大體積承臺混凝土裂縫控制措施

何平平

摘要：本文以孔走河特大橋主墩大體積混凝土承臺為例，通過混凝土熱工計(jì)算，來分析大體積混凝土承臺產(chǎn)生裂縫的原因及控制措施。

關(guān)鍵詞：裂縫控制；熱工計(jì)算；大體積承臺

1 概述

孔走河特大橋位于黃韓侯鐵路北塬至芝陽新建雙線段落內(nèi)，設(shè)計(jì)為無縫線路。本橋位于直線、圓曲線及緩和曲線上，主橋位于直線上，直線上線間距為5m，線路縱坡為+6‰及+5.6‰。孔跨布置為：2[10孔-32m簡支T 梁+（48+80+48）m 預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)+2孔-32m 簡支T 梁]，橋全長582.5m，最大橋高84m。本橋大體積承臺為11#和12#承臺。11#、12#主墩采用圓弧端矩形空心墩，基礎(chǔ)為15根Φ2.0m鉆孔樁，承臺為20×11.6×4m整體式承臺，設(shè)計(jì)混凝土方量為928m3。承臺體積較大，對混凝土裂縫控制要求較高，因此需制定行之有效的裂縫控制措施。

下面通過混凝土熱工計(jì)算來分析影響大體積承臺混凝土裂縫產(chǎn)生的因素，從而制定相對應(yīng)的措施來控制裂縫。既保證大體積承臺不產(chǎn)生裂縫，又節(jié)約了資源。

2 混凝土熱工計(jì)算

2.1 溫控指標(biāo)

（1）混凝土澆筑體在入模溫度基礎(chǔ)上溫升值不宜大于50℃；

（2）混凝土澆筑體的里表溫差不得大于25℃；

（3）混凝土澆筑體的降溫速率不宜大于2℃/d；

（4）混凝土澆筑體表面與大氣溫差不宜大于20℃；

2.2 混凝土施工溫度計(jì)算

混凝土澆筑后，內(nèi)部最高溫度的峰值一般出現(xiàn)在澆筑后的第7～10天，對混凝土澆筑后的內(nèi)部最高溫度與混凝土表面溫度及混凝土表面溫度與大氣溫度之差要控制在25℃內(nèi)，以免因溫差和混凝土的收縮產(chǎn)生裂縫。

（1）計(jì)算混凝土的絕熱升溫值

混凝土絕熱溫升值：

混凝土最大水化熱絕熱溫升值：

式中：

T（t）——混凝土澆注完一段時(shí)間t時(shí)，砼的絕熱溫升值（℃）；

Tmax——混凝土最大水化熱絕熱溫升值（℃）；

Q—— 每千克水泥28d的累計(jì)水化熱量，查表Q=375kJ/kg；

mc——混凝土的水泥用量308kg/m3；

C——混凝土比熱容，一般取0.96kJ/kg.K；

ρ——混凝土的質(zhì)量密度，取2400kg/m3；

t——混凝土齡期（d）；

e——常數(shù)，為2.718；

m——與水泥品比表面、澆搗時(shí)溫度有關(guān)的經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，一般取0.2～0.4；

按照以上公式可以計(jì)算出混凝土各齡期的混凝土絕熱溫升值：

T（1）=13.0 ℃，T（2）=22.6 ℃，T（3）=29.7 ℃，T（4）=35.0 ℃，T（5）=38.9 ℃，T（6）=41.8℃，T（7）=44.0 ℃，T（8）=45.6 ℃，T（9）=46.8 ℃，T（10）=47.6 ℃，T（11）=48.3 ℃，T（12）=48.8 ℃，T（13）=49.1 ℃，T（14）=49.4 ℃，T（15）=49.6 ℃，

Tmax=50.1 ℃

3 混凝土裂縫控制措施

從上述計(jì)算過程可以得出結(jié)論，影響混凝土產(chǎn)生裂縫的因素有：水泥水化熱大小、水泥的用量、混凝土入模溫度、澆筑層厚、養(yǎng)護(hù)方式等。從而我們可以制定如下相對應(yīng)措施：

（1）選用低水化熱或中水化熱的水泥品種配制混凝土，如礦渣硅酸鹽水泥、火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥、粉煤灰水泥、復(fù)合水泥等。

（2）充分利用混凝土的后期強(qiáng)度，減少每立方米混凝土中水泥用量，用其他膠凝材料代替，例如粉煤灰。

（3）使用粗骨料，盡量選用粒徑較大、級配良好的粗細(xì)骨料；控制砂石含泥量；摻加粉煤灰等摻合料或摻加相應(yīng)的減水劑、緩凝劑，改善和易性、降低水灰比，以達(dá)到減少水泥用量、降低水化熱的目的。

（4）降低混凝土入模溫度，選擇較適宜的氣溫澆筑大體積混凝土，盡量避開炎熱天氣澆筑混凝土。夏季可采用低溫水或冰水?dāng)嚢杌炷粒蓪橇蠂娎渌F或冷氣進(jìn)行預(yù)冷，或?qū)橇线M(jìn)行覆蓋或設(shè)置遮陽裝置避免日光直曬，運(yùn)輸工具如具備條件也應(yīng)搭設(shè)避陽設(shè)施，以降低混凝土拌合物的入模溫度。

（5）減少澆筑層厚，當(dāng)大體積混凝土平面尺寸過大時(shí)，可以適當(dāng)設(shè)置后澆縫，以減小外應(yīng)力和溫度應(yīng)力；同時(shí)也有利于散熱，降低混凝土的內(nèi)部溫度。

（6）在混凝土內(nèi)部預(yù)埋冷卻水管，通入循環(huán)冷卻水，強(qiáng)制降低混凝土水化熱溫度。

（7）在混凝土澆筑之后，做好混凝土的保溫保濕養(yǎng)護(hù)，緩緩降溫，充分發(fā)揮徐變特性，減低溫度應(yīng)力，夏季應(yīng)注意避免曝曬，注意保濕，冬期應(yīng)采取措施保溫覆蓋，以免發(fā)生急劇的溫度梯度發(fā)生。

4 結(jié)束語

在混凝土結(jié)構(gòu)中裂縫是絕對存在的，只是應(yīng)將其控制在符合規(guī)范要求范圍內(nèi)，以不致發(fā)展到有害裂縫。為了有效地控制有害裂縫的出現(xiàn)和發(fā)展，必須從控制混凝土的水化升溫、延緩降溫速率、減小混凝土收縮、提高混凝土的極限拉伸強(qiáng)度、改善約束條件和設(shè)計(jì)構(gòu)造等方面全面考慮，結(jié)合實(shí)際采取措施。

參考文獻(xiàn)：

[1]周永興、何兆益等編著，路橋施工計(jì)算手冊，人民交通出版社，2001.

[2]TZ203-2008，客貨共線鐵路橋梁工程施工技術(shù)指南