摘 要：以橋梁承臺(tái)大體積砼施工為例，對(duì)大體積砼施工的選材、配合比和溫度裂縫的控制等方面進(jìn)行探討，以期為大體積砼結(jié)構(gòu)的質(zhì)量提供有力保證。

關(guān)鍵詞：大體積砼；砼選材配合比；設(shè)計(jì)裂縫

中圖分類號(hào)：U44 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1000-8772（2012）15-0136-02

鳧洲大橋位于廣州南沙經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)，南北跨鳧洲水道，主橋總長(zhǎng)2.774Km，主橋墩由29#、30#、31#組成，橋墩承臺(tái)平面尺寸9×36m，高4m，單個(gè)承臺(tái)砼量1300m3，砼強(qiáng)度為C35。承臺(tái)砼分三次澆搗，第一次澆搗1.5m/490m3，第二次澆搗1.1m/360m3，第三次澆搗1.4m/460m3，三座承臺(tái)均屬大體積砼工程。

一、大體積砼及裂隙

大體積砼，是指砼結(jié)構(gòu)物實(shí)體尺寸≥1m，或水泥水化熱會(huì)引起砼內(nèi)外溫差過(guò)大而導(dǎo)致裂縫的砼。它主要的特點(diǎn)是表面系數(shù)小，水泥水化熱釋放集中，內(nèi)部溫升快。砼內(nèi)外溫差大時(shí)，會(huì)使砼產(chǎn)生溫度裂縫，影響結(jié)構(gòu)安全和正常使用。

砼施工中水泥水化作用是放熱反應(yīng)，大體積砼自身具有保溫性能，其內(nèi)部溫升幅度較其表層的溫升幅度大，而砼升溫峰值過(guò)后的降溫過(guò)程中，內(nèi)部降溫速度又比其表層慢。此過(guò)程中，砼各部分的熱漲冷縮（稱為溫度變形）及相互約束和外界約束的作用產(chǎn)生的應(yīng)力（稱為溫度應(yīng)力）是相當(dāng)復(fù)雜的。一旦溫度應(yīng)力超過(guò)砼所能承受的拉力極限值時(shí)，就出現(xiàn)裂縫。裂縫的寬度在允許限值內(nèi)，一般不會(huì)影響結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度，但對(duì)結(jié)構(gòu)的耐久性有影響，因此必須予以重視和加以控制。

二、產(chǎn)生裂縫的主要原因

1.水泥水化熱。

水泥在水化過(guò)程中要釋放出熱量，而大體積砼結(jié)構(gòu)斷面較厚，表面系數(shù)較小，所以水泥發(fā)生的熱量聚集在結(jié)構(gòu)內(nèi)部不易散失。這樣砼內(nèi)部的水化熱無(wú)法及時(shí)散發(fā)，以至越積越高，使內(nèi)外溫差增大。單位時(shí)間砼釋放的水化熱，與水泥用量和水泥品種有關(guān)，并隨砼的齡期而增長(zhǎng)。砼內(nèi)部的最高溫度，多數(shù)發(fā)生在澆筑后的3～5天。

2.外界氣溫變化。

大體砼在施工階段，它的澆筑溫度隨著外界氣溫變化而變化。特別是氣溫驟降，會(huì)大大增加砼內(nèi)外溫差，這對(duì)大體砼是極為不利的。溫度應(yīng)力是由于溫差引起變形造成的；溫差愈大，溫度應(yīng)力也愈大。在高溫條件下，大體積砼不易散熱，砼內(nèi)部的最高溫度可達(dá)60～65℃，并且有較長(zhǎng)的延續(xù)時(shí)間。因此，應(yīng)采取溫度控制措施，防止砼內(nèi)外溫差引起的溫度應(yīng)力。

3.砼的收縮

砼中約20%的水分是水泥硬化所必須的，而80%的水分要蒸發(fā)。多余水分的蒸發(fā)會(huì)引起砼體積的收縮。砼收縮的主要原因是內(nèi)部水份蒸發(fā)引起的。砼干濕交替變化會(huì)引起砼體積的交替變化，這對(duì)砼是很不利的。

三、大體積砼配合比

（一）原材料

大體砼在保證強(qiáng)度及坍落度要求的前體下，盡量選擇水化熱低的品種和減少水灰比。提高摻合料及骨料的含量，以降低砼的水泥用量。

1.水泥

采用普通硅酸鹽42.5R水泥。據(jù)試驗(yàn)結(jié)果顯示，水泥的細(xì)度、標(biāo)準(zhǔn)稠度、凝結(jié)時(shí)間、安定性、膠砂強(qiáng)度均滿足規(guī)范要求。

2.粗、細(xì)集料

采用粒徑較大粗集料，減少水泥用量，考慮到泵送砼和易性的要求，實(shí)際選用了5mm～25mm摻量65%及5mm～16mm摻量35%兩種碎石進(jìn)行摻配。細(xì)骨料采用中砂，細(xì)度模數(shù)2.8，含泥量0.7%。

3.摻和料及外加劑

采用Ⅱ級(jí)粉煤灰，這既代替部分水泥用量從而降低砼水化熱，還可以改善砼拌合物工作性和可泵性，粉煤灰摻量為25%。外加劑采用JZB-4型多功能超塑化劑，摻入量為2.0%。

（二）施工配合比

為確保大體砼施工質(zhì)量，提高砼的均勻性和抗裂能力，砼施工嚴(yán)格按照《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》（JTJ041-2000）執(zhí)行，并特別注意以下方面：

1.砼配料前，各種衡器計(jì)量部門進(jìn)行計(jì)量標(biāo)定，稱料誤差符合規(guī)范要求，嚴(yán)格按確定的配合比拌制。

C35砼配合比

2.水泥使用前充分遮蔭冷卻，施工時(shí)水泥溫度<50℃。

3.堆高骨料、底層取料、用水噴淋骨料。

4.避免模板和新澆筑混凝土受陽(yáng)光直射，采取夜晚澆筑。

5.當(dāng)氣溫高時(shí)，應(yīng)加快運(yùn)輸和入倉(cāng)速度，減少砼在運(yùn)輸和澆筑過(guò)程中的溫度回升。砼運(yùn)輸車灑水降溫。

6.施工過(guò)程中嚴(yán)格控制砼用水量，砼用水量如過(guò)大時(shí)，在澆筑層表面有大量泌水析出。泌水聚集在上下兩澆筑層表面間，使砼水灰比改變，在掏泌水時(shí)又帶走了一些砂漿，這樣便形成了一層含水量多的夾層，破壞了砼的粘結(jié)力和整體性。砼拌合物坍落度控制在（160±20mm）；砼入模溫度控制在28℃左右。

四、大體積砼澆筑

1.砼澆筑方案

承臺(tái)砼厚達(dá)到4m，分三階段澆筑，第一次澆搗1.5m/490m3，第二層澆搗1.1m/360m3，第三層澆搗1.4m/460m3。第一層澆筑完成后，養(yǎng)護(hù)14天強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的80%才進(jìn)行下階段澆筑?？紤]到砼結(jié)構(gòu)大、冷卻管道預(yù)埋和底部鋼筋疏密、砼供應(yīng)情況以及水化熱等因素的影響，為了使砼澆筑不出現(xiàn)冷縫，要求前后澆筑砼搭接時(shí)間控制在5小時(shí)內(nèi)（初凝時(shí)間>12小時(shí)）。砼澆筑前經(jīng)詳細(xì)計(jì)算安排澆筑次序、流向、厚度及前后澆筑的搭接時(shí)間，實(shí)施了以下澆筑方案：第一階段：兩艘砼運(yùn)輸船載16m3同時(shí)澆筑。第二階段：自東向西采用斜面分層澆筑，用“一個(gè)坡度、薄層澆筑，一次到頂”的方法，采用三艘運(yùn)輸船輪流布料。第三階段：底部從西向東順序，每一節(jié)澆搗范圍控制在4m長(zhǎng)度進(jìn)行澆筑。

2.澆筑中注意的問(wèn)題

（1）砼澆筑不留冷縫，保證砼供應(yīng)；（2）保證振搗密實(shí)，嚴(yán)格控制振搗時(shí)間，嚴(yán)防漏振及過(guò)振；（3）及時(shí)測(cè)砼內(nèi)、外溫差，做好覆蓋保溫及保濕工作。

五、砼內(nèi)部溫度監(jiān)測(cè)、溫度裂縫及養(yǎng)護(hù)措施、表面處理

在承臺(tái)范圍垂直埋設(shè)9根溫測(cè)孔，每一測(cè)孔沿砼厚度設(shè)3個(gè)測(cè)點(diǎn)，合計(jì)9孔27個(gè)砼內(nèi)部溫度測(cè)點(diǎn)；同時(shí)在砼外部設(shè)置氣溫測(cè)點(diǎn)2個(gè)，保溫材料溫度測(cè)點(diǎn)2個(gè)及養(yǎng)護(hù)水溫度測(cè)點(diǎn)1個(gè)，總計(jì)32個(gè)工作測(cè)點(diǎn)。工作人員根據(jù)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行整理分析，按每隔二小時(shí)統(tǒng)計(jì)一次每個(gè)測(cè)點(diǎn)的溫度值及各測(cè)點(diǎn)與表層測(cè)點(diǎn)的溫差值，作為研究調(diào)整控溫措施的依據(jù)。

本工程冷卻循環(huán)鋼管42.25*3.25mm，綁扎在Φ25鋼筋上，砼初凝后導(dǎo)水散溫，砼澆搗6小時(shí)后每隔2小時(shí)進(jìn)行溫差檢測(cè)，當(dāng)砼溫度相差200℃時(shí)，通過(guò)加大水流速，將水化熱排出體外。當(dāng)外界氣溫較低時(shí)在砼表面覆蓋塑料薄膜，防止砼表面水分蒸發(fā)。當(dāng)外界氣溫較高時(shí)迅速灑水降溫，保證內(nèi)外溫差<200℃。

大體積砼表面水泥漿較厚，澆筑3-4h內(nèi)用水長(zhǎng)刮尺刮平，初凝前用鐵滾筒碾壓，再用木抹子搓平壓實(shí)，以控制表面龜裂，并覆蓋養(yǎng)護(hù)。

六、砼的監(jiān)測(cè)結(jié)果

1.砼澆筑溫度為29℃，砼澆搗及養(yǎng)護(hù)期間環(huán)境溫度日平均為25℃。

2.承臺(tái)中心部分面層砼最高溫度為38℃，中心砼最高溫度為60.2℃。

3.隨著砼厚度、體積的增大，其內(nèi)部熱峰值出現(xiàn)齡期也相應(yīng)延長(zhǎng)，中心熱峰出現(xiàn)齡期為1—3天。

七、結(jié)語(yǔ)

本工程在大體積砼施工時(shí)，通過(guò)施工前的試驗(yàn)，通過(guò)采用冷卻技術(shù)，把溫度控制在要求范圍內(nèi)，為大體積砼施工創(chuàng)造了良好的條件。并通過(guò)嚴(yán)格配合比設(shè)計(jì)及參閱大量技術(shù)規(guī)范，提取大量經(jīng)驗(yàn)結(jié)果，在實(shí)際施工中采取有較措施，為大體積砼結(jié)構(gòu)的質(zhì)量提供了有力的保證。

（責(zé)任編輯：陳喜輝）</