橋梁大體積承臺(tái)砼施工控制技術(shù)

張　健

【摘 要】本文以無錫市運(yùn)河西路工程2標(biāo)梁韻大橋承臺(tái)大體積砼基礎(chǔ)施工控制為例，對(duì)大型橋梁大體積承臺(tái)砼施工控制技術(shù)從基礎(chǔ)理論和施工實(shí)踐兩個(gè)方面進(jìn)行了分析和總結(jié)，對(duì)大體積砼施工技術(shù)和溫度控制提供了一個(gè)施工總結(jié)。

【關(guān)鍵詞】橋梁大體積承臺(tái)砼 施工控制技術(shù)

一、概述

無錫市運(yùn)河西路1、2標(biāo)工程梁韻大橋主跨為90米連續(xù)預(yù)應(yīng)力箱梁，承臺(tái)體積為14×9×2.5米，是典型的大體積砼結(jié)構(gòu)。施工中，依據(jù)大體積砼的特性，分別從砼的施工配合比設(shè)計(jì)、溫度控制技術(shù)進(jìn)行嚴(yán)格的控制。從施工的結(jié)果來看，取得了很好的效果。

二、大體積砼的特性

一般來說，砼結(jié)構(gòu)實(shí)體最小尺寸大于或等于1m的部位所用砼，稱為大體積砼。由于水泥是一種水硬性建筑材料，在凝固的過程中，會(huì)產(chǎn)生熱量，而水泥的混合物是熱的不良導(dǎo)體，散熱緩慢，在砼體積過大時(shí)，水泥混合物在凝固過程中產(chǎn)生的大量熱量無法及時(shí)排出體外，使混合物內(nèi)部的溫度過高，這會(huì)使砼的內(nèi)部產(chǎn)生顯著的體積膨脹，而砼的表面溫度隨氣溫降低而冷卻收縮，砼在內(nèi)部膨脹和外部收縮這兩種作用影響下，使砼的外部產(chǎn)生很大的拉應(yīng)力，當(dāng)砼外部所受的拉應(yīng)力一旦超過當(dāng)時(shí)砼的極限抗拉強(qiáng)度時(shí)，砼的外部就會(huì)開裂，對(duì)砼結(jié)構(gòu)物的穩(wěn)定性和耐久性均會(huì)有很大的影響。所以，對(duì)大體積砼施工要根據(jù)砼的特性作特殊的處理。

三、控制大體積砼產(chǎn)生破壞的機(jī)理分析

砼的水化熱主要是砼在凝固的過程中，水泥與水、骨料等產(chǎn)生復(fù)雜的物理、化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的熱量。因此，要盡可能地減少水化熱的產(chǎn)生，就要認(rèn)識(shí)水化熱產(chǎn)生的主要原因。水泥主要由有效的成分硅酸三鈣、硅酸二鈣、鋁酸三鈣、鐵鋁酸四鈣等組成，由于總的水化熱是一個(gè)比較固定的量，水化速度就決定了砼水化熱在單位時(shí)間內(nèi)多少，水化速度越快，砼的水化熱就越多，可能引起砼的內(nèi)外溫差就越大。從水泥的主要有效成分我們知道，硅酸三鈣和鋁酸三鈣的水化速度均較快，水化熱多，鐵鋁酸四鈣雖然水化速度較前者低，但同樣比硅酸二鈣的水化速度要快，因此，要采用硅酸二鈣較多，其它成分較少的水泥，盡可能地減少砼的水化熱。水化熱還與砼的用水量有關(guān)，砼的水量多時(shí)，水化反應(yīng)增快，水化熱的放熱速度增快，對(duì)大體積砼的影響增大，所以，要盡量減低砼的水灰比，減低水泥的水化速度。當(dāng)然，由于水泥水化熱是水泥與水作用的結(jié)果，水泥的用量越多，水泥的水化熱就越多，所以要在保證砼的強(qiáng)度的前提下，盡可能地減少砼的水泥的用量。所以，大體積砼主要就是由于水泥水化

熱的影響，造成砼內(nèi)外溫差過大，要減少砼水化熱的影響，就要從以上的三個(gè)方面著手進(jìn)行。

四、大體積砼施工配合比設(shè)計(jì)

按照大體積砼的特性，要盡量減少大體積砼的水化熱，防止砼在大體積施工由于受到水化熱的影響開裂，就要首先從砼的配合比著手進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)。從以上的分析來看，可以通過從水泥種類、水泥的用量以及添加劑的選用三個(gè)方面盡量控制砼水化熱的產(chǎn)生。

1.水泥的種類

采用硅酸二鈣含量較高的礦碴水泥。通過實(shí)驗(yàn)，重慶產(chǎn)的425^#礦碴水泥具有大壩水泥的某些特性，水化熱很低，強(qiáng)度完全能滿足結(jié)構(gòu)物的強(qiáng)度要求。

2.水泥的用量

水泥的用量主要受到結(jié)構(gòu)物的強(qiáng)度的影響，水泥的用量增加可以增加砼和易性，通過添加具有部分水硬性材料性質(zhì)的粉煤灰，可以增加砼的和易性和砼的強(qiáng)度，從而減少水泥的實(shí)際用量，降低砼的水化熱。

3.添加劑

減水劑可以使水泥的顆粒充分分散，使水泥漿的凝聚結(jié)構(gòu)變成分散性結(jié)構(gòu)，將凝聚結(jié)構(gòu)中所包含的水分釋放出來變成游離水，從而增加砼的流動(dòng)性，在相同的用水量條件下，減水劑可以大大增加砼的和易性，降低砼的水灰比，減少水泥的用水量，減少水泥水化熱的產(chǎn)生。

4.砼骨料

根據(jù)砼組成料的性能，砼的級(jí)配良好可以減少砼的水泥用量，施工大體積砼，最好采用連續(xù)級(jí)配的骨料，在保證砼的強(qiáng)度和坍落度的前提下，盡量提高砼骨料的含量，以降低單方砼的水泥含量。需要強(qiáng)調(diào)的是，一般采用中砂較為合適。

5.砼的凝固時(shí)間

延長(zhǎng)砼的初凝時(shí)間，避免水化熱過快。通過合理的配合比設(shè)計(jì)，一般可以控制砼的初凝時(shí)間在25h以上。

6.添加粉煤灰

由于粉煤灰的珠形微粒的比表面積較小，表面密致、光滑，對(duì)水的吸附能力弱，通過添加粉煤灰可以增加砼的和易性，減少砼的用水量，同時(shí)由于添加了粉煤灰，水泥的熟料相對(duì)減少，因此可以通過添加適量的粉煤灰，減少砼的水化熱，而且由于粉煤灰的表面特性，添加了粉煤灰的砼干縮性小，裂縫出現(xiàn)機(jī)率低，從而還可以增加砼的抗裂性。

五、施工控制技術(shù)

大體積砼施工控制技術(shù)可總結(jié)為：分層灌注、采用“雙摻”技術(shù)、內(nèi)降外保措施，以達(dá)到降低砼內(nèi)外溫差的目的，減少砼溫度應(yīng)力。

1.分層灌注：由于承臺(tái)的體積過大，為了減少每次水泥水化熱的產(chǎn)生，承臺(tái)分兩次進(jìn)行灌注，充分利用物理體積的減少利于水化熱的散發(fā)，同時(shí)也是為了保證砼的灌注質(zhì)量。

2.采用“雙摻”技術(shù)：在砼配合比設(shè)計(jì)時(shí)，采用摻加高效節(jié)水劑和粉煤灰，減少砼的用水量和水泥用量，有效減少水泥水化熱以降低砼內(nèi)部的溫度。

3.內(nèi)降：通過鋪設(shè)冷卻管循環(huán)流水帶走水泥的水化熱，從而降低砼內(nèi)部的溫度，減少砼內(nèi)外的溫差。

4.外保：養(yǎng)生時(shí)在砼的表面覆蓋一層溫水進(jìn)行養(yǎng)生，可以減少部分砼內(nèi)外部的溫差。

5.施工監(jiān)控技術(shù)：在砼內(nèi)部設(shè)置熱敏電阻觀察砼內(nèi)部溫度的變化。

六、結(jié)束語(yǔ)

隨著大體積砼結(jié)構(gòu)物在工程實(shí)際的廣泛應(yīng)用，如何保證大體積砼的施工質(zhì)量，防止大體積砼裂紋的產(chǎn)生是工程管理人員經(jīng)常遇到的問題。大體積砼產(chǎn)生裂紋的機(jī)理非常復(fù)雜，但降低大體積砼在凝固過程中由于水化熱的影響產(chǎn)生的內(nèi)外溫差，減少砼的溫度應(yīng)力是施工控制的關(guān)鍵。通過科學(xué)的施工配合比，延長(zhǎng)砼的初凝時(shí)間以減緩水泥水化熱析放速度，采用摻加高效節(jié)水劑和粉煤灰以降低砼的用水量和水泥用量，降低水泥水化熱，同時(shí)利用冷水管循環(huán)水盡快帶走砼的水化熱，外用溫水覆蓋養(yǎng)生，達(dá)到降低砼內(nèi)外溫差的目的。施工中還要注意以下事項(xiàng)：

1.進(jìn)行砼配合比設(shè)計(jì)以后，要對(duì)砼的水化熱進(jìn)行驗(yàn)算或測(cè)定。

2.在砼內(nèi)部埋設(shè)熱敏電阻觀察砼內(nèi)部的溫度變化時(shí)，要及時(shí)對(duì)砼的內(nèi)部溫度進(jìn)行分析，通過調(diào)節(jié)水的循環(huán)速度等措施控制溫度的變化，防止砼內(nèi)外溫差過大。

3.大體積砼的質(zhì)量檢測(cè)項(xiàng)目以及檢測(cè)方法：

（1）大體積砼的試件規(guī)定：連續(xù)灌注砼80～200m3，或者每一個(gè)作業(yè)班組要取試件2組。（2）大體積砼的檢測(cè)項(xiàng)目以及檢測(cè)方法：

4.大體積砼的灌注最好安排在一天氣溫較低的時(shí)候進(jìn)行。

5.減少砼的分層厚度，以利砼水化熱的散發(fā)。

6.避免砼用料的曝曬，必要時(shí)可以利用冷卻水拌和以降低砼的溫度。

7.從觀測(cè)的結(jié)果來看，砼的最大溫升一般發(fā)生在砼灌注后第三天，隨后溫度下降，在三周后可與氣溫持平。