（中铁五局机械化公司 湖南衡阳 421002）
摘要：本文主要分析了大体积混凝土施工的方法，围绕着文明特大桥施工展开分析，论述了文明特大桥大体积混凝土施工过程中应该进行重点把控的要点和环节，提出了控制的方法和措施，希望可以为今后的施工起到抛砖引玉的作用。
关键词：大体积混凝土，施工控制，文明特大桥
一、前言
在特大桥的大体积混凝土施工中，施工人员的监控工作一定要同时展开，只有做好了施工监控工作，才能够提升大体积混凝土施工的品质，提升特大桥施工的水平，避免大体积混凝土施工出现各种问题。
二、工程概述
文明大桥是一座特大型桥梁，本桥最大承台为15.2m×11.6m×4.5m，单个承台混凝土体积达793m3，采取合理有效的降温措施，预防混凝土水化热作用导致内外温差过大而出现裂缝，而直接影响结构物使用耐久性和外观。大体积混凝土施工控制是本桥的一道重要工序。
三、大体积混凝土结构性能分析
大体积承台混凝土用量大，结构横截面面积大，水化热不能及时释放，易造成混凝土芯部温度过高。当混凝土芯部温度与表面温差过大时，混凝土内部形成裂缝。裂缝是因混凝土干缩、温缩变形受到约束作用引起的约束拉伸开裂。混凝土随温度、湿度变化产生胀缩变形，收缩变形受约束作用产生拉应变和拉应力，拉应变或拉应力超过混凝土承耐能力即产生裂纹。混凝土结构在施工期及以后使用中，因温度、湿度变化并由此引发收缩变形很常见，而收缩变形受外部、内部约束作用在所难免。混凝土抗拉伸能力很弱，因此容易出现收缩裂缝。水泥水化热大，混凝土放热，其内部温度变化使湿度也产生变化。若混凝土芯部温度与表面温度控制不当将出现干缩、温缩变形，产生裂缝。有些混凝土裂缝是“表面性”的，对工程结构的承载能力或使用功能暂无任何影响，但不能保证混凝土的耐久性；有些裂缝具有“结构性”，使表面结构力学性能、使用功能或工程整体性能受到某种损害，个别裂缝将会对混凝土结构造成破坏，导致工程结构渗水、溶蚀或诱发钢筋锈蚀，损坏结构使用功能或降低工程耐久性。混凝土裂缝是影响工程质量的重要因素之一，必须控制好大体积承台混凝土的施工准备、浇筑和养护过程，确保工程质量。
四、大体积混凝土施工控制措施
1、前期混凝土配合比
大体积承台混凝土在保证其强度和坍落度的前提下，应尽量提高矿物掺和料和集料含量，降低每立方米混凝土的水泥用量。在施工许可条件内，应尽可能降低用水量，减小水灰比，减少水泥总发热量，降低混凝土芯部温度。掺入矿物掺和料可提高混凝土的抗渗性，延长使用寿命。胶凝材料浆体组成中，集料含量越大，混凝土收缩值越小。集料体积在68%～70%时，对收缩的影响最敏感。从减少混凝土收缩角度看，集料体积大于70%时最有利。适当的砂率对控制混凝土裂缝有积极作用，混凝土的收缩随砂率的增大而增大，过高的砂率使混凝土结构表层产生较厚的砂浆层，不利于控制混凝土裂缝。
采用最佳粗集料级配，避免使用粒径分布集中、中间粒级颗粒少的粗集料。采用少量小粒级石子调整级配，使其级配曲线接近级配要求下限，且含有一定量的2.5～10mm集料时，可在一定程度上减少混凝土的收缩。同时选用合适的减水剂，减少混凝土用水量，在保证混凝土流动性的前提下，可以减少水泥用量。减水剂可降低水化热峰值，对混凝土收缩有补偿功能，提高混凝土的抗裂性。减水剂的运用可改善混凝土的和易性，方便施工。通过多次混凝土试配，确定水胶比为0.38。
混凝土含气量为5.1%，未出现泌水现象。混凝土掺合料掺量较大，初始混凝土前期水化发热量较小，有利于混凝土养护温度的控制，避免出现混凝土温度裂缝。
2、大体积混凝土施工
根据设计要求，承台分2次浇筑，每层浇筑2m。承台混凝土芯部预理水管，通过循环冷却水降低混凝土芯部温度。冷却在混凝土浇筑完成后进行，可有效控制因混凝土内外温差引起的结构物开裂。
（1）冷却管布设
冷却水管采用直径25mm的钢管，按蛇形排列，水平管距为1.0m，分上、中、下3层，并通过立管连接。混凝土浇筑前进行冷却管漏水试验，确保冷却管畅通、不漏水。提前对冷却水进行沉淀处理，避免水中杂质堵塞冷却管，影响水流量。水流量根据混凝土内外温差确定，一般为20L/min。
（2）测温片布置
为真实体现混凝土温度，并得到可靠数据，混凝土浇筑时应设专人预埋测温管。测温线应按测温平面布置图预埋，预埋时测温管与钢筋应绑扎牢固，避免产生位移或损坏。在每组测温线中的3根线上部用胶带进行标记，以利于区分深度。测温线用塑料带罩好，绑扎牢固，避免测温端头受潮。在测温线位置用保护木框进行标志，便于查找。在承台上布置9个测温点，每个测温点预埋４个测温片，4个测温片位置距承台底部分别为50、130、210、290mm。
（3）混凝土浇筑
混凝土用量庞大，原材料应准备充足，检查搅拌设备和浇筑设备。对混凝土搅拌用水温度进行测试，夏季施工利用井水搅拌或拌和水加冰进行降温处理，保证混凝土较低的出仓温度，并及时浇筑入模。冬季施工应对原材料与拌和水采取保暖加温措施。混凝土浇筑采用分层浇筑方式，第一层浇筑完成后，在混凝土还未初凝时浇筑第二层，如此逐层连续浇筑。这种浇筑方式适用于平面尺寸不大的结构，浇筑从短边开始，沿长边推进，必要时可分成两段，从中间向两端或从两端向中间浇筑。浇筑混凝土时，每台泵车的出灰口处配置1～2台振捣器，由于混凝土的坍落度较大，在1.5m厚的底板内可斜向流淌1m左右。2台振捣器主要负责斜向流淌混凝土的振捣密实，另外2～4台振捣器主要负责上部混凝土的振捣。由于混凝土坍落度较大，其表面钢筋的下部出现水分，或钢筋上部表层混凝土出现细小裂缝。为防止出现这种裂缝，混凝土初凝前和混凝土预沉后采取二次抹面压实措施。现场每浇筑100m3制作2组试块，不足100m3的制作2组养护试件，养护过程中应记录同条件下的养护温度。
（4）混凝土养护
1)保温养护
混凝土浇筑完毕后，应按温控技术措施的要求进行保温养护，并应符合下列规定:
(1)应使混凝土浇筑块体的里外温差及降温速度满足温控指标的要求。
(2)保温养护的持续时间，应根据温度应力(包括混凝土收缩产生的应力)加以控制、确定，但不得少于14d。保温覆盖层的拆除应分层逐步进行。
(3)保温养护过程中，应保持混凝土表面湿润。保温养护是大体积混凝土施工的关键环节。保温养护的目的主要是降低大体积混凝土浇筑块体的里外温差值以降低混凝土块体的自约束应力，其次是降低大体积混凝土的浇筑块体的降温速度，充分利用混凝土的抗拉强度，以提高混凝土块体承受外约束应力时的抗裂能力，达到防止或控制温度裂缝的目的。同时，养护过程保持良好湿度和防风条件，使混凝土在良好的环境下养护，施工人员根据事先确定的温控指标的要求，确定大体积混凝土浇筑后的养护措施。
2)养护材料
塑料薄膜、土工布、草袋可作为保温材料覆盖混凝土。具有保温性能良好的材料可以用于保温养护中。在大体积混凝土施工时，因地制宜地采用保温性能好而又便宜的材料用作大体积混凝土的保温养护中，以上列举了施工中常用的又比较经济的材料。关于保温养护的计算，一般是根据固体的放热系数，保温材料的阻热参数，把保温层厚度虚拟成混凝土的厚度进行计算，混凝土浇筑后8～14h内可能在表面上出现塑性裂缝，可二次压光处理。
3)混凝土表面覆盖措施控温技术
针对本工程，在夏季混凝土浇筑完毕后，可采用一层塑料布加一层土工布，主要是防止混凝土表面失水干缩产生裂缝，并覆盖草袋达到保温的目的。
4)温控
在大体积混凝土养护过程中，应对混凝土浇筑块体的里外温差和降温速度进行监测，现场实测在大体积混凝土施工中是重要环节，根据实测结果可随时掌握与控制施工过程有关的数据(内外温差、最高温升及降温速度等)，可根据这些实测结果调整保温养护措施以满足温控指标的要求。
5)模板工程
大体积混凝土施工采用了钢模，根据保温养护的需要，钢模外也应采取保温措施。模板拆除后，都应根据大体积混凝土浇筑块体内部实际的温度场情况，按温控指标的要求采取必要的保温措施。在大体积混凝土拆模后，应采取预防寒潮袭击、突然降温和剧烈干燥等措施。
（5）测温结果。文明特大桥主桥1#墩承台第一次浇筑测温结果为混凝土芯部最高温度58℃，出现时间在浇筑完成约88h，养护期间混凝土芯部温度与表层温度温差为15℃。通过观察，承台混凝土表面未出现破坏性裂缝，混凝土质量优良。
3、混凝土测温方案
1)温度监测点布置
(1)温度监测点的布置范围以所选混凝土浇筑块体平面图对称轴线的半条轴线为测温区，在测温区内温度测点呈平面布置。
(2)温度监测位置与数量根据块体内温度场的分布情况及温控的要求确定。
(3)在基础平面半条对称轴线上，温度监测点的点位应不少于2处。
(4)沿混凝土浇筑块体厚度方向，每一点位的测点数量，宜不少于3～5点。
(5)保温养护效果及环境温度监测点数量应根据具体需要确定。
(6)混凝土浇筑块体的外表温度，应以混凝土外表以内50mm处的温度为准。混凝土浇筑块体的底表面温度，应以混凝土浇筑块体底表面以上50mm处的温度为准。
本工程的温度监控点布置见图1，图2。在混凝土结构的每个浇筑块中根据混凝土的平面几何尺寸，分别划分了3～5个测试区域，在每个测试区每个截面布置一处测温点，纵向划分为3～5个断面，每个断面布置一个温度监测点。
2)测温要求
(1)浇筑完毕的混凝土一般在10h后开始测试，以后每隔4h测试一次，在测试过程中随时进行较验。测温一直持续到该混凝土温度开始下降稳定时刻为止，约14d左右。在浇筑期间及浇筑后7d，宜不大于2h测读一次，7d之后宜4h测读一次，14d之后宜8h测读一次，在以后的测试中，不应少于24h一次。高频率的测试对于记录混凝土温控的全过程是有益的。
(2)本工程规定从混凝土浇筑后的10h起，开始混凝土温度监控工作，测试周期2h为一个周期至7d，共计测试时间14d，可根据工程实际降温情况调整。
(3)在混凝土的浇筑过程中每2h测试一次混凝土的入模温度，做好记录工作。
3)数据分析
采集各测温点的数据，并通过相关技术分析，发现混凝土的各个不同部位的温差值均控制在25℃之内，满足YBJ224-91《块体基础大体积混凝土施工技术规程》第2.0.5条规定的要求。
五、结语
（1）在文明特大桥的施工过程中，针对大体积混凝土的施工工作，采取有效的监控措施，从混凝土配合比、温度控制、后期养护等方面展开施工控制，有效提升了文明特大桥施工的质量。
（2）在大体积混凝土施工的温度监控方面，通过文明特大桥施工积累了丰富的经验，大桥大体积混凝土施工过程中，温度收缩产生总的拉应力远小于混凝土的实际抗拉强度，混凝土表面基本没有温度裂缝出现，达到了大体积混凝土的质量要求。同时也证实了此大体积混凝土施工温控方案的切实可行性。
（3）在文明特特大桥大体积承台混凝土施工中，通过制定有效的控制方案，抓住了控制的要点，降低了裂缝出现的可能性，并依靠合理的养护措施，减少温度裂纹产生，各方面施工均满足施工要求。
参考文献
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论文作者:黄惠平
论文发表刊物:《电力设备》2016年第5期
论文发表时间:2016/6/15
标签：混凝土论文; 测温论文; 体积论文; 温度论文; 裂缝论文; 块体论文; 大桥论文; 《电力设备》2016年第5期论文;