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摘要：温度裂缝是桥梁承台大体积混凝土浇筑后常见的质量通病，会降低承台基础的承载能力，降低混凝土的耐久性，造成桥梁的安全隐患。本文结合工程实例，介绍了控制大体积混凝土温度裂缝的施工措施，相信能给相关的工程施工提供参考。
关键词：承台；大体积；混凝土；裂缝；温度控制
在桥梁施工中，大体积承台混凝土施工具有极为重要的作用。而大体积混凝土因温度变化而产生的温度裂缝，会影响桥梁结构基础的整体性、耐水性和安全性，是桥梁结构的一个大隐患。因此，必须要严格控制混凝土浇筑的施工质量，加强对混凝土的养护与温度的监测，从而保证施工安全和工程质量，提高工作效率，节约施工成本，保证经济效益。
一、工程概况
某主桥27#墩承台为矩形承台，采用C35混凝土，尺寸为14.0m×10.1m×3.0m，封底厚1.7m，属于大体积混凝土，一次浇筑成型。为了确保承台结构大体积混凝土的施工质量，在混凝土施工过程中，对混凝土配合料原材的选择、设计配合比、混凝土的搅拌、混凝土温度应力及浇筑内部温度的监测等过程采取了一系列的技术措施，使砼内部最高温度、表面约束及砼内表温差得到有效控制，防止砼温度裂缝的发展及形成，保证混凝土质量、使用寿命和运行安全。
二、混凝土质量控制
1．砼原材配合料选择
（1）水泥要选用低水化热和含碱量偏低的硅酸盐水泥。水泥应符合《硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥》（GB175）标准中相应等级要求，尽可能避免使用早强水泥、磨细水泥和C3A含量高的水泥，以便改善混凝土的抗裂性能。
（2）配合比中添加的矿物掺和料要特别重视烧失量、水量比、细度等关键指标，各项性能指标要稳定、组分要均匀。
（3）原材骨料要选择级配良好、吸水率低、孔隙小、洁净、质地均匀、粒形坚固的骨料原材，这样可以减少用水量，减少混凝土的收缩。骨料应符合国标《建筑用砂》（GB/T14684）和《建筑用卵石、碎石》（GB/T14685）的技术要求。选择料场时必须对骨料进行潜在活性的检测，不得采用可能发生碱骨料反应的活性骨料。砂、石中的含泥量要严格控制，如果骨料中含泥量偏多，就增加混凝土的收缩变形，使混凝土的抗拉强度降低，对混凝土的质量控制不利。
（4）为提高混凝土和易性，减水剂要优先使用聚羧酸类的高效减水剂，可有效降低单方混凝土用水量。减水剂进场后必须按要求进行匀质性检验，并在使用前对混凝土适应性进行试验，质量应符合《聚羧酸系高性能减水剂》（JG/T223）要求。
2．配合比的优化
（1）保证砼工作性及强度条件下，尽可能减少浆体率及胶凝材料用量，以提高砼体积的抗裂性和体积稳定性，胶材总量确定情况下最大限度地减小水泥用量，降低水化热，把集料所占的比例相应增加，以提高混凝土抗渗、防裂性，掺入适量的矿物掺合料，提高砼的的性能。
（2）控制用水量，优化水胶比，控制砼耐久性一个重要指标就是把控好每立方砼的最大用水量，控制好每立方砼的最大用水量比控制最大水胶比更为有利，控制最大用水量更能解决砼中浆体过多引起的水化热增加及收缩等负面影响。
（3）高效减水剂及矿物掺和料双掺。矿物掺和料具有改善砼拌合物施工性能；改善砼中细微颗粒级配；改善胶凝材料组分等功能，且浆体和界面的致密性的提高、抵抗环境中化学介质腐蚀的能力的提高、因混凝土内部水泥水化热产生温升的降低等也有依赖于矿物掺和料，高效减水剂及矿物掺和料双掺共同作用可以起到密实混凝土内部结构、延缓水化热、减少水泥用量及用水量、提高砼抗裂性，使砼强度、耐久性得到改善。
（4）延长混凝土缓凝时间以推迟并削弱温峰，承台混凝土实验室缓凝时间可延长至30～35h，减小混凝土放热速率。
3．混凝土浇注
根据施工现场实际情况预先确定浇筑顺序和方向，防止浇铺无序，振捣无方。分层布料控制在30cm的厚度。混凝土拌和物的振捣，振动棒垂直插入，快插慢拔，上一层砼振捣时振捣器需插入下层10～20cm，保证下层在初凝前再进行一次振捣。振捣时插点均匀，成行或交错式前进，不能漏振，也不能过振，不能用振捣棒横拖赶动砼拌和物，防止造成离下料口远处砂浆过多而产生砼开裂。
三、混凝土最高温度控制
根据本工程的实际情况及桥涵施工技术规范相关规定，采用施工温控标准如表1。
表1 混凝土施工温控标准单位：℃
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1．砼浇筑的入模温度控制
砼裂缝的控制首先要控制砼浇筑的入模温度。同样的砼，入模温度高的升温值比入模温度低的砼的升温值大许多。
浇筑温度主要受砼配合料温度及环境气温等影响。而砼配合料中的砂、石、水的温度直接受环境气温高低影响，在胶材温度一定的情况下砼浇筑时的入模温度主要取决于环境温度，因此选择恰当的时间段进行混凝土浇筑尤为关键，浇筑砼宜在气温较低时进行，但在低温天气施工混凝土的入模温度应不低于5℃，高温季节施工如果浇筑温度超出控制要求，则应采取必要措施把原材料温度来降下来或选择夜间施工，以便降低砼浇筑入模温度。
2．冷却水管的使用与控制
冷却水管采用Φ40×2.5mm、具有一定强度、导热性能好的铁皮管制作，弯管部分采用冷弯工艺。管与管之间通过黑色橡胶管紧密连接，承台布置2层2套冷却水管，每套冷却水管长度不超过150m，每层都有进水口和出水口，上下层交错布置；水管水平管间距80cm，垂直管间距100cm，距离混凝土表面/侧面80～105cm（水管布置示意图见附图1、2）。
采用直取淡水做冷却水，准备2台10kw水泵，并至少留有一台备用泵。用分水器将各层各套水管集中分出，分水器设置相应数量的独立水阀及流量计以控制各套水管冷却水流量；设置一定数量的减压阀以控制后期通水速率。
砼浇筑前必须对冷却水管进行不少于半个小时的加压通水试验，通过试验了解水流量大小是否合适，如果发现管道有漏水、阻水现象要及时检查整改，确保管道畅通不漏水，施工过程中应避免混凝土直接落到冷却水管上，严禁施工人员踩踏水管，冷却水管养生完成停止循环水冷却后，采用空气压缩机把水管内残余水用高压气体压出并吹干冷却水管，然后用空气压缩机压注水泥浆把冷却水管注满并封闭水管。
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图1 冷却水管立面布置示意图
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图2 双层交错冷却管平面布置示意图
3．混凝土通水冷却要求
混凝土覆盖第一层冷却水管后即开始通水，水流量宜在一半左右，进出水温差≤10℃；浇筑完成后升温期间冷却水即通到最大水流量，进出水温差≤10℃；降温期根据测温结果降低水流量，确保降温速率≤2.0℃/d（降温初期≤2.5℃/d）、进出水温差≤10℃）；当砼内部最高温度≤40℃，且最大内表温差≤20℃可停水冷却通水。
4 合理安排施工进度
施工进度对大体积混凝土的温度的变化影响非常明显。特别应该注意的是分次、分层浇筑的间歇时间。在分次当中，若间歇时间过长，则会延长施工工期，另一方面也会使老混凝土对新浇筑的混凝土产生较大的约束，从而在上下层混凝土结合面产生难以发现的垂直裂缝。若间歇时间过短，则正处于下层混凝土升温阶段，表面温度较高，这时覆盖上层混凝土，会明显不利于下层混凝土的散热，也容易导致上层混凝土升温，可能超过混凝土要求的最高温升，从而加大混凝土产生裂缝的可能性。因此，上层混凝土覆盖的适宜时间应是在下层混凝土温度己降到一定值时，即上层混凝土温升倒入后，下层混凝土温度回升值不大于原混凝土最高温升。在每次浇筑中，又分几层，其层间的间隔时间应尽量缩短，必须在上层混凝土初凝之前，开始浇筑下层混凝土。
四、混凝土的养护
大体积砼养护主要是湿度和温度养护，夏天高温季节要防止暴晒；冬季温度较低要采取覆盖保温措施，以免产生急烈的温度变化引起表面裂缝的出现。水泥只有水化到一定程度才能形成有利于混凝土强度和耐久性的微结构，温度和湿度的养护对保证砼结构的耐久性及提高表层抗裂性起到很关键的作用。
为防止砼表面因失水造成的干缩裂缝，承台模板侧壁外包一层湿土工布进行保湿保温；承台上表面等砼初凝至收面再进行洒水并覆盖塑料土工布及薄膜进行保温保湿养护，土工布覆盖层数增减应根据实测温差情况及时进行调整，防止混凝土温差过大和表面失水。也可采用蓄水养护，蓄水深度大于30cm。因承台与封底混凝土交界处存在应力集中而较易开裂，应加强边角点保温，采用土工布封堵模板缝隙后加盖保温材料。
五、温度监测
加强温度监测的信息化控制管理，通过实时监测气温、混凝土入模温度、进出水温度、跟踪内部最高温度、表面温度与内表温差，及时调整保温及养护措施，使混凝土的温度梯度不至过大，以有效控制有害裂缝的出现，也为后期拆模、停水、养护提供依据。
各项测试工作在砼浇筑后立即进行，连续不断，温度监测过程要求：（1）浇筑块混凝土浇筑过程中，每2h测量一次温度；浇筑块砼浇筑完毕后至水化热升温阶段，每2h测量一次；水化热降温阶段第一周，每4h测量一次，一周后每天选取气温典型变化时段进行测量，每天测量2～4次；（2）大气温度测量要与砼温度同步观测；（3）通水冷却过程温度测量与浇筑块温度场测量过程同步进行；（4）特殊情况下，如寒潮期间应适当加密测量次数。
六、结语
总之，控制温度变形裂缝的发生是混凝土质量控制的重要环节，对大体积混凝土基础的温度场和裂缝控制的研究具有重要的工程意义。因此，施工单位必须对大体积混凝土进行系统的温度控制研究，从而避免温度裂缝的产生，保障大体积混凝土的施工质量，进而提高施工工程的整体效益。
参考文献：
[1]杨立财.大体积混凝土承台施工温度裂缝控制与监测[J].铁道建筑.2012（04）
[2]郑秦生.大体积混凝土承台施工温度裂缝控制[J].城市建设理论研究.2013（13）
论文作者:郑柳春
论文发表刊物:《基层建设》2015年31期
论文发表时间:2016/9/26
标签：混凝土论文; 温度论文; 裂缝论文; 水管论文; 体积论文; 水化论文; 骨料论文; 《基层建设》2015年31期论文;