鐵路橋墩大體積混凝土質(zhì)量控制及裂縫隱患防治

劉偉偉

（東營(yíng)市東凱開發(fā)建設(shè)有限公司，山東 東營(yíng) 257091）

1 工程概況

本工程為廈門西站及配套工程，此工程中在線下出站區(qū)域以及高架候車區(qū)域應(yīng)用了大體積混凝土施工。在設(shè)計(jì)施工方案時(shí)，將站房工程分為三個(gè)層區(qū)：站臺(tái)層、高架候車層和出站層。整個(gè)站房建筑框架主要采用鋼筋混凝土，總體高度為66.78 米，在建筑設(shè)計(jì)方面抗震烈度設(shè)為7 度，耐火線設(shè)為1 級(jí)，預(yù)備使用年限超過50 年。本工程中預(yù)計(jì)需要混凝土26.3 萬方，混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)施工要求符合實(shí)體最小尺寸設(shè)計(jì)。混凝土結(jié)構(gòu)中有12 萬方混凝土屬于大體積混凝土施工，因此在混凝土澆筑施工設(shè)計(jì)中關(guān)鍵把控混凝土的內(nèi)外部溫差的質(zhì)量要求，以避免混凝土施工過程中出現(xiàn)大量裂縫。

2 施工為前的方案可行性核查

在大體積混凝土施工方案設(shè)計(jì)過程中，相關(guān)人員需要進(jìn)行方案的審核，尤其需要關(guān)注混凝土的供應(yīng)振搗澆筑測(cè)溫和養(yǎng)護(hù)的具體方法。在審核過程中，需要依照施工方案當(dāng)中的一些難點(diǎn)和特點(diǎn)加強(qiáng)溝通交流，對(duì)混凝土施工所需的設(shè)備和澆筑過程中的施工工藝是否符合要求進(jìn)行分析，并且深入現(xiàn)場(chǎng)了解施工過程中的通信、用水、用電、排水等設(shè)施，以便后續(xù)施工的有效展開。

3 混凝土配置過程中的質(zhì)量控制要點(diǎn)

3.1 配合比優(yōu)化設(shè)計(jì)

依照本工程勘測(cè)的具體情況對(duì)混凝土進(jìn)行采購和配比。此次使用的混凝土均為商品混凝土，施工要求較高，需要了解現(xiàn)場(chǎng)具體情況，以此為基礎(chǔ)選擇材料。依照要求選用水化熱較低的水泥，并且在施工過程中與環(huán)境結(jié)合適當(dāng)使用外加劑和一定量的粉煤灰進(jìn)行混凝土配比，在配比過程中具體參數(shù)如下。

C40 強(qiáng)度等級(jí)的大體積混凝土配合比情況如表1。

表1

混凝土施工所涉及的質(zhì)量控制非常嚴(yán)格。首先要加強(qiáng)施工現(xiàn)場(chǎng)管理制定，制定施工細(xì)則，并根據(jù)設(shè)計(jì)、專家及相關(guān)專業(yè)人員的施工要求設(shè)計(jì)專項(xiàng)大體積混凝土施工方案，并且重視施工細(xì)節(jié)的控制，委派專門的人員指導(dǎo)施工，層層深入，這樣才能確保施工的質(zhì)量符合要求。

在混凝土灌注入模過程中，需要注意進(jìn)行有效控制，不能出現(xiàn)集中傾倒等現(xiàn)象，否則可能會(huì)對(duì)鋼筋骨架和模板產(chǎn)生沖擊。在澆筑過程中，需要按澆筑程序分層均勻澆筑。通過兩臺(tái)泵澆筑頂板。泵位置主要在附近的施工道路上，泵車每小時(shí)出料60 立方米，泵管長(zhǎng)53 米。在澆筑過程中，從中間向南北兩端完成分層澆筑工作，澆筑一次時(shí)間為一小時(shí)，從起點(diǎn)端下料直到澆筑工作結(jié)束為止對(duì)于柱、承臺(tái)灌注高度超過2米位置時(shí)，需要通過串筒或者是溜管方式進(jìn)行下料。在澆筑過程中需要連續(xù)進(jìn)行操作，如果出現(xiàn)間歇，則需要盡量縮短間歇時(shí)間，并且在上層混凝土連接前澆筑下層混凝土。在澆筑時(shí)需要注意觀察天氣變化情況，保證氣候適宜，將梁結(jié)構(gòu)的每層澆筑厚度控制在400 毫米以內(nèi)。在澆筑混凝土過程中需要委派專門的人員對(duì)鋼筋預(yù)埋件插筋等是否出現(xiàn)變形、移動(dòng)、阻塞等問題進(jìn)行分析。如果發(fā)現(xiàn)上述問題需要停止?jié)补唷Ｍ瓿尚拚ぷ骱蟛拍芾^續(xù)進(jìn)行澆筑。澆筑混凝土?xí)r，需要通過斜面分層的方法進(jìn)行作業(yè)。出料口坡口位置都需要設(shè)置振搗棒完成振搗，并且通過小白線對(duì)板面標(biāo)高和表面平整性進(jìn)行有效控制。

3.2 溫場(chǎng)應(yīng)力控制

該橋梁橋墩施工是整個(gè)工程的重要節(jié)點(diǎn)，質(zhì)量要求非常高；結(jié)構(gòu)安全等級(jí)為一級(jí)。所以探究溫度場(chǎng)的應(yīng)力以及在混凝土澆筑前后怎樣有效控制裂縫是我們關(guān)心的重點(diǎn)。

大體積混凝土溫度計(jì)算:

3.2.1 最大絕熱溫升

式中：Th——混凝土最大絕熱溫升（℃）；

mc——混凝土中水泥（包括膨脹劑）用量（kg/m3）（按照攪拌站提供的混凝土配合比設(shè)計(jì)報(bào)告C40 大體積混凝土水泥用量為228 kg/m3）；

F——混凝土活性摻合料用量（kg/ m3）；（按照攪拌站提供的混凝土配合比設(shè)計(jì)報(bào)告C40 大體積混凝土摻合料用量為190 kg/m3）；

K——摻合料折減系數(shù)。（粉煤灰推薦取0.25～0.30，本次取0.25）；

Q——水泥28 天水化熱（kl/kg）（查表《建筑施工手冊(cè)》（第四版縮印本，表10-81），取375）；

表2

表3

表4

表5

表6

3.2.7 混凝土表層溫度

式中：T2(t)——混凝土表面溫度（℃）；

Tq——施工期間大氣平均溫度，預(yù)計(jì)為25℃。

h′——混凝土虛厚度（m）；

H—— 混凝土計(jì)算厚度（m）；

T1(t)——混凝土中心溫度（℃）；

代入數(shù)據(jù)，算得結(jié)果如表7 所示。

表7

因此：在5.1.3 節(jié)中選擇的保溫材料能滿足計(jì)算要求。

3.2.8 結(jié)構(gòu)體內(nèi)表溫差情況分析

圖1 顯示的是同一時(shí)刻、同一平面條件下測(cè)定的最大溫度差，也就是結(jié)構(gòu)外部與內(nèi)部的溫差。

圖1 結(jié)構(gòu)體內(nèi)表溫差

在本項(xiàng)目施工過程中，首先，通過激光測(cè)距儀對(duì)該區(qū)域的幾何尺寸進(jìn)行測(cè)量，嚴(yán)格依照規(guī)范要求布設(shè)后續(xù)盤扣桿的位置。其次，對(duì)模板的安裝支撐位置進(jìn)行檢查。在檢查時(shí)通過靠齒儀器測(cè)量盤口架立桿垂直度以及模板的平整度，嚴(yán)格依照規(guī)范要求進(jìn)行相關(guān)操作。第三，保證測(cè)溫元件的安裝使用。為了保證自動(dòng)測(cè)溫工作的有效展開，在大體積混凝土區(qū)域構(gòu)建相應(yīng)的測(cè)溫單元。在安裝測(cè)溫單元時(shí)，組裝方法為在鋼筋上設(shè)置好一定的測(cè)溫位，在混凝土水冷降溫過程中，在中間范圍內(nèi)設(shè)置一定的溫度監(jiān)測(cè)點(diǎn)，以便對(duì)水冷管進(jìn)出口區(qū)域的水溫進(jìn)行監(jiān)測(cè)。對(duì)于某些特殊結(jié)構(gòu)施工要求較高，大體積混凝土施工過程中會(huì)生成大量的水化熱，導(dǎo)致后墻墻體出現(xiàn)裂縫，需要進(jìn)行針對(duì)性的降溫控制處理。在實(shí)踐中，通過布設(shè)冷卻水管等方式對(duì)內(nèi)部溫度情況進(jìn)行控制。在實(shí)際應(yīng)用時(shí)主要使用dn25 鍍鋅鋼管，在鋼筋綁扎過程中預(yù)埋于相應(yīng)位置。

3.3 大體積混凝土澆筑裂縫控制的施工計(jì)算

3.3.1 混凝土抗裂驗(yàn)算

在大體積混凝土澆筑前，根據(jù)施工擬采取的防裂措施和現(xiàn)有的施工條件，先計(jì)算混凝土的水泥水化熱的絕熱最高溫升值、各齡期收縮變形值、收縮當(dāng)量溫差和彈性模量，然后通過計(jì)算，估量可能產(chǎn)生的最大溫度收縮應(yīng)力，如不超過混凝土的抗拉強(qiáng)度，則表示所采取的防裂措施能有效控制、預(yù)防裂縫的出現(xiàn)；如超過混凝土的抗拉強(qiáng)度，則可采取措施調(diào)整混凝土的入模溫度、降低水化熱溫升值、降低混凝土內(nèi)外溫差、改善施工操作工藝和混凝土拌合物性能、提高抗拉強(qiáng)度或改善約束等技術(shù)措施重新計(jì)算，直至計(jì)算的應(yīng)力在允許的范圍（表8）。

表8

結(jié)束語

當(dāng)前我國現(xiàn)代混凝土建筑行業(yè)發(fā)展迅猛，在實(shí)踐當(dāng)中很多地方都使用了大體積混凝土，要想保證大體積混凝土施工技術(shù)的快速發(fā)展，需要重視混凝土的攪拌配比、材料的選擇以及澆筑等相關(guān)工作，對(duì)大體積混凝土的施工方案進(jìn)行優(yōu)化，這樣才能有效的保證工程的質(zhì)量。