淺談橋梁承臺大體積混凝土施工技術(shù)

韓庚

【摘要】本文以大岳高速公路第十合同段冷水鋪互通主線橋承臺砼施工為案例，分析大體積砼在建筑施工中的質(zhì)量控制措施，總結(jié)施工經(jīng)驗(yàn)，為類似工程的施工提供建議。

【關(guān)鍵詞】承臺；大體積混凝土；施工技術(shù)

一、前言

近年來，大體積混凝土在橋梁結(jié)構(gòu)中得到了廣泛應(yīng)用，但是在施工過程中，由于水泥的水化熱作用等原因?qū)е禄炷翗O易出現(xiàn)溫度裂縫、收縮裂縫等質(zhì)量通病，裂縫一旦形成，尤其是貫穿裂縫，極大的削弱了結(jié)構(gòu)的耐久性和結(jié)構(gòu)的承載能力，危及結(jié)構(gòu)的安全使用，因此，如何采取有效的措施防止大體積混凝土的開裂，是一個值得關(guān)注和研究的問題。

二、控制措施

大體積混凝土的施工技術(shù)要求比較高，應(yīng)根據(jù)混凝土結(jié)構(gòu)的不同特點(diǎn)、受力狀況、約束條件等因素進(jìn)行綜合考慮，從材料性能選擇、施工工藝、養(yǎng)護(hù)方法等有關(guān)環(huán)節(jié)做好充分準(zhǔn)備工作，才能保證混凝土的施工質(zhì)量，預(yù)防各種裂縫的出現(xiàn)。

（一）施工材料的選擇

1、水泥

水泥質(zhì)量的好壞對混凝土的質(zhì)量起著決定性的作用，尤其是水泥的水化熱和凝結(jié)時(shí)間對混凝土的影響，水化熱低可以有效的避免水化裂縫的產(chǎn)生，而凝結(jié)時(shí)間長短也是有效避免施工冷縫產(chǎn)生的一項(xiàng)措施。在大體積混凝土配置中，當(dāng)不考慮摻摻合料（礦粉﹑粉煤灰）時(shí)應(yīng)當(dāng)優(yōu)先選擇礦渣硅酸鹽水泥以降低混凝土水化反應(yīng)熱，當(dāng)摻摻合料時(shí)應(yīng)當(dāng)優(yōu)先考慮普通硅酸鹽水泥，水泥強(qiáng)度等級的選擇應(yīng)與混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級相適應(yīng)。原則上當(dāng)配制高強(qiáng)度等級的混凝土?xí)r，宜選用高標(biāo)號的水泥，配制低強(qiáng)度等級混凝土?xí)r，宜選用低標(biāo)號的水泥。究其原因主要是考慮普通水泥水化熱較高，特別是應(yīng)用到大體積混凝土中，大量水泥水化熱不易散發(fā)，在混凝土內(nèi)部溫度過高，與混凝土表面產(chǎn)生較大的溫度差，使混凝土內(nèi)部產(chǎn)生壓應(yīng)力，表面產(chǎn)生拉應(yīng)力。

2、骨料

粗骨料：混凝土中骨料的體積約占混凝土體積的70%，但骨料中常常含有淤泥、粘土等附著在骨料表面，妨礙了水泥與骨料的粘結(jié)，增加了用水量，降低了混凝土的強(qiáng)度﹑抗?jié)B性和耐磨性，并增加了混凝土的干縮，造成混凝土泌水等，同時(shí)骨料的顆粒級配與粒型對混凝土的和易性和強(qiáng)度性能有比較顯著的影響，顆粒級配差的石子空隙率增大，在漿體量一定的情況下，填充孔隙的砂漿多而包裹石子的砂漿變少，針片狀碎石還增加了新拌混凝土在流動過程中的摩擦阻力，使混凝土的包裹性、粘聚性變差，從而不利于泵送與施工，影響混凝土強(qiáng)度等。

細(xì)骨料：根據(jù)施工經(jīng)驗(yàn)，一般情況下中砂比細(xì)砂每立方米混凝土減少用水量約10%左右，使用級配較好的中砂還能相應(yīng)減少水泥6%左右（因?yàn)榧?xì)砂表面積比粗砂大的多，使用細(xì)砂時(shí)為了滿足施工要求的和易性必須增加單位水泥的用量，以提高水泥漿對骨料的包裹性），且使用中砂能減少混凝土泌水增加和易性﹑保水性等。因此，生產(chǎn)大體積混凝土?xí)r宜采用顆粒級配比較好的中砂（細(xì)度模數(shù)>2.3，含泥量<3%）。

3、粉煤灰

由于本項(xiàng)目混凝土的澆筑方式為泵送，為了改善混凝土的和易性便于泵送，考慮摻加適量的粉煤灰，且粉煤灰對水化熱、改善混凝土和易性有利，但考慮摻加粉煤灰的混凝土早期極限抗拉值均有所降低，因此粉煤灰的摻量宜控制在10%以內(nèi)，采用外摻法，即不減少配合比中的水泥用量，按配合比要求計(jì)算出每立方米混凝土所摻加粉煤灰量。

4、外加劑

在大體積混凝土中，采用各種外加劑以減少水泥用量，從而降低混凝土的升溫，常采用的外加劑是減水緩凝的復(fù)合型外加劑，減水劑為表面活性劑，摻入混凝土中能對水泥顆粒起很好的擴(kuò)散作用，把水泥顆粒包裹的水釋放出來，以保證水泥的充分水化，從而減少用水量，降低水灰比，減少混凝土因溫差引起的裂縫。

（二）混凝土配合比的確定與優(yōu)化

通過試驗(yàn)室進(jìn)行多種配合比的試驗(yàn)和研究，選用最佳配合比作為混凝土的施工配合比，最佳配合比應(yīng)滿足：初凝時(shí)間不少于6小時(shí)、砂率控制在35—40%左右、混凝土土中最大氯離子含量為0.06%、混凝土土中最大堿含量為3.0kg/m3、水泥中鋁酸三鈣含量<8%。

（三）施工方法的控制

大體積混凝土澆筑時(shí)，除應(yīng)滿足每一處混凝土在初凝以前就被上一層新混凝土覆蓋并搗實(shí)外，還應(yīng)考慮結(jié)構(gòu)大小、鋼筋疏密、預(yù)埋管道的留設(shè)、混凝土供應(yīng)情況以及水化熱等因素的影響，在實(shí)際施工中應(yīng)控制以下幾個要點(diǎn)：

1、混凝土澆筑方法：采用分層澆筑的方法，分層厚度不大于50cm，并任其斜向流動，層層推移，但必須保證第一層混凝土初凝前進(jìn)行第二層混凝土澆筑，同時(shí)混凝土應(yīng)由大斜面分層下料，分層搗固，采用“分段定點(diǎn)、一個坡度、薄層澆筑、循序推進(jìn)、一次到頂”的方法，避免出現(xiàn)施工冷縫。

2、振搗方式：振搗過程宜將振搗棒上下略有抽動，使上下混凝土振搗均勻，每次振搗時(shí)間以20～30S為宜（混凝土表面不再出現(xiàn)氣泡、泛出灰漿為準(zhǔn)），振搗時(shí)，要盡量避免碰撞鋼筋、管道預(yù)埋件等。振搗棒插電采用行列式的次序移動，每次移動距離不超過混凝土振搗棒的有效作用半徑1.25倍，振搗操作要“快插慢拔”，防止混凝土內(nèi)部振搗不密實(shí)，且振搗應(yīng)先低后高，防止高低坡面處混凝土出現(xiàn)振搗“松頂”現(xiàn)象。

3、泌水處理：混凝土在澆筑、振搗過程中，上涌的泌水和浮漿順混凝土坡面下流到坑底，通過側(cè)模底部開孔將泌水排出基坑。當(dāng)混凝土大坡面的坡角接近頂端模板時(shí)，改變混凝土澆筑方向，形成集水坑，及時(shí)將泌水排除，以提高混凝土質(zhì)量，減少表面裂縫。

4、施工溫度控制：對混凝土的澆筑溫度和混凝土內(nèi)部的最高溫度進(jìn)行人為的控制。一是控制混凝土澆注入倉溫度，澆注溫度直接影響混凝土體內(nèi)的溫度場，引起混凝土內(nèi)部收縮開裂縫。在高溫施工季節(jié)，可采用冷卻拌和用水，對砂石料進(jìn)行遮陽覆蓋，并用水噴淋冷卻的方法，最大限度的降低混凝土入模溫度。二是控制混凝土澆注溫度，主要是混凝土出拌和機(jī)后，經(jīng)運(yùn)輸、平倉、振搗等過程之后的溫度，夏季施工應(yīng)盡量安排在1天中溫度最低時(shí)（一般安排在夜間），冬季施工則要避免夜間施工，防止混凝土受凍。三是夏季施工時(shí)采用在混凝土內(nèi)預(yù)埋上下聯(lián)通的蛇形冷卻管通過冷水循環(huán)達(dá)到混凝土內(nèi)部降溫的目的，通過水閥調(diào)整水的循環(huán)流量，以達(dá)到減少混凝土內(nèi)外溫差的目的。

（四）混凝土的養(yǎng)護(hù)

1、混凝土澆注結(jié)束，待其終凝后開始進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，其連續(xù)養(yǎng)護(hù)時(shí)間應(yīng)滿足規(guī)范要求。

2、大體積混凝土表面宜覆蓋土工布等吸水材料進(jìn)行補(bǔ)水養(yǎng)護(hù)，不宜只覆蓋塑料膜進(jìn)行保水養(yǎng)護(hù)；若采用覆蓋塑料膜養(yǎng)護(hù)時(shí)，宜不斷向膜內(nèi)澆水，始終保持混凝土結(jié)構(gòu)表面處于濕潤狀態(tài)。

3、隨時(shí)測定大體積混凝土結(jié)構(gòu)物內(nèi)外溫差變化，根據(jù)溫差值確定其養(yǎng)護(hù)方法，但應(yīng)始終保持混凝土結(jié)構(gòu)物內(nèi)部與表面、表面與環(huán)境氣溫的差值≯25℃。

⑴當(dāng)混凝土結(jié)構(gòu)物內(nèi)部與表面溫差>25℃時(shí)，可采用向混凝土內(nèi)預(yù)埋的降溫設(shè)施注水降溫、或?qū)⑵浔砻娓采w保溫養(yǎng)護(hù)，也可兩者同時(shí)進(jìn)行。

⑵當(dāng)結(jié)構(gòu)物表面溫度與環(huán)境氣溫差>25℃時(shí)，宜將結(jié)構(gòu)物表面覆蓋，進(jìn)行保溫、補(bǔ)水養(yǎng)護(hù)；

⑶當(dāng)結(jié)構(gòu)物內(nèi)部與表面、表面與環(huán)境氣溫差<25℃時(shí)，且環(huán)境氣溫>5℃時(shí)宜向混凝土表面補(bǔ)水養(yǎng)護(hù)；當(dāng)環(huán)境氣溫≤5℃時(shí)，宜覆蓋保溫養(yǎng)護(hù)，但不得灑水。

三、總結(jié)

隨著高速公路建設(shè)的快速發(fā)展，太體積承臺越來越多的應(yīng)用于大跨徑高墩橋梁中，裂紋控制成為施工中重點(diǎn)控制的內(nèi)容，而裂縫的產(chǎn)生是由多種原因造成的，合理的選擇施工材料、優(yōu)化混凝土的配合比、采用科學(xué)的施工方法、加強(qiáng)混凝土的養(yǎng)護(hù)等各個環(huán)節(jié)都應(yīng)嚴(yán)格把關(guān)，提高混凝土的各項(xiàng)性能，保證工程的施工質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)

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