摘要：文章通過(guò)介紹高架橋工程大體積現(xiàn)澆箱梁混凝土的施工方法。著重探討了防止大體積混凝土現(xiàn)澆箱粱裂縫的施工措施。

關(guān)鍵詞：大體積；現(xiàn)澆箱梁；混凝土；裂縫；防治

中國(guó)分類號(hào)：U445.57 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1000-8136(2009)23-0045-02

公路工程國(guó)內(nèi)招標(biāo)文件范本規(guī)定：混凝土結(jié)構(gòu)物中實(shí)體最小尺寸大于或等于1 m的部位所使用的混凝土，稱為大體積混凝土。它的主要特點(diǎn)是體積大，其表面系數(shù)較小，水泥水化熱釋放較集中，內(nèi)部升溫較快。混凝土內(nèi)外溫差較大時(shí)，會(huì)使混凝土產(chǎn)生溫度裂縫，影響結(jié)構(gòu)安全和正常使用。大體積混凝土的施工技術(shù)要求較高，特別在施工中要防止混凝土因水泥水化熱引起的溫度差產(chǎn)生溫度應(yīng)力裂縫。因此需要從材料選擇、技術(shù)措施等有關(guān)環(huán)節(jié)做好充分的準(zhǔn)備工作。本文以大體積現(xiàn)澆箱梁混凝土項(xiàng)目為例，論述裂縫產(chǎn)生的原因及其防治措施。

1 工程概況

本工程主橋標(biāo)準(zhǔn)采用大懸臂預(yù)應(yīng)力砼寬幔箱梁，單箱三室界面，梁高2.3 m，等高度梁。箱梁頂板寬度24.8 m，底板寬度15.5 m，懸臂長(zhǎng)度3.65 m。

2 產(chǎn)生裂縫的主要原因

2.1 水泥水化熱

水泥在水化過(guò)程中要釋放出一定的熱量，而大體積混凝土結(jié)構(gòu)斷面較厚，表面系數(shù)相對(duì)較小，所以水泥發(fā)生的熱量聚集在結(jié)構(gòu)內(nèi)部不易散失。這樣，混凝土內(nèi)部的水化熱無(wú)法及時(shí)散發(fā)出去，以至于越積越高，使內(nèi)外溫差增大。單位時(shí)間混凝土釋放的水泥水化熱，與混凝土單位體積中水泥用置和水泥品種有關(guān)，并隨混凝土的齡期而增長(zhǎng)。由于混凝土結(jié)構(gòu)表面可以自然散熱，實(shí)際上內(nèi)部的最高溫度，多數(shù)發(fā)生在澆筑后的最初3～5天。

2.2 外界氣溫變化

大體積混凝土在施工階段，它的澆筑溫度隨著外界氣溫變化而變化。特別是氣溫驟降，會(huì)大大增加內(nèi)外層混凝土溫差。所以應(yīng)采取溫度控制措施，以防止混凝土內(nèi)外溫差引起的溫度應(yīng)力。

2.8 混凝土的收縮

混凝土收縮的主要原因是內(nèi)部水蒸發(fā)引起混凝土收縮。干濕交替會(huì)引起混凝土體積的交替變化，這對(duì)混凝土是很不利的。

3 澆筑前的準(zhǔn)備工作

為了很好地防止大體積現(xiàn)澆箱梁混凝土產(chǎn)生裂縫，本駐地辦在施工前，專門召開了大體積砼施工專題會(huì)議，詳細(xì)闡述了影響混凝土收縮，主要是水泥品種、外加劑和摻合料的選擇、混凝土配合比設(shè)計(jì)以及施工工藝(特別是養(yǎng)護(hù)措施)等需注意的事項(xiàng)。

3.1 材料選擇

本工程采用商品混凝土澆筑，對(duì)主要材料要求如下：

(1)水泥：由于普通水泥水化熱較高，應(yīng)選用水化熱低、凝結(jié)時(shí)間長(zhǎng)的水泥，優(yōu)先選用大壩水泥、礦渣硅酸鹽水泥、粉煤灰硅酸鹽水泥、火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥。但由于本工程地處市區(qū)，只能采用商品混凝土，因各拌和站均使用山水水泥。所以只能使用山水集團(tuán)生產(chǎn)的“東岳”牌P.O42.5散裝水泥，通過(guò)摻加礦渣以改善混凝土的性能。

(2)粗骨料：應(yīng)選用粒徑較大、級(jí)配良好的石子配制的混凝土，和易性較好，抗壓強(qiáng)度較高，同時(shí)可以減少用水量及水泥用量，從而使水泥水化熱減少。降低混凝土溫升。本工程采用章丘海瑞石料廠生產(chǎn)的碎石，粒徑5mm～10mm和10mm～20mm組成的級(jí)配碎石，含泥量不大于1％。

(3)細(xì)骨料：對(duì)于大體積混凝土，最好采用粗砂，因?yàn)槠淇紫堵市?，總表面積小，這樣混凝土的用水量和水泥用量就可以減少，水化熱就低，裂縫就減少，另一方面，要控制砂的含泥量。含泥量越大，收縮變形就越大，裂縫就越嚴(yán)重。因此，細(xì)骨料盡量用干凈的粗砂。三合同采用泰安大汶河產(chǎn)粗砂，含泥量為1.2％，遠(yuǎn)小于規(guī)范要求的3％。

(4)外加劑NC-F2：可降低水化熱峰值。對(duì)混凝土收縮有補(bǔ)償功能，且可提高混凝土的抗裂性。

(5)礦渣：本工程設(shè)計(jì)文件要求摻加粉煤灰必須采用I級(jí)。但當(dāng)?shù)剡m宜的料源較少，故三合同采用濟(jì)鋼產(chǎn)磨細(xì)粒化高爐礦渣。由于其改善了混凝土結(jié)構(gòu)中“水泥水化產(chǎn)物(或二次水化產(chǎn)物)之間的空隙”的薄弱環(huán)節(jié)(或部位)，混凝土的各種性能(拌和物性能、力學(xué)性能和長(zhǎng)期耐久性能等)自然能夠得以改善。摻加磨細(xì)的礦渣粉，可大幅降低水泥用量，同時(shí)可推遲水化熱熱峰的出現(xiàn)時(shí)間，提高混凝土的抗?jié)B性、抗凍性、抗裂性、耐腐蝕性，并可延長(zhǎng)混凝土的使用壽命。

第三合同段所用泵送混凝土配合比見表1。

注：四合同所用礦渣為魯潤(rùn)S95型，外加劑為淄博華偉NOF-2B型。

3.2 混凝土的拌制

(1)采用攪拌站供應(yīng)的商品混凝土，駐地辦、項(xiàng)目部、混凝土攪拌站要提前做好混凝土試配。

(2)混凝土配合比應(yīng)按試配確定。施工配合比要按試配結(jié)果、開盤前砂石含水量進(jìn)行調(diào)整，以保證混凝土的工作性能。

(3)在混凝土拌制過(guò)程中，要嚴(yán)格控制原材料計(jì)量準(zhǔn)確。同時(shí)嚴(yán)格控制混凝土出機(jī)塌落度。

(4)要嚴(yán)格控制混凝土的人模溫度。拌和混凝土用水，第一，盡量采用地下水。其水溫較低；第二，送冷風(fēng)對(duì)拌和物進(jìn)行冷卻；第三，加冰拌和。一般使新拌混凝土的溫度控制在6℃左右；第四，混凝土澆筑時(shí)選擇在溫度較低的陰天或小雨天進(jìn)行，以降低混凝土的人模溫度。

4 澆筑時(shí)采取的措施

澆筑方案，除應(yīng)滿足每一處混凝土在初凝以前就被上一層新混凝土覆蓋并搗實(shí)完畢外，還應(yīng)考慮結(jié)構(gòu)大小、鋼筋疏密、預(yù)埋管道、混凝土供應(yīng)情況以及水化熱等因素的影響，本工程混凝土澆筑重點(diǎn)控制如下：

(1)準(zhǔn)備好充足的備用機(jī)械：在進(jìn)行準(zhǔn)備工作檢查時(shí)。駐地辦對(duì)備用機(jī)械每次要進(jìn)行檢查，必須存放現(xiàn)場(chǎng)，或有規(guī)定時(shí)間到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)的能力。

(2)混凝土采用商品混凝土，用混凝土運(yùn)輸車運(yùn)到現(xiàn)場(chǎng)，每聯(lián)采用2臺(tái)混凝土輸送泵送筑。

(3)混凝土澆筑時(shí)應(yīng)采用“分區(qū)定點(diǎn)、一個(gè)坡度、循序推進(jìn)、一次到頂”的澆筑工藝。根據(jù)泵車布料桿的長(zhǎng)度，劃定澆筑區(qū)域，每臺(tái)泵車負(fù)責(zé)本區(qū)域混凝土澆筑。澆筑時(shí)先在一個(gè)部位進(jìn)行，直至達(dá)到?jīng)]計(jì)標(biāo)高，混凝土形成扇形向前流動(dòng)，然后在其坡面上連續(xù)澆筑，循序推進(jìn)。這種澆筑方法能較好地適應(yīng)泵送工藝，使每車混凝土都澆筑在前一車混凝土形成的坡面上，確保每層混凝土之間的澆筑間歇時(shí)間不超過(guò)規(guī)定的時(shí)間。同時(shí)，可解決頻繁移動(dòng)泵管的問(wèn)題，便于澆筑完的部位進(jìn)行覆蓋和保溫。

(4)混凝土澆筑時(shí)在每臺(tái)泵車的出灰口處配置1～2臺(tái)振搗器。因?yàn)榛炷恋奶涠缺容^大，在1.5m厚的底板內(nèi)可斜向流淌1 m遠(yuǎn)左右，2臺(tái)振搗器主要負(fù)責(zé)下部斜坡流淌處振搗密實(shí)，另外2～4臺(tái)振搗器主要負(fù)責(zé)頂部混凝土振搗。

(5)由于混凝土坍落度比較大，會(huì)在表面鋼筋下部產(chǎn)生水分?；蛟诒韺愉摻钌喜康幕炷廉a(chǎn)生細(xì)小裂縫。為了防止出現(xiàn)這種裂縫。在混凝土初凝前和混凝土預(yù)沉后采取二次抹面壓實(shí)措施。

5 養(yǎng)護(hù)階段注意事項(xiàng)

大體積混凝土的裂縫，特別是表面裂縫，主要是由于內(nèi)外溫差過(guò)大產(chǎn)生的。澆筑后，水泥水化熱使混凝土溫度升高，表面易散熱溫度較低，內(nèi)部不易散熱溫度較高，表面相對(duì)收縮內(nèi)部膨脹。表面收縮受內(nèi)部約束產(chǎn)生拉應(yīng)力。通常這種拉應(yīng)力較小，不至于超過(guò)混凝土抗拉強(qiáng)度而產(chǎn)生裂縫。但由于混凝土外部受太陽(yáng)曝曬、雨水、冷空氣等的襲擊，也會(huì)使表面升降溫差較大從而產(chǎn)生裂縫。因此，養(yǎng)護(hù)是防止混凝土開裂的關(guān)鍵?；炷翝仓戤吅蟊仨毤訌?qiáng)保濕。保濕養(yǎng)護(hù)，延緩降溫速率。以降低內(nèi)外溫差。養(yǎng)護(hù)期間要加強(qiáng)施工中的溫度監(jiān)測(cè)和管理，及時(shí)調(diào)整保溫及養(yǎng)護(hù)措施。

大體積混凝土養(yǎng)護(hù)時(shí)要注意溫度控制。不僅要滿足強(qiáng)度增長(zhǎng)的需要，還應(yīng)通過(guò)人工的溫度控制，防止因溫度變形引起混凝土的開裂。

混凝土養(yǎng)護(hù)階段的溫度控制應(yīng)遵循以下幾點(diǎn)：

(1)混凝土的中心溫度與表面溫度之間、混凝土表面溫度與室外最低氣溫之間的差值均應(yīng)小于20℃；當(dāng)結(jié)構(gòu)混凝土具有足夠的抗裂能力時(shí)，不大于25℃～30℃。

(2)新澆筑的混凝土水化速度比較快，先蓋上塑料薄膜后再進(jìn)行用毛氈保溫養(yǎng)護(hù)，防止混凝土表面因脫水而產(chǎn)生干縮裂縫，同時(shí)可避免毛氈因吸水受潮而降低保溫性能。

(3)混凝土拆模時(shí)，混凝土的溫差不超過(guò)20℃。其溫差應(yīng)包括表面溫度、中心溫度和外界氣溫之間的溫差。

6 總結(jié)

總之，大體積混凝土的裂縫是目前學(xué)者和工程界關(guān)注的一個(gè)重要問(wèn)題。通過(guò)以上分析可知。大體積混凝土的材料型裂縫主要是由溫度應(yīng)力和混凝土的收縮引起的，所以在濟(jì)南二環(huán)東路高架橋工程的施工過(guò)程中要精心選擇原材料，并在施工中采用合理的方法，有效地防止裂縫的發(fā)生，達(dá)到山東省交通廳提出的“三高一典范”的總體目標(biāo)。