監測數據可知，承臺內溫度在混凝土澆筑的第二天和第三天會達到最大值，然后溫度呈下降趨勢，溫度均控制在規范要求范圍內。說明承臺內冷卻管及養護均達到了預期的效果。

本工程詳細介紹了大體積混凝土溫度控制的措施。該施工工藝及措施對同類型的大體積混凝土施工具有一定的參考價值。

[1] JTG/T F50—2011，公路橋涵施工技術規范[S].

[2] JGJ 55—2011，普通混凝土配合比設計規程[S].

On construction technique of large concrete

Mao Qiankang

(ShanghaiJiayueMunicipalConstructionandDevelopmentCo.,Ltd,Shanghai201800,China)

Taking the concrete project of the main pier of some bridge as the example, the paper illustrates the construction key points for the large concrete from the layer grouting of the cushion cap, control over raw materials, design of proportional ratio, and temperature monitoring according to the features of the big hydration heat and cracks of the large concrete, so as to ensure the construction quality of the concrete.

large concrete, cushion cap, hydration heat, proportional ratio

1009-6825(2016)16-0109-03

2016-03-26

毛乾康(1983- )，男，助理工程師

TU755

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