关于保证南高特大桥承台大体积混凝土质量的施工控制

关于保证南高特大桥承台大体积混凝土质量的施工控制贵州省公路桥梁工程总公司陈亦贤摘要：进入21世纪90年代后，桥梁施工技术飞速发展，混凝土体积由几百立方米逐渐增大到几万立方米，因此，对于大体积混凝土施工提出了更高的要求。在桥梁建设中，对于如何采取有效的措施防止大体积混凝土开裂的问题，一直是在研究的课题，本文就南高特大桥主墩承台大体积混凝土浇注的施工经验作一次总结，谈谈有关大体积混凝土浇注防止开裂的技术问题。关键词：大体积混凝土，开裂，技术措施，施工总结南高特大桥主墩承台尺寸为：18m*11.5m*5m，体积为1035m3，标号为C30，属于大体积混凝土，并且要求一次性浇注完毕。施工过程中最主要是对水化热与温度峰值的控制，因此，如何采取有效措施来降低混凝土的水化温升，是本桥承台混凝土浇注的最主要控制点，现就南高特大桥已浇注承台无任何病害缺陷状况，浅谈有关的技术措施。作为大体积混凝土浇注，解决混凝土的水化热过大，保证混凝土的内外温差，防止混凝土产生收缩裂纹；作为第一要务首先必须从混凝土的原材料与配合比来控制。第一：选取合适的低水化热品种的水泥。因为不同品牌的水泥的组织成分各不相同，导致配制出的混凝土的性能也各不相同。而大体积混凝土浇注初期开裂的原因主要是由于混凝土的内部温升及收缩产生的内应力所致，产生收缩有两个方面的原因，①：水泥水化硬化后生成的矿物体积比反应前的水泥、砂、碎石与水的总体积小。②：因混凝土具有热胀冷缩的性质，在浇注初期，受水泥水化热影响，混凝土水化产生较多的热量，使混凝土内部温度升高，散热缓慢，产生体积膨胀，随着龄期增大，又逐渐降温，发生体积收缩，收缩产生的拉应力大于混凝土自身的抗拉强度，导致混凝土产生收缩裂缝。而水泥中所含的MgO则具有一定的延滞性微膨胀性能，且膨胀持续时间长，而产生膨胀的时间又能与混凝土的内部降温同步，能够有效的补偿大体积混凝土的收缩，进而有效地阻止混凝土裂缝的产生。结合本地区无可靠的矿渣水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥货源的实际情况，经过多次的专家讨论，大家一致认为南高特大桥主墩承台混凝土的原材料采用都匀水泥厂生产的剑江牌P.O.32.5普通硅酸盐水泥配制的C30混凝土可满足施工中的各项要求。其各项技术指标见表一(略)：第二，选择合适的外掺剂。因混凝土分层浇注，要保证混凝土在浇注上层时下层混凝土不至于初凝，又要延缓混凝土的内部温度峰值的出现。外掺剂必须具备良好的性能。我们经过多次试验比较，选用了湛江外加剂厂生产的FDN-100高效缓凝减水剂，它具有很好的缓凝作用，初凝时间可延缓10小时以上；7天强度可提高10%-30%，也可使混凝土内部温升降低，延缓混凝土的内部温度峰值的出现，降低了混凝土的温度应力，提高混凝土的抗裂性能。其各项技术指标见表二(略)：第三，正确选用粉煤灰。粉煤灰的加入即可代替部分水泥，减少了水泥用量，降低了混凝土的水化温升；又能使配制出的混凝土具有更好的和易性，更有利于泵送；而且粉煤灰中含有的活性氧化硅、活性氧化铝与水泥、水产生水化反应后生成稳定的水化硅酸钙与水化铝酸钙，这类水化物有助于混凝土的硬化，提高混凝土的后期强度。并且粉煤灰中也含有一定比例的MgO，能够更进一步的阻止混凝土裂缝的产生。经过多方比较，我们选用了凯里发电厂生产的Ⅰ级粉煤灰来代替部分水泥，经过试配，取得一定的效果。各项指标见表三(略)：我们再经过多次试配，多次试验对比，混凝土的配合比选定为：见表四(略)由这种配合比配制出的混凝土具有很好的和易性和粘聚性，且不产生离析，不泌水。且测定的水化热3d为215KJ/Kg，7d为268KJ/Kg，水化热相对较低。而其它配合比配制出的混凝土因选材不同，导致效果不能满意。因此，正确、合理地选用水泥、砂、碎石、外掺剂与粉煤灰等原材料，取得较合适的配合比，是保证大体积混凝土浇注质量与降低混凝土水化温升的首要前提。其次，为了更好地降低混凝土的水化热及温度峰值、保证混凝土的内外质量，除了从混凝土的取材、配合比及外掺剂上控制外，采用合理的浇注方式也是关键。南高特大桥主墩承台混凝土的浇注方法归总为以下几点：1：分层浇注，每层浇注厚度为30cm，这样，浇注一层混凝土的时间便大大缩短，也加快了混凝土的散热速度。2：在混凝土浇注过程中，控制施工拌合用水水温值小于20C，本工程采用井水作为拌合用水。砂与碎石等原材料也采用淋水降温，降低日照下的砂与碎石的温度。水泥、粉煤灰提前了一星期备足，让其自冷，以降低水泥与粉煤灰的出厂温度。如此，混凝土的入仓温度便成功的控制在了24C之下。3：在承台内部设置冷却水管，布5层，竖向每层间距为1米，水平位置顺桥向间距为1.35米，横桥向间距为1.30米，每层分别设一个入水口、一个出水口。根据出水口水温温差用加压水泵控制输入水量，并在浇注过程中一直循环通水，使混凝土快速地通过钢管把热传递给水，降低混凝土内部的水化温升，并在浇注完混凝土后持续通水14天。4:在承台上空设置遮阳棚，防止阳光直接照射在混凝土表面产生高温，避免产生更大的热量；并且使用溜槽使混凝土在承台中不出现骨料不均匀现象，以影响承台的整体质量及由于骨料不均匀导致徐变不一致而引起的开裂现象的发生。5：浇注完毕，待混凝土初凝后，在混凝土顶部用麻袋覆盖，并用冷却水管排出的温水淹没保温养护，防止混凝土由于内外温差过大而产生较大的温度应力。6：为防止浇注完成初期由于混凝土初凝时发生收缩裂纹，采用木槎板将表面混凝土整平压实，并用铁抹子清光。7：延缓拆模时间，控制在混凝土浇注后一个星期后再拆模，以免外部混凝土随气温降低而冷却收缩，使混凝土内外温差相互制约，产生较大的拉应力，使混凝土产生裂缝。8：为了能更有效的观测混凝土内部的温度变化情况，随时了解混凝土内部的应力变化，增加测量出入水口温度的密度，由2小时一次改为1小时一次。由于循环水采用了冰块降温，在浇注完混凝土一周之内，进水口温度一直小于22C，出水口温度一直小于32C，温差小于10C。承台内部的温度值一直低于35C。以二、三层散热水管为例，入水口的温度控制为21℃，其出水口温度变化曲线如图1所示。(图略)总结由于采取了充足的技术准备与合理的施工方法，从南高特大桥主墩承台拆模后的情况来看，混凝土表面未发生任何裂纹，外观质量良好。可见对于大体积混凝土浇注采用合适的配合比、加入外掺剂及粉煤灰、合理的施工方式，是降低混凝土水化热与控制混凝土的内外质量的关键。但是，南高特大桥承台的混凝土方量还不是很大，如果有更大的混凝土一次性浇注的话，上述的见解还有待完善，不能只靠物理方式来降低混凝土的水化热，又如何采取更好的方法来降低混凝土的水化热？是否粉煤灰的掺量可以再增加；增加后效果又如何？混凝土原材料的温度与入仓温度是否可以再降低，以上是就南高特大桥主墩承台混凝土浇注的一些施工见解，希望能在桥梁建设者当中起到一定的抛砖引玉作用，使得在大体积混凝土的浇注中出现的开裂问题能够更进一步的解决。参考文献：