平南三橋北岸拱座底板大體積混凝土施工關鍵技術

江鑫泰

摘要：文章以平南三橋北岸拱座底板為工程背景，介紹了混凝土配合比設計、混凝土內部溫度控制、合理的施工組織、“薄膜+棉絮”覆蓋養護保溫保濕等大體積混凝土施工關鍵控制技術。與傳統的通冷卻水相比，這些技術能夠使混凝土澆筑完成的8d齡期中，混凝土的里表溫差始終<25℃，能夠有效降低混凝土表面產生溫度裂縫的概率，在施工質量、安全、環保、經濟方面具有非常大的優勢。

關鍵詞：大體積;配合比;施工組織;養護;里表溫差

中圖分類號：U445.4 文獻標識碼：A DOI：10.13282/j.cnki.wccst.2020.11.015

文章編號：1673—4874（2020）11—0055-03

0引言

隨著社會的不斷發展和建設規模的不斷擴大，大體積混凝土已經大量應用于各種結構物中，如橋梁拱座、承臺等，其中大體積混凝土在施工過程中產生的裂縫問題尤為突出，受到廣泛的關注。混凝土裂縫產生的原因主要有以下四點：（1）混凝土內外溫差過大而產生的裂縫;（2）由于荷載引起的裂縫;（3）由于收縮引起的裂縫;（4）由于地基不均勻沉降引起的裂縫。其中第一點在大體積混凝土施工中最為常見。通常采用的控制大體積混凝土內外溫差的方法是布設冷卻管，通冷卻水以加快混凝土內部溫度的降溫速率，此種方法需要耗費大量的冷卻管材料，且不能重復利用，布置時也需要耗費大量的人力和物力。若能取消冷卻管，采取其他方法來控制混凝土的內外溫差，可起到在保證混凝土施工質量的條件下，降低施工成本、加快施工進度的效果。本文以平南三橋北岸拱座底板大體積混凝土為工程背景，通過混凝土配合比設計、混凝土內部溫度控制、合理的施工組織、“薄膜+棉絮”覆蓋養護保溫保濕等施工關鍵控制技術，取得了良好的應用效果。

1工程概況

平南三橋為主跨575m（計算跨徑560m）的中承式鋼管混凝土拱橋。北岸拱座基礎為整體式圓形基礎，幾何形態為一半徑27.3m、厚度6m的圓形大尺寸混凝土構件，基礎地面標高為h=+11m，頂面標高為h=+17m，基礎持力層為卵石層，兩個分離式拱座均位于圓形基礎之上。圓形拱座底板混凝土設計強度為C30，體積為14048.4m³（如圖1所示）。

2關鍵施工技術

2.1配合比設計

由于水泥產生的水化熱是混凝土水化熱的主要來源，故本工程底板大體積混凝土配合比設計的總體原則為：在滿足強度和工作性能及耐久性能要求的基礎上，降低水泥及膠凝材料用量，減少混凝土水化熱和收縮，控制開裂風險。同時選取水化熱較低的水泥，宜選取中熱硅酸鹽水泥和低熱礦渣水泥。

溫度場調控是從水泥水化進程干預的角度，采取水泥水化放熱速率調控化學外加劑（TRI），協同摻合料的水化放熱特性。TRI主要通過降低水泥的水化速率，降低混凝土早期的放熱量，減少了熱量的積累，延緩了溫峰出現時間，降低混凝土溫升，從而減少溫度裂縫形成的概率。基于以上考慮，從調控混凝土水化放熱歷程及分階段全過程補償收縮的角度對配合比進行了優化設計，在底板大體積混凝土中摻加了占膠凝材料總量1%的混凝土水化溫升抑制劑。

根據原材料測試、配合比試驗結果，選取的本工程拱座底板大體積混凝土原材料如下：

水泥：華潤水泥（平南）有限公司P.II 42.5硅酸鹽水泥;

粉煤灰：廣西欽州藍島環保材料有限公司F類I級灰;

細骨料：梧州藤縣黃華河河砂Ⅱ區中河砂;

粗骨料：建峰石場，5～25mm連續級配碎石（三級配，5～10mm占10%，10～20m占35%，20～25mm占55%）;

減水劑：江蘇蘇博特新材料股份有限公司聚羧酸高性能減水劑PCA-1;

混凝土水化溫升抑制劑：江蘇蘇博特新材料股份有限公司TR01混凝土水化溫升抑制劑;

水：平南縣平田村自來水。

在原材料優選基礎上，綜合強度、工作性能、絕熱溫升、變形性能和耐久性能測試結果，混凝土施工配合比如表1所示。

2.2混凝土內部溫度控制

大體積混凝土內部溫度是由三部分溫度疊加：水化熱溫升、澆筑溫度、散熱溫度。降低水化熱溫升可采取以下措施：水化熱溫升和混凝土原材料有關，混凝土原材料中骨料占的比重大。根據計算骨料溫度每下降1℃，混凝土溫度就下降O.42℃，因此在混凝土拌和前，對所用的骨料噴灑冷水，使骨料溫度降至22℃。水泥提前半個月進場進行自然冷卻，可將水泥溫度降至40℃以下，可以有效地降低水化熱溫升幅度。

混凝土澆筑溫度和氣溫有關，天氣炎熱時，混凝土入模溫度應控制在25℃以下，可在拌和用水中采用冰塊代替等量的水。在混凝土罐車運輸的過程中，由于罐車不斷地攪拌混凝土，混凝土的溫度會逐漸上升。在未進行澆筑的時候，可在罐車表面進行灑水降溫，注意不能讓水進入混凝土攪拌罐中，同時應控制混凝土從拌和至澆筑結束在90min之內。天氣寒冷時，混凝土入模溫度應控制在5℃以上，可采用熱水拌和的措施控制混凝土入模溫度。

混凝土散熱溫度和結構物形式有關，尺寸越大的混凝土結構物越不容易散熱，在取消冷卻管的情況下，混凝土內部散熱溫度不好控制，應在混凝土表面采取相應的保溫措施，以控制內外溫差不超過25℃。

2.3施工組織

大體積混凝土施工由于方量大，澆筑時間長，對人員、設備、材料使用量大。為保證混凝土施工連續不間斷澆筑完畢且達到施工質量要求，合理的施工組織也是大體積混凝土施工的關鍵技術。本文以平南三橋北岸拱座底板大體積混凝土施工為背景，從混凝土運輸、施工現場交通組織、澆筑方法三個方面對混凝土澆筑施工組織進行討論。

2.3.1運輸

平南三橋北岸拱座底板混凝土由項目部兩個拌和站進行供料，其中南岸拌和站離施工現場約18km，且經過縣城，混凝土罐車行經路線為：南岸攪拌站→工業園大門口→平南→橋北橋頭→烏江幼兒園→施工現場。行駛時間約為40min。因此南岸拌和站混凝土的運輸是本次運輸組織的重點。

在施工前對規劃的行駛路線進行實地調研。由于路線經過縣城幼兒園，在工作日的中午12點和下午6點前后是交通擁堵的時段，為避免由于車輛擁堵，罐車不能及時運輸至施工現場，導致混凝土質量下降，項目和當地交通管制部門應提前做好溝通，在這兩個時段進行交通疏導，保證罐車的正常運行。

2.3.2施工現場交通組織

北岸拱座施工區域面積約（100×100）m²，施IN域有限，為避免澆筑期間罐車擁堵，導致澆筑不順暢，需對現場交通組織進行整體規劃。在防洪堤半邊上設置兩處錯車道，間距約為100m，對向來車時，空車優先讓行。布置5個泵車停車位、4個罐車等待區和1個備用等待區。4個罐車等候區等候車輛超過8臺時，未進入澆筑區的罐車統一駛入備用等候區等候。下施工區域坡道實行雙向行駛。環形便道實行單行行駛，逆時針繞圈，嚴禁反向。施工期間，指派多名交通指揮員，在北岸施工現場進行指揮、協調與管制（如圖2所示）。

2.3.3澆筑方法

由于大體積混凝土施工澆筑面廣，而混凝土輸送泵數量有限，為保證混凝土層問澆筑的時間間隔不超過混凝土的初凝時間，應對混凝土澆筑順序進行合理規劃。項目將北岸拱座底板澆筑分為A～E五個作業區域，根據現場情況進行流水作業（見圖3）。每個澆筑施工作業段配置一臺汽車泵，并同時進行澆筑，原則上不進行跨作業段交叉施工。在保證8臺混凝土罐車連續輪流卸料，汽車泵連續泵送混凝土的條件下，在地下連續墻圓形基坑中考慮由四周向中心澆筑混凝土。

北岸拱座底板采用分層連續澆筑的方法，平均分為12層進行澆筑，每層混凝土澆筑量為1170m³，均分至各施IN段，每區域混凝土澆筑量為234m³。每個施IN段布置一臺混凝土泵送車，在上層混凝土初凝前將下層混凝土澆筑完畢，振搗時將振搗棒插入新舊混凝土之間進行振搗，不能只在表面進行振搗（如圖4所示）。

2.4養護措施

在取消冷卻管的情況下，應在混凝土表面采取保溫措施，以控制內外溫差不超過25℃，防止表面裂縫的產生。養護采取“薄膜+棉絮”覆蓋保溫保濕的措施。經試驗表明，混凝土水化熱在澆筑完成1～3d內產生的熱量最多，在3～5d內內部溫度最高。因此在混凝土澆筑結束后，應立即對混凝土進行養護，對混凝土表面進行適當灑水，潤濕即可，避免灑水過多在混凝土表面形成積水。表面潤濕后，立即在其上方覆蓋一層聚氯乙烯薄膜，薄膜之間搭接長度為10cm。薄膜覆蓋完畢后，再在薄膜上覆蓋一層棉被，棉被應把整個底板混凝土表面覆蓋滿，并用重物壓好，相鄰棉被之間的搭接長度>10cm。養護時長≥14d，根據監測結果發現底板混凝土內部溫度與大氣溫度之差≤15℃。

3應用效果

平南三橋北岸拱座底板大體積混凝土歷時70h，順利完成14048.4m²混凝土澆筑。根據預埋的測溫探頭數據顯示，底板混凝土澆筑完成8d齡期中，混凝土內部溫度最高61℃，混凝土的里表溫差始終小于規范要求的25℃，混凝土表面未出現明顯裂縫，說明本次工程取消冷卻管，采取的關鍵技術是成功的（如圖5所示）。

4結語

大體積混凝土澆筑施工難點主要在施工組織和技術兩個方面。施工組織要保證混凝土連續不問斷澆筑完畢，混凝土運輸保障尤為重要，運輸如需經過市區道路，應選擇車流量較少的路線，在車流量高峰時段，應提前與政府溝通，安排交警進行交通疏導。施工現場設專人引導罐車，避免現場擁堵，影響澆筑速度。泵車、發電機等重要設備需準備備用數量，避免在澆筑過程中由于設備故障原因而中斷施工。

本次大體積混凝土施工取消了冷卻管，技術重點在于降低混凝土水化熱和后期養護方式。從配合比、原材料、拌和方式、氣溫等方面來控制混凝土水化熱，后期不間斷進行溫度監控，發現混凝土內外溫差過大需及時采取保溫措施，降低裂縫產生的概率。