■ 王增社 但唐進(jìn)

1 工程概況

京滬高速鐵路濟(jì)南黃河特大橋位于濟(jì)南市區(qū)西外環(huán)邊，主橋橋墩處于黃河主河道里，主橋設(shè)計(jì)為京滬高速鐵路二車道和太青鐵路二車道。橋墩承臺(tái)為長(zhǎng)方體，承臺(tái)平面尺寸為34 m×13 m，高度為5 m，承臺(tái)需要混凝土量為2 210 m3?；炷劣昧看?，若大體積承臺(tái)施工和養(yǎng)護(hù)不當(dāng)，會(huì)造成承臺(tái)混凝土內(nèi)外溫差過(guò)高，產(chǎn)生溫度裂縫，易引起質(zhì)量事故。

2 施工準(zhǔn)備工作

大體積混凝土施工技術(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)做好充分準(zhǔn)備，才能保證大體積混凝土順利施工。

2.1 材料選擇

2.1.1 水泥

普通水泥水化熱較高，特別是應(yīng)用到大體積混凝土中，大量水泥水化熱不易散發(fā)，混凝土芯部溫度過(guò)高，與混凝土表面產(chǎn)生較大溫差，使混凝土內(nèi)部產(chǎn)生壓應(yīng)力，表面產(chǎn)生拉應(yīng)力。當(dāng)表面拉應(yīng)力超過(guò)早期混凝土抗拉強(qiáng)度時(shí)就會(huì)產(chǎn)生溫度裂縫。因此，確定采用水化熱較低的硅酸鹽水泥，標(biāo)號(hào)為P·O42.5，并通過(guò)摻加合適的外加劑改善混凝土性能，提高混凝土的抗?jié)B能力。水泥的各項(xiàng)檢測(cè)指標(biāo)見(jiàn)表1。

2.1.2 細(xì)骨料

采用中砂，平均粒徑大于0.5 mm，含泥量不大于5%。選用平均粒徑較大的中、粗砂拌制的混凝土比采用細(xì)砂拌制的混凝土可減少約10%的用水量，同時(shí)相應(yīng)減少水泥用量，使水泥水化熱減少，降低混凝土溫升，并可減少混凝土收縮。中砂的各項(xiàng)檢測(cè)指標(biāo)見(jiàn)表2。

2.1.3 粗骨料

采用碎石，粒徑5～31.5 mm，含泥量不大于1%。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，減少水泥水化熱，降低混凝土溫升。碎石的各項(xiàng)檢測(cè)指標(biāo)見(jiàn)表3。

表1 水泥的各項(xiàng)檢測(cè)指標(biāo)

2.1.4 摻合料

按照規(guī)范要求，采用硅酸鹽水泥拌制大體積粉煤灰混凝土?xí)r，其粉煤灰取代水泥的最大限量為25%。粉煤灰對(duì)水化熱、改善混凝土和易性有利，但摻加粉煤灰的混凝土早期極限抗拉值均有所降低，對(duì)混凝土抗?jié)B抗裂不利，因此粉煤灰的摻量控制在10%以內(nèi)。粉煤灰的各項(xiàng)檢測(cè)指標(biāo)見(jiàn)表4，礦渣粉各項(xiàng)檢測(cè)指標(biāo)見(jiàn)表5。

2.1.5 外加劑

減水劑可降低水化熱峰值，對(duì)混凝土收縮有補(bǔ)償功能，可提高混凝土的抗裂性。同時(shí)減水劑的運(yùn)用，能改善混凝土的和易性，方便施工。減水劑的各項(xiàng)檢測(cè)指標(biāo)見(jiàn)表6。

2.2 混凝土配合比

大體積混凝土在保證混凝土強(qiáng)度及坍落度要求的前提下，應(yīng)盡量提高礦物摻合料及集料的含量，降低每立方混凝土的水泥用量。在施工條件許可范圍內(nèi)，盡可能降低用水量，從而減少水灰比，減少水泥總發(fā)熱量，以降低混凝土芯部的最高溫度。

在膠凝材料漿體組成一定時(shí)，集料體積含量越大，混凝土的收縮值越小。集料體積在68%～70%范圍內(nèi)變化時(shí)，對(duì)收縮的影響最敏感。從減少混凝土收縮的角度看，集料體積含量大于70%時(shí)，最為有利。適當(dāng)?shù)纳奥蕦?duì)混凝土裂縫控制有積極作用。混凝土的干縮隨砂率的增大而增大。過(guò)高的砂率使結(jié)構(gòu)表層容易產(chǎn)生較厚的砂漿層，對(duì)混凝土的裂縫控制不利。

采用最佳粗集料級(jí)配，避免使用粒徑分布集中、中間粒級(jí)顆粒少的粗集料。采用少量小粒級(jí)石子調(diào)整級(jí)配，使其級(jí)配曲線接近級(jí)配要求下限，且含有一定量的2.5～10 mm集料時(shí)，可在一定程度上減少混凝土的干縮。通過(guò)多次混凝土試配，確定水膠比為0.38。

混凝土含氣量為5.9%，未出現(xiàn)泌水現(xiàn)象?；炷翐胶狭蠀⒘枯^大，初始混凝土前期水化發(fā)熱量較小，有利于控制混凝土養(yǎng)護(hù)溫度，避免出現(xiàn)混凝土溫度裂縫。

3 大體積混凝土施工

根據(jù)設(shè)計(jì)要求，承臺(tái)分2次澆筑，每層澆筑2 m，同時(shí)在承臺(tái)混凝土芯部預(yù)理水管，通過(guò)冷卻水，降低混凝土芯部最高溫度。冷卻在混凝土剛澆筑完時(shí)就開(kāi)始進(jìn)行，可有效控制因混凝土內(nèi)外溫差引起的結(jié)構(gòu)物開(kāi)裂。冷卻水管可采用直徑25 mm的鋼管，按蛇形排列，水平管距1.5～3.0 m，通過(guò)立管相連接。通水流量根據(jù)混凝土內(nèi)外溫差確定，一般流量為20 L/min。

3.1 混凝土澆筑

由于混凝土量龐大，必須在澆筑前準(zhǔn)備充足的原材料，對(duì)攪拌設(shè)備和澆筑設(shè)備進(jìn)行檢查，確保澆筑順利進(jìn)行。

混凝土澆筑時(shí)應(yīng)采用全面分層澆筑方法，即在第一層全面澆筑完畢后，再回頭澆筑第二層，此時(shí)應(yīng)使第一層混凝土還未初凝，如此逐層連續(xù)澆筑，直至完工為止。這種方案適用于結(jié)構(gòu)平面尺寸不太大，施工時(shí)從短邊開(kāi)始，沿長(zhǎng)邊推進(jìn)比較合適。必要時(shí)可分成兩段，從中間向兩端或從兩端向中間同時(shí)進(jìn)行澆筑。

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涠容^大，在1.5 m厚的底板內(nèi)可斜向流淌1 m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。

由于混凝土坍落度較大，會(huì)在表面鋼筋下部產(chǎn)生水分，或在表層鋼筋上部的混凝土產(chǎn)生細(xì)小裂縫。為了防止出現(xiàn)這種裂縫，在混凝土初凝前和預(yù)沉后采取二次抹面壓實(shí)措施。

表2 中砂的各項(xiàng)檢測(cè)指標(biāo)

表3 碎石的各項(xiàng)檢測(cè)指標(biāo)

表4 粉煤灰的各項(xiàng)檢測(cè)指標(biāo) %

表5 礦渣粉各項(xiàng)檢測(cè)指標(biāo) %

表6 減水劑各項(xiàng)檢測(cè)指標(biāo)

現(xiàn)場(chǎng)按每澆筑100 m3制作1組試塊作為同條件下養(yǎng)護(hù)試件，同時(shí)記錄同條件養(yǎng)護(hù)溫度。

3.2 混凝土養(yǎng)護(hù)

混凝土澆筑時(shí)應(yīng)設(shè)專人配合預(yù)埋測(cè)溫管。測(cè)溫線應(yīng)按測(cè)溫平面布置圖進(jìn)行預(yù)埋，預(yù)埋時(shí)測(cè)溫管與鋼筋綁扎牢固，以免位移或損壞。每組測(cè)溫線有3根測(cè)溫線，在線的上段用膠帶做上標(biāo)記，便于區(qū)分深度。測(cè)溫線用塑料帶罩好，綁扎牢固，不允許測(cè)溫端頭受潮。測(cè)溫線位置用保護(hù)木框作為標(biāo)志，便于保溫后查找。3個(gè)不同高度的測(cè)點(diǎn)分別距墊層0.4、0.5、0.5 m。

混凝土溫度由專門技術(shù)人員測(cè)量，并做好記錄。

混凝土澆筑后，根據(jù)混凝土芯部溫度，可以通過(guò)冷卻管對(duì)混凝土芯部進(jìn)行降溫，將出水口的溫水用于混凝土表面的養(yǎng)護(hù)，并覆蓋一層塑料薄膜保溫。

新澆筑的混凝土水化速度較快，蓋上塑料薄膜后可進(jìn)行保溫保養(yǎng)，防止混凝土表面因脫水而產(chǎn)生干縮裂縫，同時(shí)可避免草席因吸水受潮而降低保溫性能。

通過(guò)對(duì)混凝土芯部溫度、混凝土表層溫度和環(huán)境溫度數(shù)據(jù)的分析，得出混凝土在28 d養(yǎng)護(hù)期間內(nèi)混凝土芯部溫度與混凝土表層溫度溫差<20 ℃（見(jiàn)圖1），混凝土表層溫度與環(huán)境溫差<20 ℃（見(jiàn)圖2），混凝土養(yǎng)護(hù)期間未出現(xiàn)溫差大于20 ℃情況。

通過(guò)冷卻管對(duì)混凝土芯部溫度的調(diào)節(jié)，可使混凝土能保證一定的溫度促進(jìn)水泥水化反應(yīng)，同時(shí)也控制了混凝土芯部溫度與混凝土表層溫度之差在控制的范圍之內(nèi)，保證混凝土質(zhì)量。

4 結(jié)論

澆筑完成的混凝土成品，顏色均勻，無(wú)蜂窩、麻面、狗洞等質(zhì)量通病出現(xiàn)?，F(xiàn)場(chǎng)制取混凝土抗壓試件強(qiáng)度合格。混凝土構(gòu)件經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)超聲波-回彈法檢測(cè)強(qiáng)度合格，經(jīng)仔細(xì)檢查確認(rèn)混凝土無(wú)有害裂紋產(chǎn)生。因此，大體積混凝土必須做好澆筑與養(yǎng)護(hù)，避免出現(xiàn)溫度裂紋，造成混凝土結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定。