摘要：裂缝是影响混凝土结构质量和耐久性的关键指标，其中大体积承台温度裂缝的控制一直是施工企业的重要目标。本文结合甘肃省甜永高速公路宁县段建设项目桥梁大体积承台施工实例，总结项目低温升抗裂大体积高性能混凝土的成功经验，以便在今后的公路建设项目中广泛推广应用。
关键词：低温升；抗裂；大体积；高性能；混凝土；配合比；方法和经验
前言
低温升、抗裂大体积混凝土是高性能混凝土的基本特征。甜永高速公路建设项目马莲河特大桥主墩整体式承台结构尺寸26.4X20.9x5（m），单体体积2758.8立方米，具有大体积混凝土的特点，对拌和物的工艺特性和形成承台后混凝土结构的体积稳定性要求尤为突出。
项目高性能混凝土选择的外掺材料主要是粉煤灰和高性能减水剂“双掺”技术，其目的在于通过掺入细粒活性矿物材料粉煤灰（简写FA），借助其明显的减水作用和大幅度提高混凝土拌和物工作性的作用，达到抑制、分散混凝土高温峰值，有效降低水化热，减少混凝土开裂的目的；项目所在地甘肃陇东地区，地下水成分中，硫酸根离子浓度较大，掺入FA的混凝土比基准混凝土本身具有更高的抗硫酸盐侵蚀的能力，同时FA混凝土干燥状况下收缩小，体积稳定性强，能较好地抑制混凝土开裂，是大体积混凝土配比选择中不可忽视的环节。
借鉴成功的经验，我们认为使用FA和高性能减水剂“双掺”方式，通过高性能减水剂的有效减水和掺入FA，借助FA的活性矿物成分的共同作用，是降低用水量，获得高性能的主要手段。
1与冷却管预埋通水方式的比较
常规的大体积混凝土水化热的处理方式，除了采用低水化热水泥材料外，就是预埋冷却水管，借热交换方式，通过管道内流动的低温水流带走一部分热量，达到削减温度峰值的目的。加上外保（温）内降（温），达到控制方法内外温差，从而避免大体积混凝土因温差应力过大而造成混凝土的开裂。
值得说明的是，冷却水管预埋通水方式进行大体积混凝土的降温和阻止温差应力下的大体积混凝土开裂，是一种被动的措施，且其降低体系内温度的效果也是有限的。一般的，通过本方法调剂的峰值温度大约在6℃-8℃，极为有限，不是从根源上高水化热引起温差致裂的措施。
高性能低温升、防裂大体积混凝土方法，是从水化热产生的本源上进行堵截，减小水化热产生根源水泥材料用量的同时，掺入活性胶凝材料FA，延缓热量的释放，达到对水化热源“削峰填谷”的目的。
2工程实例验证
利用项目马莲河特大桥26号墩承台首件施工的机会，我们进行了高性能混凝土的实体验证。
1)对原设计提供的冷却水管布设方式参照温控仿真计算进行了优化，在理论指导的基础上，适当地增加了布置密度。
2)引进专业温控班组，从温控元件的埋设、控制、到现场检验方式、方法和检测频次、资料的规范化整理等，都提供了明确的程序文件要求，并经相关行业专家审定，严格执行，以确保测试结果的准确有效，并真实反映混凝土的温度变化情况。
3)做好保温棚和附属温控、保温设施的到位。我们采取了混凝土模板裹覆阶段的外包棉被和塑料布，和脱模后的承台外围覆土分层碾压填筑后的地热保护，顶层用多层棉被和塑料布覆盖，保证外围混凝土热量散失的可控。
该砼设计坍落度180～220mm，以低热，并错开砼发热高峰为办法，保证砼内外温差在25℃允许范围内，大掺量粉煤灰剂量（掺比40%），且后期强度增长空间更大，高抗裂、易于施工是其特点。
本次施工采用的配合比粉煤灰掺量实际达到39%，较设计水泥掺量多10kg/m3，其试件强度如下：
图1 可调柱脚螺栓
1)现场分成3个区间，分别为溜槽区、地泵区、天泵区，分别由溜槽、地泵和天泵等主要机械施工。
2)本次混凝土浇筑自2017年10月28日上午11:18至2017年10月30日上午11时，历时48小时。
3)混凝土按浇筑量分层布置，按30cm松铺厚度为一层，实际过程5米承台高度分5个层次，进行混凝土取样，做取试件，分区分现场、标养室试件两种，分别做取了3d、7d、28d、60d、90d试件。到11月5日已完成3d、7d强度的试验检定和回弹强度测定，均满足设计要求。
4)主要监控过程参数变化情况：
马莲特大桥 26号承台水化热温度监控开始于 2017 年 10 月 28 日，结束于 2017年 11 月 18 日，共计 512 小时。温控结果基于智能型测温传感器及测温系统监测数据并结合《大体积混凝土施工规范》GB 50496-2009 等规范给出结论如下：
1)混凝土浇筑体在考虑冷却管情况下，在入模温度基础的温升值为 34.8℃，满足规范规定的在入模温度基础上的温升值不宜大于 50℃；
2)混凝土浇筑体温峰值出现在开始浇筑后 132 小时，中心内部最高温度为 50.8℃，满足规范规定的内部最高温不超过 75℃；
3)混凝土里表温差最大值为 26.2℃，略大于规范规定的混凝土里表温差不宜大于 25℃；
4)混凝土浇筑体平均入模温度 16℃，满足规范规定的 5~28℃之间；
5)冷却水进出水口温差最大 8.8℃，满足规范规定的进出水口温差不大于10℃；
6)最大降温速率 1.6℃/d，满足规范要求的不宜大于 2.0℃/d。
实践证明，马莲河特大桥大体积承台砼核心实际最高温度为50.8℃，远低于理论允许温升最高值75℃，说明，通过高掺粉煤灰（达40%）形成的高性能低温升、防裂混凝土，技术上的水化热“削峰填谷”已经明显成效，远远超出了冷却水管预埋通水方式6℃至8℃的调控范围的近3倍，明确地显示了采用高性能低温升抗裂混凝土的强大技术优势。根据理论测算的结论，由上表数据可以证明：现项目所使用的粉煤灰掺量39%的双掺材料砼配合比已经达到目标要求的性能，可进行粉煤灰掺量40%的推广使用。并由此推导，采用高性能低温升抗裂大体积混凝土浇筑的承台混凝土，取消冷却水管预埋通水方式是完全可行的。
论文作者:董婷
论文发表刊物:《基层建设》2019年第22期
论文发表时间:2019/11/8
标签：混凝土论文; 体积论文; 水化论文; 温差论文; 高性能论文; 低温论文; 温度论文; 《基层建设》2019年第22期论文;