中交一航局城市交通工程有限公司 天津 300457
摘要：大体积混凝土由于结构截面大，水泥总用量多，水化所释放的水化热会产生较大的温度变化和收缩作用，由此形成的温度收缩应力是导致钢筋混凝土产生裂缝的主要原因。于家堡站交通枢纽大体积混凝土施工，有效控制混凝土温度，采用合理的混凝土施工方法，避免了混凝土裂缝的产生和发展，保证了枢纽结构工程的施工质量。
关键词：于家堡站交通枢纽 大体积混凝土 温度控制 施工工艺
1 引 言
大体积混凝土一般为一次浇筑量大于1000 m3或混凝土结构实体最小尺寸等于或大于2 m，且混凝土浇筑需研究温度控制措施的混凝土。它的主要特点是结构厚实，混凝土量大，工程条件复杂，施工技术要求高，水泥水化热较大（预计超过25度），易使结构物产生温度变化和收缩变形。由此形成的温度应力是导致混凝土产生裂缝的主要原因。因此大体积混凝土施工中，应重点控制混凝土温度。
2 大体积混凝土施工技术
2.1于家堡站交通枢纽主体结构工程概况
1、本工程与土接触的构件采用C50防水纤维混凝土，不与土接触的结构中板采用C50纤维混凝土、钢筋混凝土中立柱采用C60混凝土、其他站台板隔墙等采用C50普通混凝土。
2、防水混凝土抗渗等级为P8
3、顶板、底板和边墙及所含梁柱迎土面受力钢筋净保护层厚度不小于60mm，背土面不小于50mm。
4、浇筑厚度为0.6～2.4m。
因此，于家堡站交通枢纽主体结构属于大体积混凝土，应采用有效混凝土裂缝控制措施。
2.2大体积混凝土温度控制
2.2.1原材料选用
1、水泥的选用：本工程选用水化热低、凝结时间长的普通硅酸盐水泥、，且水泥中铝酸三钙含量不大于8%。不得使用过期或受潮结块的水泥，不得将不同品种或强度等级的水泥混用。
2、粗细骨料：细骨料宜采用坚硬、抗风化性强、抗腐蚀性强、洁净的天然中粗河沙。粗骨料先用坚硬、抗风化性强、抗腐蚀性强、无碱骨料反应的类经状的5-10mm和5-25mm两种单粒级碎石，配制成孔隙率最小的连续级配石子。
3、粉煤灰：采用来料均匀、各项性能指标稳定的一级粉煤灰。
4、添加复合型阻锈防腐防水剂、聚丙乙烯网状纤维和高效减水剂，以减少混凝土的收缩裂缝。
2.2.2混凝土配合比
大体积混凝土配合比设计，除必须符合现行国家标准外，尚应符合下列规定：
（1）采用混凝土60d或90d强度作为指标时，应将其作为混凝土配合比的设计依据。
（2）所配制的混凝土拌合物，入泵坍落度控制在120～160mm。
（3）砂灰比宜为1:1.5～1:2.5。
（4）胶凝材料每方混凝土中不宜大于480kg，不得小于360kg。
（5）水胶比不宜大于0.36。
（6）砂率宜为35～40%。
（7）防水混凝土初凝时间宜为6～8小时。
（8）在混凝土制备前，进行常规配合比试验，并进行水化热、泌水率、可泵性等对大体积混凝土控制裂缝所需的技术参数的试验；必要时其配合比设计应当通过试泵送。
2.2.3混凝土制备与运输
1、本工程采用商品混凝土，混凝土在搅拌站进行预搅拌。
2、预拌混凝土场外运输采用滚筒式混凝土罐车运送至现场。
3、预拌混凝土场内运输采用地泵或汽车泵泵送至浇筑面。
2.2.4大体积混凝土温度控制措施
根据设计要求，在主体结构施工前，为验证试配混凝土的各种性能指标、混凝土温度变化、混凝土裂缝情况在正式大体积混凝土浇筑前进行大盘生产试验。试验数据显示，混凝土中部中心点的温升高峰值略小于绝热温升值。一般在混凝土浇筑后3d左右产生（温度会高达70摄氏度以上），以后趋于稳定不再升温，并且开始逐步降温。
为了解混凝土内部温度变化规律，使混凝土温差处于可控状态，有的放矢地采取相应技术措施确保工程质量，对浇筑后的混凝土应加强温度监控。混凝土养护需根据实际测温情况，随时进行调整。具体温控指标如下：
1、混凝土温度峰值不应超过55℃；
2、混凝土中心温度与表面的差值不应大于25℃；
3、表面温度与大气温度的差值不应大于20℃；
4、混凝土温浆梯度每天不得大于3℃。
混凝土测温采用SDW-A型便携式建筑电子测温仪，配合测温导线、测温探头使用。预埋时可用钢筋做支承载体，先将测温线绑在钢筋上，测温线的温度传感器处于测温点位置不能与支撑钢筋直接接触，在浇筑混凝土时，将绑好测温线的钢筋植入混凝土中，插头留在外面并用塑料袋罩好，避免潮湿，保持清洁。留在外面的导线长度应大于20cm。测温时，按下主机电源开关，将各测温点插头依次插入主机插座中，主机屏幕上即可显示相应测温点的温度。
混凝土浇筑开始，安排专人即开始进行监测。测温时间间隔，在混凝土初凝后就要开始监测，浇筑后5天内，每2小时测温一次，5—15天每4小时测温一次，15天后每8小时测温一次，直至混凝土内部温度与夜间大气温度的差值小于25℃。现场测温时要作详细记录，并整理绘制温度曲线图，温度变化情况应及时反馈。
混凝土浇筑时，应提醒操作人员避开温度传感器位置，在混凝土振捣时，应距离传感器50cm以上，防止损坏传感器，对导线也要加以保护，防止拉断。
混凝土测温点温度传感器在截面高度上的分布原则：顶部点距混凝土表面下20cm，底部点距混凝土底面上20cm，中间点位置，每单元共布设5个测温点，每个测温点埋设3个热电偶。
2.3大体积混凝土施工方法
2.3.1浇筑前现场准备工作
（1）钢筋骨架安装、防水工程应分段尽快施工完毕，并进行隐蔽工程验收。
（2）模板尽快支设好并加固。
（3）结构板面的标高控制点应作明显标记，供浇筑混凝土时找平用。
（4）浇筑混凝土时预埋的测温管提前准备好。
（5）现场施工道路通畅，施工应急措施提前准备就绪。
（6）管理人员、施工人员、后勤人员、保卫人员等昼夜排班，坚守岗位，各负其责，保证混凝土连续浇灌的顺利进行。
2.3.2混凝土浇筑
(1) 混凝土浇筑前的清仓处理。将仓内各种杂物、纸屑、铁丝、土石块清理干净，积水抽干，混凝土浇筑前对地模进行润湿处理。
(2) 混凝土浇筑方向的确定，纵向由各单元端头向中部浇筑，横向中间向两侧浇筑。梁板的浇筑顺序为先梁后板，每层的浇筑层厚度为50cm左右，在沉降缝端模止水带处要分两层浇筑，先浇筑止水带以下部分混凝土，填满捣实后，将止水带理顺找平，防止其出现窝气空鼓现象，然后再浇止水带以上部分、混凝土浇筑带每条宽度为2m，每条混凝土接茬时间不超过40min。
(3) 加强板梁相交部位及中间立柱节点的混凝土入模及振捣控制。梁部位可从其侧面插入振捣，对钢筋密集的节点可使用φ3.5cm的细振捣棒振捣，在梁与板结合部位还要采取二次振捣措施，防止由于截面变化和混凝土收缩引起裂缝。使用振捣棒要快插慢拔，每处振捣时间不少于30s，振捣点梅花状布置，每点的振捣范围为50cm。特别注意两条浇筑带接茬部位必须振捣、不能遗漏。振捣中严禁触碰底部地模结构及各种预埋管路。
(4) 混凝土表面的压光处理。表面成活后先用木抹子抹平，赶走多余水分，待混凝土终凝后，人能够踩上去不陷脚时再用铁抹子抹平压光。浇筑混凝土8h后，上压光机将顶部表面进行压光处理。在人工抹面成活时要在顶板混凝土上铺木板，人踩在木板上工作，其它人员不要在混凝土面上走动，以防止踩出脚印。
(5) 板梁成活后，按要求进行养护。
2.3.3混凝土养护方法
混凝土浇筑完毕，待终凝后及时养护。结构养生期不少于14d，以防止硬化期间产生干缩裂缝。
养护是大体积混凝土施工过程的关键性工作，养护的目的是保持适宜的温度和湿度，控制混凝土内外温差及降温速度，促进混凝土强度的正常发展和防止有害裂缝的产生。应根据气候条件采取控温措施，并按需要测定浇筑后的混凝土表面和内部温度，将温度控制在设计要求的范围以内。根据设计要求，温差应控制在25℃的范围内。保温是为了保持混凝土表面温度不至过快散失，减小混凝土表面的温度梯度，防止产生表面裂缝，亦可充分发挥混凝土的潜力和材料的松弛性。使混凝土的平均总温差所产生的拉应力小于混凝土的抗拉强度，防止产生贯穿裂缝。保温的作用是使尚在混凝土强度发展阶段，潮湿的条件可防止混凝土表面脱水而产生干缩裂缝，亦可使水泥的水化顺利进行，提高混凝土的极限拉伸强度。对大体积混凝土面，一般在混凝土表面抹平后应立即覆盖一层塑料薄膜，对混凝土进行保湿养护，以防止水分蒸发过快产生干缩缝。
本工程混凝土养护主要有以下几种方法：
①覆盖浇水养护方法
主要用于结构层板的养护，利用平均气温高于＋5℃的自然条件，用适当的材料对混凝土表面加以覆盖并浇水，使混凝土在一定的时间内保持水泥水化作用所需要的适当温度和湿度条件。覆盖浇水养护应符合下列规定：
a．覆盖浇水养护应在混凝土浇筑完毕后的12h内进行。
b．混凝土的浇水养护时间，对掺用缓凝型外加剂、矿物掺合料或有抗渗性要求的混凝土，不得少于14d。
c．浇水次数应根据能保持混凝土处于湿润的状态来决定。
d．混凝土的养护用水宜与拌制水相同。
e．当日平均气温低于5℃时，不得浇水。大面积结构可采用蓄水养护。
②薄膜养生液养护
主要用于结构边墙的养护，混凝土的表面不便浇水或使用塑料薄膜布养护时，可采用涂刷薄膜养生液，防止混凝土内部水分蒸发的方法进行养护。薄膜养生液养护是将可成膜的溶液喷洒在混凝土表面上，溶液挥发后在混凝土表面凝结成一层薄膜，使混凝土表面与空气隔绝，封闭混凝土中的水分不再被蒸发，而完成水化作用。
③薄膜布养护
作为结构层板和边墙的辅助养护措施，在有条件的情况下，可采用不透水、气的薄膜布（如塑料薄膜布）养护。用薄膜布把混凝土表面敞露的部分全部严密地覆盖起来，保证混凝土在不失水的情况下得到充足的养护。这种养护方法的优点是不必浇水，操作方便，能重复使用，能提高混凝土的早期强度，加速模具的周转。
2.3.4 特殊部位和特殊气侯条件下的施工措施
(1)炎热天气浇筑混凝土时，宜采用遮盖、洒水、拌冰屑等降低混凝土原材料温度的措施，混凝土入模温度宜控制在30℃以下。混凝土浇筑后，应及时进行保湿保温养护；条件许可时，应避开高温时段浇筑混凝土。
(2)冬期浇筑混凝土，宜采用热水拌和、加热骨料等提高混凝土原材料温度的措施，混凝土入模温度不宜低于5℃。混凝土浇筑后，应及时进行保湿保温养护。
(3)大风天气浇筑混凝土，在作业面应采取挡风措施，并增加混凝土表面的抹压次数，及时覆盖塑料薄膜和保温材料。
(4) 雨雪天不宜露天浇筑混凝土，当需施工时，应采取确保混凝土质量的措施。浇筑过程中突遇大雨或大雪天气时，应及时在结构合理部位留置施工缝，并应尽快中止混凝土浇筑；对已浇筑还未硬化的混凝土应立即进行覆盖，严禁雨水直接冲刷新浇筑的混凝土。
2.4大体积混凝土防裂措施
2.4.1降低水泥水化热
1.选用低水化热的水泥品种配制混凝土。
2.充分利用混凝土的后期强度，减少每立方米混凝土中水泥用量。
3.使用粗骨料，尽量选用粒径较大、级配良好的粗细骨料；控制砂石含泥量。
4.必要时在混凝土内部预埋冷却水管，引入循环冷却水，强制降低混凝土水化热温度。
2.4.2降低混凝土温度差
选择较适宜的气温浇筑大体积混凝土，尽量避开炎热天气浇筑混凝土。夏季可采用低温水或冰水搅拌混凝土，可对骨料喷冷水雾或冷气进行预冷，或对骨料进行覆盖或设置遮阳装置避免日光直晒，以降低混凝土拌合物的入模温度。
2.4.3加强施工中的温度控制
1.在混凝土浇筑之后，做好混凝土的保温保湿养护，缓缓降温，充分发挥徐变特性，减低温度应力，夏季应注意避免曝晒，注意保湿，冬期应采取措施保温覆盖，以免发生急剧的温度梯度发生。
2.加强测温和温度监测与管理，采取信息化控制，随时控制混凝土内的温度变化，内外温差控制在25度以内，基面温差和基底面温差均控制在20度以内，及时调整保温及养护措施，使混凝土的温度梯度和湿度不至过大，以有效控制有害裂缝的出现。
2.4.4提高混凝土的极限拉伸强度
1.选择良好级配的粗骨料，严格控制其含泥量，加强混凝土的振捣，提高混凝土密实度和抗拉强度，减小收缩变形，保证施工质量。
2.采取二次投料法，二次振捣法，浇筑后及时排除表面积水，加强早期养护，提高混凝土早期或相应龄期的抗拉强度和弹性模量。
2.4.5外加剂的使用
使用外加剂也是控制温度裂缝的重要措施之一，许多外加剂都有缓凝、增加和易性、改善塑性的功能，外加剂的正确合理使用，比单纯地靠改善外部条件，可能会更加简捷、经济。
1.水灰比是影响混凝土收缩的重要因素，使用减水防裂剂可使混凝土用水量减少25%。
2.水泥用量也是混凝土收缩率的重要因素，掺加减水防裂剂的混凝土在保持混凝土强度的条件下可减少15%的水泥用量，其体积用增加骨料用量来补充。
3.减水防裂剂可以改善水泥浆的稠度，减少混凝土泌水，减少沉缩变形。提高水泥浆与骨料的黏结力，提高混凝土的抗裂性能。
4.混凝土在收缩时受到约束产生拉应力，当拉应力大于混凝土抗拉强度时裂缝就会产生。网状纤维外加剂可有效地提高混凝土抗拉强度，大幅提高混凝土的抗裂性能。
5.掺加外加剂可使混凝土密实性好，可有效地提高混凝土的抗碳化性，减少碳化收缩。
6.掺减水防裂剂后混凝土缓凝时间适当，在有效防止水泥迅速水化放热基础上，避免因水泥长期不凝而带来的塑性收缩增加。
7.掺外加剂混凝土和易性好，表面易抹平，形成微膜，减少水分蒸发，减少干燥收缩。
3 结论
通过对于家堡站交通枢纽大体积混凝土施工实践，采取有效的大体积混凝土温度控制措施和混凝土施工方法，避免了大体积混凝土裂缝的产生，同时混凝土强度、防水性能均满足了设计要求，证明了于家堡站交通枢纽大体积混凝土施工技术有效。
参考文献：
[1]汪绍洪 [大体积混凝土温度裂缝控制综合措施]，《山西建筑》 2006年01期。
[2]张峰[西北桥商住楼大体积底板混凝土施工中的温度控制]，《建筑技术开发》2006年03期。
论文作者:胡智纲
论文发表刊物:《基层建设》2017年3期
论文发表时间:2017/5/2
标签：混凝土论文; 测温论文; 温度论文; 体积论文; 裂缝论文; 水化论文; 骨料论文; 《基层建设》2017年3期论文;