大體積混凝土承臺施工外觀質(zhì)量及裂縫控制

解衛(wèi)江

(山西路橋集團建設有限公司，山西太原 030006)

1 工程概況

奉云高速公路B21合同段構(gòu)壁溪大橋主墩承臺為長9.5 m，寬9.5 m，高4 m的方形鋼筋混凝土承臺，承臺混凝土為C30混凝土。一個承臺混凝土方量為361 m3，屬大體積混凝土結(jié)構(gòu)，同時承臺外露，對承臺混凝土的外觀質(zhì)量也提出了較高的要求。

2 承臺施工

根據(jù)構(gòu)壁溪大橋主墩承臺體積大，承臺外露，外觀質(zhì)量要求高的特點，就如何預防混凝土開裂及混凝土外觀質(zhì)量控制，結(jié)合現(xiàn)場的實際情況，分析混凝土開裂及外觀質(zhì)量的影響因素，有針對性的采取了一系列預防、控制措施，取得了顯著的效果。

2.1 承臺混凝土裂縫形成原因及混凝土外觀質(zhì)量影響因素分析

2.1.1 承臺混凝土裂縫形成的主要原因

1)混凝土處于初凝狀態(tài)，由于氣溫、環(huán)境濕度、大風等原因，使混凝土表面水分損失大，混凝土收縮過快而形成的干縮裂縫。

2)承臺頂部混凝土施工過程中，由于混凝土的離析及過振，使承臺表面出現(xiàn)較厚的砂漿層，承臺頂面混凝土強度降低、塑性變形增大而產(chǎn)生的塑性變形裂縫。

3)水泥在水化的過程中會產(chǎn)生大量的熱量，由于承臺內(nèi)部溫度不能及時散發(fā)出去而使混凝土內(nèi)外部產(chǎn)生較大的溫差，形成溫差裂縫。

4)混凝土在強度形成過程中，混凝土表面溫度的驟變與混凝土內(nèi)部溫度產(chǎn)生較大的溫差，外部混凝土收縮時受到內(nèi)部混凝土的約束而出現(xiàn)的收縮裂縫。

5)由于施工工藝而產(chǎn)生的裂縫。

2.1.2 影響承臺混凝土外觀的主要因素

1)模板;2)混凝土配合比;3)混凝土原材料;4)混凝土澆筑工藝;5)混凝土振搗。

2.2 承臺施工及預防混凝土裂縫、保證混凝土外觀質(zhì)量控制措施

2.2.1 承臺模板

模板是保證混凝土外觀質(zhì)量的重要因素，在構(gòu)壁溪大橋承臺施工中，承臺模板采用空心墩大塊模板，使承臺表面平整，減少模板接縫對外觀質(zhì)量的影響，同時承臺模板能得到充分利用，節(jié)省模板投入。模板使用前表面進行打磨及涂脫模劑，脫模劑涂抹均勻，待脫模劑晾干后支立模板。承臺內(nèi)采用無拉桿施工，避免了承臺拉桿對混凝土外觀質(zhì)量的影響，由于承臺較大，每個承臺需要拉桿80根，重量1.26 t，使用后不能從承臺中拆除，拉桿為一次性拉桿。充分利用現(xiàn)有周轉(zhuǎn)材料，采用無拉桿施工方法，在保證混凝土外觀質(zhì)量的同時，每個承臺節(jié)省了對拉螺桿1.26 t，降低了工程成本。

2.2.2 混凝土配合比

混凝土配合比是混凝土裂縫及外觀質(zhì)量的重要影響因素，在混凝土配合比設計過程中，選用高強、低熱水泥及多家減水性能良好的高效減水劑進行試配，以保證混凝土強度，同時在混凝土中摻加粉煤灰，以達到保證混凝土強度、混凝土和易性的同時，降低混凝土的水混用量及用水量。最大限度地降低混凝土水化熱，防止混凝土因水化熱過高而使混凝土產(chǎn)生內(nèi)外溫差裂縫，使用高性能減水劑，不僅降低水泥用量，同時保證了混凝土的和易性，避免了由于混凝土的泌水而在承臺側(cè)面產(chǎn)生水流及由于承臺頂面砂漿過厚而產(chǎn)生的塑性裂縫。經(jīng)過多次試配，承臺混凝土配合比采用如下混凝土配合比設計:

水泥:重慶地維回轉(zhuǎn)窯P.32.5普通硅酸鹽水泥。

碎石:云安5 mm～31.5 mm卵碎石。

砂子:岳陽砂，細度模數(shù)2.44。

粉煤灰:重慶珞璜電廠珞璜Ⅱ級粉煤灰。

水:現(xiàn)場飲用水。

外加劑:重慶福云FLW-2A緩凝高效減水劑，摻量1%。

水灰比:0.43。

坍落度:140 mm～160 mm。

承臺混凝土配合比設計見表1。

表1 承臺混凝土配合比表

混凝土初凝時間130 min，終凝時間200 min。

2.2.3 混凝土原材料的控制

混凝土原材料包括水泥、砂、石料、粉煤灰、水及外加劑，混凝土原材料是混凝土外觀質(zhì)量的影響因素之一，在施工中，嚴格控制砂、石料的含泥量及級配，施工過程中，保持砂、石料及水泥質(zhì)量的穩(wěn)定性，使用同一廠家的水泥及同一產(chǎn)地的砂、石料。

2.2.4 混凝土施工工藝控制

1)混凝土拌和。混凝土拌和采用具有自動計量系統(tǒng)的強制式拌和機拌和，施工前根據(jù)原材料的含水量情況調(diào)整施工配合比，拌和時間不少于150 s，嚴格按投料順序，充分拌和，以保證混凝土的和易性及均勻性。

2)混凝土運輸。混凝土的運輸主要采用混凝土罐車運輸，在運輸過程中，混凝土罐慢速旋轉(zhuǎn)。采用混凝土泵車泵送入模，在泵前，混凝土在混凝土罐及混凝土泵內(nèi)充分拌和后泵送入模，以保證混凝土的均勻性及和易性，防止混凝土離析，保證混凝土外觀質(zhì)量。

3)混凝土的分層及振搗?；炷翝仓r采用水平分層進行澆筑，層厚不大于30 cm，根據(jù)拌和機及混凝土泵的性能，每層澆筑時間約60 min，澆筑時，每層澆筑時間不宜少于60 min，以便內(nèi)部混凝土水化熱擴散。為使上下層成為整體，避免形成接縫，澆筑上層混凝土時插入式振搗器應伸入下層5 cm～10 cm。混凝土振搗過程中，防止漏振及過振。

混凝土振搗用2根插入式振搗器以梅花形分布振搗，對每一振動部位，必須振動到該部位混凝土密實為止。密實的標志是混凝土停止下沉，不再冒出氣泡，表面呈現(xiàn)平坦泛漿。

4)混凝土養(yǎng)護。混凝土澆筑完后，分別用木模和鐵模進行兩次收漿抹面，收水后反復抹光壓實，并用土工布覆蓋養(yǎng)護，在承臺頂面用循環(huán)熱水養(yǎng)護，以保證混凝土表面的濕度及溫度，降低溫凝土內(nèi)外溫差，防止承臺頂面混凝土產(chǎn)生裂縫。

5)模板的拆除。大體積混凝土承臺模板拆除時間直接影響到混凝土的外觀質(zhì)量及承臺表面混凝土裂縫的產(chǎn)生，拆模時間過早不僅會出現(xiàn)混凝土粘模，使混凝土表面形成麻面，同時由于混凝土在強度形成期表面驟然降溫而形成表面混凝土收縮縫隙，而且還會增大內(nèi)外混凝土溫差，形成溫差裂縫?；炷敛鹉r間應視混凝土內(nèi)部溫度變化來確定，當混凝土內(nèi)部溫度處于下降趨勢時，可拆除模板。根據(jù)混凝土監(jiān)測情況，構(gòu)壁溪橋大體積混凝土承臺拆模時間為7 d。

2.2.5 混凝土內(nèi)外溫差控制

混凝土內(nèi)外溫差是大體積混凝土承臺產(chǎn)生開裂的主要原因，對于混凝土內(nèi)外溫差的控制是防止混凝土開裂的關鍵，結(jié)合構(gòu)壁溪大橋大體積混凝土承臺施工，簡述大體積混凝土承臺內(nèi)外溫差的控制方法及措施。

1)確定內(nèi)外溫差控制數(shù)值。

混凝土內(nèi)外溫差控制數(shù)值通過溫度控制計算確定，溫度控制是依據(jù)事先擬用的混凝土原材料、配合比及相關的物理力學參數(shù)計算混凝土的溫度分布和溫度變化，再根據(jù)計算的溫度結(jié)果計算溫度變和溫度應力的變化，確定合適的溫控標準，保證混凝土不產(chǎn)生溫度裂縫。

2)溫度控制標準。

根據(jù)溫度與應力計算結(jié)果，構(gòu)壁溪大橋承臺溫控標準如下:

a.混凝土內(nèi)外溫差不大于25℃;

b.混凝土澆筑溫度小于T+3℃(T為澆筑混凝土期間氣溫，T=21℃);

c.混凝土最高溫升不超過28℃。

3)混凝土溫控措施。

a.通過混凝土配合比設計控制，減小混凝土的水化熱，以控制混凝土的最高升溫。

b.延長混凝土拆模時間，利用冷凝循環(huán)熱水覆蓋承臺頂面，減緩承臺表面熱量的散失，以提高混凝土表面溫度、減小混凝土內(nèi)外溫差。

c.在承臺內(nèi)布設冷凝水管，通過循環(huán)水以降低混凝土內(nèi)部溫度，減小混凝土內(nèi)外溫差。

d.在承臺內(nèi)埋設溫度傳感器，對承臺內(nèi)部及混凝土表面溫度進行24 h監(jiān)測，每小時采集一次溫度數(shù)據(jù)，通過控制冷凝水管的水流來調(diào)整、控制承臺內(nèi)部溫度。

構(gòu)壁溪大橋承臺進行了14 d的溫度監(jiān)測和控制，每個承臺安裝了15個傳感器，分3層布設，C型平面分布于承臺中心、B型距承臺表側(cè)面100 cm處、A型距承臺表側(cè)面20 cm處。溫度傳感器布置圖如圖1所示。

圖1 承臺溫度傳感器布置圖（單位：cm）

e.根據(jù)混凝土溫度監(jiān)測數(shù)據(jù)向冷凝管中注入水流，以降低混凝土內(nèi)外溫差，出入冷凝管水溫差不超過15℃。

f.監(jiān)測數(shù)據(jù)見表2。

表2 溫控結(jié)果匯總表℃

由上述溫控表可以得出，混凝土第5天后，其升溫速度較其降溫速度要慢，最高溫度呈下降趨勢，因此，在7 d后，構(gòu)壁溪大橋拆除了承臺模板，同時在第10天停止了冷凝管打循環(huán)水的循環(huán)。最高升溫27.2℃，混凝土內(nèi)外最大溫差21.3℃，符合施工溫控要求。

3 大體積混凝土承臺施工注意事項

1)混凝土配合比設計時選用高強、低熱水泥，同時在混凝土中加粉煤灰等，以降低水泥用量及水灰比。

2)做好承臺開挖坑壁防護及排水措施。

3)模板、背楞有足夠的剛度，同時對拉桿強度及施工時伸長量進行計算。

4)混凝土澆筑時分層進行，嚴格控制混凝土澆筑速度，混凝土澆筑速度不宜過快。

5)混凝土澆筑完成后及時覆蓋養(yǎng)護，模板拆除后及時覆蓋，以減小混凝土內(nèi)外溫差。

6)及時采集混凝土溫測數(shù)據(jù)及注入冷凝水。

4 實施效果

構(gòu)壁橋主墩方形承臺共4個，現(xiàn)已全部完工，無裂縫產(chǎn)生，外觀質(zhì)量良好。

［1］ 張立欣，李 政.大體積混凝土承臺施工技術(shù)與質(zhì)量控制［J］.云南水力發(fā)電，2012(3):32-33.

［2］ 許明柱.大體積混凝土施工注意事項［J］.山西建筑，2010，36(16):120-121.

［3］ 駱帥伶，張連山，劉存杰.大體積混凝土溫度裂縫控制措施與工程應用［J］.山西建筑，2009，35(28):127-128.