解衛(wèi)江

(山西路橋集團(tuán)建設(shè)有限公司，山西太原 030006)

1 工程概況

奉云高速公路B21合同段構(gòu)壁溪大橋主墩承臺(tái)為長(zhǎng)9.5 m，寬9.5 m，高4 m的方形鋼筋混凝土承臺(tái)，承臺(tái)混凝土為C30混凝土。一個(gè)承臺(tái)混凝土方量為361 m3，屬大體積混凝土結(jié)構(gòu)，同時(shí)承臺(tái)外露，對(duì)承臺(tái)混凝土的外觀質(zhì)量也提出了較高的要求。

2 承臺(tái)施工

根據(jù)構(gòu)壁溪大橋主墩承臺(tái)體積大，承臺(tái)外露，外觀質(zhì)量要求高的特點(diǎn)，就如何預(yù)防混凝土開(kāi)裂及混凝土外觀質(zhì)量控制，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，分析混凝土開(kāi)裂及外觀質(zhì)量的影響因素，有針對(duì)性的采取了一系列預(yù)防、控制措施，取得了顯著的效果。

2.1 承臺(tái)混凝土裂縫形成原因及混凝土外觀質(zhì)量影響因素分析

2.1.1 承臺(tái)混凝土裂縫形成的主要原因

1)混凝土處于初凝狀態(tài)，由于氣溫、環(huán)境濕度、大風(fēng)等原因，使混凝土表面水分損失大，混凝土收縮過(guò)快而形成的干縮裂縫。

2)承臺(tái)頂部混凝土施工過(guò)程中，由于混凝土的離析及過(guò)振，使承臺(tái)表面出現(xiàn)較厚的砂漿層，承臺(tái)頂面混凝土強(qiáng)度降低、塑性變形增大而產(chǎn)生的塑性變形裂縫。

3)水泥在水化的過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的熱量，由于承臺(tái)內(nèi)部溫度不能及時(shí)散發(fā)出去而使混凝土內(nèi)外部產(chǎn)生較大的溫差，形成溫差裂縫。

4)混凝土在強(qiáng)度形成過(guò)程中，混凝土表面溫度的驟變與混凝土內(nèi)部溫度產(chǎn)生較大的溫差，外部混凝土收縮時(shí)受到內(nèi)部混凝土的約束而出現(xiàn)的收縮裂縫。

5)由于施工工藝而產(chǎn)生的裂縫。

2.1.2 影響承臺(tái)混凝土外觀的主要因素

1)模板;2)混凝土配合比;3)混凝土原材料;4)混凝土澆筑工藝;5)混凝土振搗。

2.2 承臺(tái)施工及預(yù)防混凝土裂縫、保證混凝土外觀質(zhì)量控制措施

2.2.1 承臺(tái)模板

模板是保證混凝土外觀質(zhì)量的重要因素，在構(gòu)壁溪大橋承臺(tái)施工中，承臺(tái)模板采用空心墩大塊模板，使承臺(tái)表面平整，減少模板接縫對(duì)外觀質(zhì)量的影響，同時(shí)承臺(tái)模板能得到充分利用，節(jié)省模板投入。模板使用前表面進(jìn)行打磨及涂脫模劑，脫模劑涂抹均勻，待脫模劑晾干后支立模板。承臺(tái)內(nèi)采用無(wú)拉桿施工，避免了承臺(tái)拉桿對(duì)混凝土外觀質(zhì)量的影響，由于承臺(tái)較大，每個(gè)承臺(tái)需要拉桿80根，重量1.26 t，使用后不能從承臺(tái)中拆除，拉桿為一次性拉桿。充分利用現(xiàn)有周轉(zhuǎn)材料，采用無(wú)拉桿施工方法，在保證混凝土外觀質(zhì)量的同時(shí)，每個(gè)承臺(tái)節(jié)省了對(duì)拉螺桿1.26 t，降低了工程成本。

2.2.2 混凝土配合比

混凝土配合比是混凝土裂縫及外觀質(zhì)量的重要影響因素，在混凝土配合比設(shè)計(jì)過(guò)程中，選用高強(qiáng)、低熱水泥及多家減水性能良好的高效減水劑進(jìn)行試配，以保證混凝土強(qiáng)度，同時(shí)在混凝土中摻加粉煤灰，以達(dá)到保證混凝土強(qiáng)度、混凝土和易性的同時(shí)，降低混凝土的水混用量及用水量。最大限度地降低混凝土水化熱，防止混凝土因水化熱過(guò)高而使混凝土產(chǎn)生內(nèi)外溫差裂縫，使用高性能減水劑，不僅降低水泥用量，同時(shí)保證了混凝土的和易性，避免了由于混凝土的泌水而在承臺(tái)側(cè)面產(chǎn)生水流及由于承臺(tái)頂面砂漿過(guò)厚而產(chǎn)生的塑性裂縫。經(jīng)過(guò)多次試配，承臺(tái)混凝土配合比采用如下混凝土配合比設(shè)計(jì):

水泥:重慶地維回轉(zhuǎn)窯P.32.5普通硅酸鹽水泥。

碎石:云安5 mm～31.5 mm卵碎石。

砂子:岳陽(yáng)砂，細(xì)度模數(shù)2.44。

粉煤灰:重慶珞璜電廠珞璜Ⅱ級(jí)粉煤灰。

水:現(xiàn)場(chǎng)飲用水。

外加劑:重慶福云FLW-2A緩凝高效減水劑，摻量1%。

水灰比:0.43。

坍落度:140 mm～160 mm。

承臺(tái)混凝土配合比設(shè)計(jì)見(jiàn)表1。

表1 承臺(tái)混凝土配合比表

混凝土初凝時(shí)間130 min，終凝時(shí)間200 min。

2.2.3 混凝土原材料的控制

混凝土原材料包括水泥、砂、石料、粉煤灰、水及外加劑，混凝土原材料是混凝土外觀質(zhì)量的影響因素之一，在施工中，嚴(yán)格控制砂、石料的含泥量及級(jí)配，施工過(guò)程中，保持砂、石料及水泥質(zhì)量的穩(wěn)定性，使用同一廠家的水泥及同一產(chǎn)地的砂、石料。

2.2.4 混凝土施工工藝控制

1)混凝土拌和?；炷涟韬筒捎镁哂凶詣?dòng)計(jì)量系統(tǒng)的強(qiáng)制式拌和機(jī)拌和，施工前根據(jù)原材料的含水量情況調(diào)整施工配合比，拌和時(shí)間不少于150 s，嚴(yán)格按投料順序，充分拌和，以保證混凝土的和易性及均勻性。

2)混凝土運(yùn)輸?；炷恋倪\(yùn)輸主要采用混凝土罐車運(yùn)輸，在運(yùn)輸過(guò)程中，混凝土罐慢速旋轉(zhuǎn)。采用混凝土泵車泵送入模，在泵前，混凝土在混凝土罐及混凝土泵內(nèi)充分拌和后泵送入模，以保證混凝土的均勻性及和易性，防止混凝土離析，保證混凝土外觀質(zhì)量。

3)混凝土的分層及振搗?；炷翝仓r(shí)采用水平分層進(jìn)行澆筑，層厚不大于30 cm，根據(jù)拌和機(jī)及混凝土泵的性能，每層澆筑時(shí)間約60 min，澆筑時(shí)，每層澆筑時(shí)間不宜少于60 min，以便內(nèi)部混凝土水化熱擴(kuò)散。為使上下層成為整體，避免形成接縫，澆筑上層混凝土?xí)r插入式振搗器應(yīng)伸入下層5 cm～10 cm?；炷琳駬v過(guò)程中，防止漏振及過(guò)振。

混凝土振搗用2根插入式振搗器以梅花形分布振搗，對(duì)每一振動(dòng)部位，必須振動(dòng)到該部位混凝土密實(shí)為止。密實(shí)的標(biāo)志是混凝土停止下沉，不再冒出氣泡，表面呈現(xiàn)平坦泛漿。

4)混凝土養(yǎng)護(hù)?；炷翝仓旰?，分別用木模和鐵模進(jìn)行兩次收漿抹面，收水后反復(fù)抹光壓實(shí)，并用土工布覆蓋養(yǎng)護(hù)，在承臺(tái)頂面用循環(huán)熱水養(yǎng)護(hù)，以保證混凝土表面的濕度及溫度，降低溫凝土內(nèi)外溫差，防止承臺(tái)頂面混凝土產(chǎn)生裂縫。

5)模板的拆除。大體積混凝土承臺(tái)模板拆除時(shí)間直接影響到混凝土的外觀質(zhì)量及承臺(tái)表面混凝土裂縫的產(chǎn)生，拆模時(shí)間過(guò)早不僅會(huì)出現(xiàn)混凝土粘模，使混凝土表面形成麻面，同時(shí)由于混凝土在強(qiáng)度形成期表面驟然降溫而形成表面混凝土收縮縫隙，而且還會(huì)增大內(nèi)外混凝土溫差，形成溫差裂縫?；炷敛鹉r(shí)間應(yīng)視混凝土內(nèi)部溫度變化來(lái)確定，當(dāng)混凝土內(nèi)部溫度處于下降趨勢(shì)時(shí)，可拆除模板。根據(jù)混凝土監(jiān)測(cè)情況，構(gòu)壁溪橋大體積混凝土承臺(tái)拆模時(shí)間為7 d。

2.2.5 混凝土內(nèi)外溫差控制

混凝土內(nèi)外溫差是大體積混凝土承臺(tái)產(chǎn)生開(kāi)裂的主要原因，對(duì)于混凝土內(nèi)外溫差的控制是防止混凝土開(kāi)裂的關(guān)鍵，結(jié)合構(gòu)壁溪大橋大體積混凝土承臺(tái)施工，簡(jiǎn)述大體積混凝土承臺(tái)內(nèi)外溫差的控制方法及措施。

1)確定內(nèi)外溫差控制數(shù)值。

混凝土內(nèi)外溫差控制數(shù)值通過(guò)溫度控制計(jì)算確定，溫度控制是依據(jù)事先擬用的混凝土原材料、配合比及相關(guān)的物理力學(xué)參數(shù)計(jì)算混凝土的溫度分布和溫度變化，再根據(jù)計(jì)算的溫度結(jié)果計(jì)算溫度變和溫度應(yīng)力的變化，確定合適的溫控標(biāo)準(zhǔn)，保證混凝土不產(chǎn)生溫度裂縫。

2)溫度控制標(biāo)準(zhǔn)。

根據(jù)溫度與應(yīng)力計(jì)算結(jié)果，構(gòu)壁溪大橋承臺(tái)溫控標(biāo)準(zhǔn)如下:

a.混凝土內(nèi)外溫差不大于25℃;

b.混凝土澆筑溫度小于T+3℃(T為澆筑混凝土期間氣溫，T=21℃);

c.混凝土最高溫升不超過(guò)28℃。

3)混凝土溫控措施。

a.通過(guò)混凝土配合比設(shè)計(jì)控制，減小混凝土的水化熱，以控制混凝土的最高升溫。

b.延長(zhǎng)混凝土拆模時(shí)間，利用冷凝循環(huán)熱水覆蓋承臺(tái)頂面，減緩承臺(tái)表面熱量的散失，以提高混凝土表面溫度、減小混凝土內(nèi)外溫差。

c.在承臺(tái)內(nèi)布設(shè)冷凝水管，通過(guò)循環(huán)水以降低混凝土內(nèi)部溫度，減小混凝土內(nèi)外溫差。

d.在承臺(tái)內(nèi)埋設(shè)溫度傳感器，對(duì)承臺(tái)內(nèi)部及混凝土表面溫度進(jìn)行24 h監(jiān)測(cè)，每小時(shí)采集一次溫度數(shù)據(jù)，通過(guò)控制冷凝水管的水流來(lái)調(diào)整、控制承臺(tái)內(nèi)部溫度。

構(gòu)壁溪大橋承臺(tái)進(jìn)行了14 d的溫度監(jiān)測(cè)和控制，每個(gè)承臺(tái)安裝了15個(gè)傳感器，分3層布設(shè)，C型平面分布于承臺(tái)中心、B型距承臺(tái)表側(cè)面100 cm處、A型距承臺(tái)表側(cè)面20 cm處。溫度傳感器布置圖如圖1所示。

圖1 承臺(tái)溫度傳感器布置圖（單位：cm）

e.根據(jù)混凝土溫度監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)向冷凝管中注入水流，以降低混凝土內(nèi)外溫差，出入冷凝管水溫差不超過(guò)15℃。

f.監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)見(jiàn)表2。

表2 溫控結(jié)果匯總表℃

由上述溫控表可以得出，混凝土第5天后，其升溫速度較其降溫速度要慢，最高溫度呈下降趨勢(shì)，因此，在7 d后，構(gòu)壁溪大橋拆除了承臺(tái)模板，同時(shí)在第10天停止了冷凝管打循環(huán)水的循環(huán)。最高升溫27.2℃，混凝土內(nèi)外最大溫差21.3℃，符合施工溫控要求。

3 大體積混凝土承臺(tái)施工注意事項(xiàng)

1)混凝土配合比設(shè)計(jì)時(shí)選用高強(qiáng)、低熱水泥，同時(shí)在混凝土中加粉煤灰等，以降低水泥用量及水灰比。

2)做好承臺(tái)開(kāi)挖坑壁防護(hù)及排水措施。

3)模板、背楞有足夠的剛度，同時(shí)對(duì)拉桿強(qiáng)度及施工時(shí)伸長(zhǎng)量進(jìn)行計(jì)算。

4)混凝土澆筑時(shí)分層進(jìn)行，嚴(yán)格控制混凝土澆筑速度，混凝土澆筑速度不宜過(guò)快。

5)混凝土澆筑完成后及時(shí)覆蓋養(yǎng)護(hù)，模板拆除后及時(shí)覆蓋，以減小混凝土內(nèi)外溫差。

6)及時(shí)采集混凝土溫測(cè)數(shù)據(jù)及注入冷凝水。

4 實(shí)施效果

構(gòu)壁橋主墩方形承臺(tái)共4個(gè)，現(xiàn)已全部完工，無(wú)裂縫產(chǎn)生，外觀質(zhì)量良好。

［1］ 張立欣，李 政.大體積混凝土承臺(tái)施工技術(shù)與質(zhì)量控制［J］.云南水力發(fā)電，2012(3):32-33.

［2］ 許明柱.大體積混凝土施工注意事項(xiàng)［J］.山西建筑，2010，36(16):120-121.

［3］ 駱帥伶，張連山，劉存杰.大體積混凝土溫度裂縫控制措施與工程應(yīng)用［J］.山西建筑，2009，35(28):127-128.