高溫季節(jié)大體積混凝土施工中的裂縫控制對策

吳亞東

(江蘇金堰交通工程有限公司,江蘇泰州 225500)

高溫季節(jié)大體積混凝土施工中的裂縫控制對策

吳亞東

(江蘇金堰交通工程有限公司,江蘇泰州 225500)

針對工程的施工方案及實施,闡述了大體積混凝土夏季施工裂縫控制技術(shù)的對策和應(yīng)用。

基礎(chǔ) 大體積混凝土 裂縫分析 混凝土溫度控制 裂縫預(yù)防

1 引言

隨著國家發(fā)展戰(zhàn)略的調(diào)整和加大對基礎(chǔ)設(shè)施的投入，公路工程建設(shè)的規(guī)模得到空前發(fā)展，很多橋梁(涵)結(jié)構(gòu)物的設(shè)計采用灌注樁基礎(chǔ)和大體積混凝土底板的形式。有的設(shè)計明確要求大體積混凝土一次連續(xù)澆筑不留施工縫，內(nèi)部溫升值控制在75℃以內(nèi)。因為溫升過高會直接影響混凝土內(nèi)部水泥水化反應(yīng)，從而影響強度，施工規(guī)范中要求混凝土內(nèi)外溫差不大于25℃，過大則底板有可能產(chǎn)生裂縫。某大橋底板施工季節(jié)為炎熱高溫的夏季，平均氣溫32℃，與施工規(guī)范中要求大體積混凝土宜在較低環(huán)境下施工的條件相違背。參比類似工程大體積混凝土施工情況，筆者認(rèn)為施工中裂縫是大體積混凝土最常見，也是較難控制的質(zhì)量通病，因此在施工實踐中，裂縫控制技術(shù)是一項重要的質(zhì)量特征。

2 裂縫產(chǎn)生機理及控制

由于底板結(jié)構(gòu)尺寸，混凝土總量達(dá)1350m3，采用混凝土攪拌運輸車運送預(yù)攪拌混凝土，泵送澆筑，計劃澆筑速度60m3/h。水泥水化反應(yīng)所釋放的熱量會使混凝土內(nèi)部積聚較高溫度，而混凝土凝結(jié)收縮作用和表層的冷卻，會使混凝土形成早期升溫、后期降溫的溫度收縮應(yīng)力，這是導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫的主要原因。為了防止混凝土的貫通裂縫發(fā)生，有效控制表面裂縫的開展，采用多種形式的施工方法以達(dá)到控制內(nèi)外溫差，減小變形，控制裂縫。

(1)選定合理的配合比，選用較低水化熱水泥。(2)采用FDN高效減水劑與占水泥用量10%～15%的粉煤灰，減少水泥用量和混凝土拌和物的泌水，防止產(chǎn)生干縮裂縫。(3)加入緩凝劑，延緩混凝土的凝結(jié)時間到10h，滯緩水泥的水化速度，使水化的熱量緩慢釋放，推遲溫度峰值到來的時間，防止大體積混凝土開裂。(4)在混凝土中摻入8%UEA膨脹劑，利用其微膨脹具有補償收縮的效果使其在混凝土凝結(jié)過程中產(chǎn)生自應(yīng)力，有效抵抗混凝土收縮變形，控制裂縫。(5)控制混凝土入模溫度為33℃，對澆筑后的混凝土進行二次震搗，排除混凝土因泌水而產(chǎn)生的空隙，增加混凝土密實度，減少內(nèi)部微裂縫。(6)采用電子測溫與傳統(tǒng)測溫全過程監(jiān)測，選用精度較高，性能可靠的JDC-2型熱電偶溫度傳感器(分度號CU50)設(shè)線布點，JDC-102溫度顯示儀直接觀測混凝土內(nèi)部溫度。(7)設(shè)置冷卻水管(為Φ50鋼管，距混凝土表面900mm)，上下兩排S型布置，單層水管長570m，水管冷卻范圍D=1.5m(混凝土層熱系數(shù)λ=3.15W/mk， 導(dǎo)溫系數(shù)α=0.115m2/d，比熱C=0.9618Kj/kg·K，推算混凝土預(yù)期冷卻后溫度可達(dá)49.576℃)。

3 現(xiàn)場裂縫控制對策及其實施

(1)第一種措施：①目的：混凝土內(nèi)部最高溫升值≯75℃②對策：底板內(nèi)部采用雙層循環(huán)水管降溫，進水采取抽井水(水溫低)，循環(huán)水管采用Φ50無縫鋼管，要求焊接固定牢靠，并做通水加壓試驗，保證對底板不構(gòu)成任何不利影響。③實施：混凝土內(nèi)部循環(huán)水冷卻降溫在底板混凝土澆筑12h后即開始抽取井水進行循環(huán)水降溫，通過底板測溫記錄證實，循環(huán)水降溫效果非常明顯，養(yǎng)護期混凝土內(nèi)部最高溫升74.4℃，循環(huán)水進水溫度18℃，出水溫度35℃，達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)。

(2)第二種措施：①目的：混凝土內(nèi)外溫差不超過25℃，混凝土溫降不大于10℃/d。②對策：采用雙層塑料薄膜夾裹雙層麻袋進行，利用麻袋保溫，更主要是利用塑料薄膜封混凝土表面自由水或養(yǎng)護水蒸發(fā)途徑，減少蒸發(fā)降溫，覆蓋要求及時，全封閉養(yǎng)護不少于14d，養(yǎng)護期間不得揭開覆蓋層，根據(jù)每天的定時測溫情況確定是否增加保護層及終凝揭開覆蓋層的時間。③實施：混凝土覆蓋保溫控制，利用雙層塑料薄膜夾裹雙層麻袋覆蓋保溫與混凝土內(nèi)部循環(huán)水降溫措施相結(jié)合，由于封閉及時，嚴(yán)密，保證混凝土二次振搗二次抹面完成后，迅速及時進行覆蓋封閉、密封，封閉的嚴(yán)密性，從測溫記錄及塑料薄膜上的熱水珠，可以反映出來，達(dá)到了預(yù)期效果。

(3)第三種措施：①目的：混凝土養(yǎng)護濕度符合要求，混凝土表面沒有收縮裂縫。②對策：利用蛇皮布、濕麻袋臨時覆蓋解決混凝土面振搗搓面作業(yè)時，受大風(fēng)、太陽曝曬水分急劇散失，溫度、濕度不夠，產(chǎn)生塑性收縮裂縫問題；利用雙層塑料薄膜解決二次振搗，二次搓 、抹后混凝土面的保濕養(yǎng)護問題，但環(huán)境氣溫高，太陽曝曬下，濕度顯然不夠，用自來水直接噴灑，混凝土表面降溫較大，內(nèi)外溫差值大，采用循環(huán)冷卻水抽取的熱水進行撒水養(yǎng)護，既能解決保濕問題，又能滿足內(nèi)外溫差的保溫要求。③實施：養(yǎng)護保濕條件控制，利用蛇皮布、濕麻袋臨時覆蓋混凝土作業(yè)面，減少大風(fēng)、太陽曝曬因素影響混凝土面塑性裂縫問題。

(4)第四種措施：①目的：結(jié)合混凝土二次振搗消除混凝土塑性收縮裂縫。②對策：搓抹主要掌握搓抹時間，掌握混凝土初凝前后的時間，是搓抹要領(lǐng)，本工程征調(diào)富有搓抹經(jīng)驗的專業(yè)粉刷工，并就搓抹的要求，搓抹的目的及其操作工藝進行全面的技術(shù)交底，要求底板頂面搓抹遍數(shù)不少于3次。③實施：根據(jù)混凝土面二次搓抹對防止混凝土塑性收縮裂縫控制的重要性，項目從底板開工即征調(diào)20名專業(yè)抹灰工，現(xiàn)場進行交底后，結(jié)合二次振搗對混凝土面適時進行了不少于3次的搓抹，直至混凝土表面凝固到不能收面為止，較好的控制了混凝土的收面工作，為及時覆蓋保濕創(chuàng)造了條件。

(5)第五種措施：①目的：消除混凝土收縮裂縫。②對策：二次振搗對于消除混凝土早期沉降裂縫富有成效，但振搗時機和振搗方法很重要，采用插入式高頻振動棒進行斜向分層，內(nèi)部和表面的第一次振搗完成后，第二次振搗時間必須確定為振動棒以其自身的重力逐漸插入混凝土振搗，依混凝土的可恢復(fù)塑性程度，拔出混凝土棒時仍能自行閉合為準(zhǔn)，底板最上一層混凝土在面層處理時，在混凝土失去流動性前，用平板振動器進行，同時面層消除處理時，保證收面次數(shù)不少于3次。③實施：由于鋼筋網(wǎng)片配筋量較大，混凝土坍落度較大，及時實施二次振搗，消除了混凝土面早期沉降裂縫，底板混凝土頂面采取平板震動器震動，消除面層裂縫。

(6)第六種措施：①目的：消除“假凝”，實現(xiàn)一次連續(xù)澆筑，并防止假凝接搓處裂縫。②對策：混凝土斜向分層澆筑，由于夏季高溫及太陽曝曬，混凝土面水份急劇蒸發(fā)失水，使人產(chǎn)生混凝土已凝固的錯覺“假凝”，同時，由于夏季高溫的作用，混凝土外加劑中的緩凝成分作用效果不明顯，甚至轉(zhuǎn)為促凝成分，為了防止混凝土“假凝”或高溫緩凝效果減弱的影響，在交通運輸高峰期，混凝土車運輸較緩，泵車輸送量減少的時候，利用濕麻袋或蛇皮布覆蓋，能起到降溫及臨時保溫的效果，防止“假凝”。③實施：混凝土接槎“假凝”預(yù)防控制。是對夏季高不曙及太陽曝曬，混凝土作業(yè)面易出現(xiàn)“假凝”現(xiàn)象，影響接槎的因素，實施濕麻袋、蛇皮布臨時覆蓋，較有效預(yù)防了混凝土“假凝”產(chǎn)生。

(7)第七種措施：①目的：斜向分層的斜面流淌長度控制在一定范圍，使混凝土斜向分層的每層厚度內(nèi)，混凝土體積控制在較小范圍，從人員到混凝土運輸泵都能減輕壓力，保證一次性連續(xù)澆筑成功，消除混凝土沉降裂縫。②對策：混凝土總的澆筑采取退管斜向分層連續(xù)澆筑，泵送混凝土坍落度較大，在混凝土面未澆筑2.5m頂面前，斜坡面主要采取間隔點振，重點振搗坡頂平面部位，斜坡向上的振搗要求上層與下層錯開半個振搗間距。③實施：為實現(xiàn)底板混凝土一次性連續(xù)澆筑，認(rèn)真落實施工方案制定的混凝土澆筑組織及振搗方法，實現(xiàn)了斜面混凝土流淌面控制在較小范圍，并較順利的完成了局部混凝土澆筑銜接工作。實現(xiàn)底板一次性連續(xù)澆筑的目標(biāo)?；炷列毕蚍謱咏娱墩駬v均符合要求。

4 實施效果

該工程歷時50h連續(xù)作業(yè)完成該底板澆筑，后經(jīng)質(zhì)檢中心和質(zhì)量監(jiān)督站全面檢查，整體底板未發(fā)現(xiàn)不良裂縫，對同類工程建設(shè)和質(zhì)量控制起到示范作用。

5 結(jié)語

(1)在底板大體積混凝土施工時要全面和有針對性的考慮施工方案，盡可能利用國內(nèi)較先進的施工技術(shù)及控制方法。(2)要做充分的施工準(zhǔn)備，把影響質(zhì)量的關(guān)鍵問題量化、細(xì)化、分解到具體措施上。(3)材料控制檢測要規(guī)范，在施工過程中嚴(yán)格按方案要求執(zhí)行，操作和指揮一致，實施和檢查一致。(4)施工中混凝土自身升溫時間很短，大約在澆筑后的三到五天，此時混凝土基本處于塑性彈塑性狀態(tài)，約束力很低。降溫階段，約束拉應(yīng)力隨時間增加，由于許多施工條件難以預(yù)測，不能用線性理論的方法，要利用相似的工程其裂縫控制實測數(shù)據(jù)及降溫曲線，以近似值作參照。

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[3]李海濤.鐵路橋梁工程大體積混凝土裂縫的原因與控制措施[J].鐵道勘測與設(shè)計, 2006(5).

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