林 琦

沈陽(yáng)市環(huán)境信息中心（沈陽(yáng) 110011）

金樺大橋位于樺甸市南部，是金樺路規(guī)劃南延伸跨越內(nèi)河與河南森林公園相連接的紐帶。本橋與河道交角90°，橋梁全長(zhǎng)226.04 m。上部結(jié)構(gòu)采用11孔20 m預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土箱梁，下部結(jié)構(gòu)采用柱式墩臺(tái)、鉆孔灌注樁基礎(chǔ)。承臺(tái)、主梁采用50號(hào)混凝土，實(shí)體最小厚度達(dá)到2 m，為典型的大體積混凝土工程。由于該部位為全橋受力關(guān)鍵部位，要求混凝土澆注一次完成，且工期為夏初，混凝土表面溫差大，施工困難。

1 施工前期準(zhǔn)備

1.1 混凝土配合比確定

在橋梁設(shè)計(jì)完成后，我們與施工單位共同開始考慮配合比。由對(duì)裂縫成因的分析可知，控制裂縫首先要降低水化熱，由于本次混凝土等級(jí)達(dá)到C50，屬于高等級(jí)強(qiáng)度混凝土，怎樣降低水化熱給我們的工作制造了很大的困難。水泥只能選擇標(biāo)號(hào)很高的品種，并且為了保證強(qiáng)度必須以28天養(yǎng)生強(qiáng)度作為設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。

1.2 材料選擇

⑴水泥 由于本工程要最大限度的降低混凝土中水泥水化熱的原則，所以水泥選擇為 P.S 52.5水泥。

⑵細(xì)骨料 本工程采用二區(qū)中砂，選用中砂可以起到減少水泥用量的目的。

⑶粗骨料 在泵送條件下，選用粒徑 5～25 mm連續(xù)級(jí)配石子，以減少混凝土收縮變形。

⑷含泥量 在大體積混凝土中，粗細(xì)骨料的含泥量是關(guān)鍵問(wèn)題，若骨料中含泥量偏多，不僅增加了混凝土的收縮變形，又嚴(yán)重降低了混凝土的抗拉強(qiáng)度，對(duì)抗裂的危害性很大。因此骨料必須現(xiàn)場(chǎng)取樣實(shí)測(cè)，本工程石子含泥量控制在1%以內(nèi)，砂的含泥量控制在2%以內(nèi)。

⑸摻合料 為了減少水泥用量，降低水化熱并提高和易性，本工程采用添加粉煤灰技術(shù)。我們把部分水泥用一級(jí)粉煤灰代替，摻入粉煤灰主要有以下作用，①由于粉煤灰中含有大量的硅、鋁氧化物，其中二氧化硅含量40%～60%，三氧化二鋁含量17%～35%，這些硅鋁氧化物能夠與水泥的水化產(chǎn)物進(jìn)行二次反應(yīng)，是其活性的來(lái)源，可以取代部分水泥，從而減少水泥用量，降低混凝土的熱脹；②由于粉煤灰顆粒較細(xì)，能夠參加二次反應(yīng)的界面相應(yīng)增加，在混凝土中分散更加均勻；③粉煤灰的火山灰反應(yīng)進(jìn)一步改善了混凝土內(nèi)部的孔結(jié)構(gòu)，使混凝土中總的孔隙率降低，孔結(jié)構(gòu)進(jìn)一步的細(xì)化，分布更加合理，使硬化后的混凝土更加致密，相應(yīng)收縮值也減少。

在工程中我們根據(jù)具體情況確定粉煤灰的摻量，使28天強(qiáng)度基本能接近混凝土標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度值。

⑹外加劑 加入外加劑后能減小混凝土收縮開裂的機(jī)會(huì)，本工程中決定采用外加 UEA（低堿混凝土膨脹劑）技術(shù)，在混凝土中添加占水泥總量約10%的UEA。試驗(yàn)表明在混凝土添加了UEA之后，混凝土內(nèi)部產(chǎn)生的膨脹應(yīng)力可以抵消一部分混凝土的收縮應(yīng)力，這樣相應(yīng)地提高了混凝土抗裂強(qiáng)度。

⑺纖維 本工程混凝土中添加了聚丙烯纖維，提高了混凝土的抗裂性能。

施工配合比確定：每立方混凝土用量為P.S 52.5水泥 471kg，水 170kg，砂 651kg，連續(xù)級(jí)配碎石 1062kg，粉煤灰 96kg，UEA47.1kg，纖維0.9kg。

1.3 混凝土溫度計(jì)算及分析

由對(duì)混凝土裂縫分析可知，控制溫度差異也是控制裂縫產(chǎn)生的重要措施：

(1)水化熱散失（不考慮人工降溫）的情況下混凝土中心溫度應(yīng)按下式推算。

式中

Tr(t)——齡期t的混凝土中心溫度

Tj——混凝土澆筑時(shí)入模溫度

K——考慮水化熱散失的散失系數(shù)

m——澆注溫度變化系數(shù)

t——齡期

W1——水泥用量（每平方米混凝土）

Q1——水泥水化熱量（每千克）

W2——外加劑用量（每平方米混凝土）

Q2——每千克外加劑水化熱量

C——混凝土熱比

p——混凝土容重

本工程按照澆注后第五天計(jì)算，混凝土中心溫度95℃。

(2)混凝土表面溫度可按下式推算。

式（2）中

Tb(t)——混凝土表面溫度

Tq(t)——大氣平均溫度

Tmax(t)——混凝土中心最高溫度

H ——混凝土計(jì)算厚度

h’ —v 混凝土的虛厚度

本工程計(jì)算表面溫度為67.7℃。

混凝土因溫度不均勻和收縮產(chǎn)生的拉應(yīng)力可按如下經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算：

式（3）中

E1——混凝土的t齡期的彈性模量

α——混凝土的膨脹系數(shù)

μ——混凝土的泊松比

Sh(t)——混凝土的徐變影響松弛系數(shù)

Rk——混凝土外部約束系數(shù)

本工程計(jì)算的混凝土內(nèi)外溫差達(dá)到27.3℃，低于國(guó)內(nèi)規(guī)范推薦的不致產(chǎn)生裂縫的最大內(nèi)外溫差值（國(guó)內(nèi)值為25℃），且混凝土內(nèi)部最大拉應(yīng)力大于C50混凝土強(qiáng)度設(shè)計(jì)要求。

由計(jì)算結(jié)果可以知道，大體積混凝土必須采用針對(duì)的、有效的質(zhì)量控制措施。在施工中不采取控制措施或控制措施不利，均有可能造成嚴(yán)重的質(zhì)量問(wèn)題。

2 施工實(shí)施

本工程中混凝土工程具有強(qiáng)度高（混凝土強(qiáng)度等級(jí)為 C50）、高溫差下澆筑，施工難度大。在施工前采取了優(yōu)化施工配合比，在施工中降低混凝土入模溫度、降低混凝土內(nèi)部溫度、控制混凝土表面溫度減少溫差、加強(qiáng)養(yǎng)生工作和溫度監(jiān)控等措施。

2.1 混凝土原材料

在金樺大橋混凝土施工中所使用的粗、細(xì)骨料，嚴(yán)格按照配合比要求選擇。為確保粗骨料含泥量達(dá)標(biāo)，進(jìn)場(chǎng)后的粗骨料用水進(jìn)行了徹底沖洗，并做了含泥量對(duì)比實(shí)驗(yàn)。在生產(chǎn)混凝土前對(duì)所用砂石的含水量進(jìn)行了測(cè)定，并將砂石含水從用水量中扣除。

2.2 控制入模溫度

由于施工期間正值盛夏，且澆筑時(shí)間達(dá)24 h以上，為了降低混凝土的入模溫度，在澆注中采取下列措施：對(duì)原材料進(jìn)行防曬覆蓋；在日曬最強(qiáng)的幾個(gè)小時(shí)對(duì)石料進(jìn)行灑水降溫；拌和場(chǎng)的設(shè)施都采取措施遮陽(yáng)；在拌和水中加入冰降低拌和水溫度，拌和用水溫度控制在25℃以內(nèi)。

采取了上述措施后，混凝土入模溫度可控制在有效范圍內(nèi)，防止了水分過(guò)快散失、降低了混凝土的初始溫度。

2.3 澆筑

⑴混凝土澆注過(guò)程質(zhì)量控制

在澆注過(guò)程中確定要進(jìn)行振搗后方可密實(shí)，各層振搗時(shí)間保持均勻一致，當(dāng)表面泛漿時(shí)為宜，間距盡量保持均勻，保持振搗力波及范圍重疊二分之一。澆注完畢后，表面壓實(shí)、抹平，以防止表面裂縫，并且保證上層混凝土在下層初凝前結(jié)合緊密，避免縱向施工縫、提高結(jié)構(gòu)整體性和抗剪性能。

⑵澆注時(shí)間控制

在施工過(guò)程中盡量避開在太陽(yáng)輻射較高的時(shí)間澆注，由于工程需要在夏季施工，澆注安排在夜間進(jìn)行。

(3)混凝土拆模時(shí)間控制

在以往施工中，為了提高模板的周轉(zhuǎn)率，往往要求新澆筑的混凝土盡早拆模。在本工程中，當(dāng)擬訂對(duì)模板進(jìn)行拆除時(shí)發(fā)現(xiàn)混我們延續(xù)了拆除時(shí)間。

根據(jù)混凝土在實(shí)際溫度養(yǎng)護(hù)的條件下，強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的 75%時(shí)，混凝土中心與表面最低溫度控制在30 ℃以內(nèi)時(shí)，對(duì)模板進(jìn)行拆除，并且在拆除模板后在表面覆蓋保溫材料，保持了溫差在9 ℃以內(nèi)，避免了裂縫產(chǎn)生。

2.4 養(yǎng)護(hù)

大體積混凝土的養(yǎng)護(hù)，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。 溫度控制就是對(duì)混凝土的澆筑溫度和混凝土內(nèi)部的最高溫度進(jìn)行人為的控制。

本工程中的養(yǎng)生措施主要采取內(nèi)部降溫措施。

在混凝土中敷設(shè)水管，利用循環(huán)水冷卻實(shí)現(xiàn)。在施工中，我們?cè)诨炷林幸钥v向0.5 m、橫向0.8 m間距敷設(shè)1000 m左右的冷卻水循環(huán)管道，在冷卻循環(huán)同時(shí)，進(jìn)行不間斷檢測(cè)，保證溫度差值在30 ℃內(nèi)。

混凝土澆注完成后進(jìn)行表面修整，修整采用粗抹面，將混凝土表面的浮漿刮凈，使混凝土表面盡量粗糙。此方法是借鑒國(guó)外某些工程在大體積混凝土表面設(shè)置緩沖槽做法的原理。事實(shí)證明采用粗抹面的混凝土表面未出現(xiàn)任何裂縫。

1.5 溫度控制

在工程中為了全面反映混凝土的熱工作狀態(tài)，我們?cè)诨炷羶?nèi)部設(shè)置了20個(gè)典型溫度觀測(cè)點(diǎn)，這些觀測(cè)點(diǎn)反映了混凝土內(nèi)部溫度變化情況。在施工中，我們利用該檢測(cè)設(shè)備對(duì)混凝土的入模、表面、內(nèi)部溫度，大氣溫度，內(nèi)部循環(huán)水溫度，表面養(yǎng)生水溫度等進(jìn)行了24 h不間斷監(jiān)測(cè)。

監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)顯示混凝土內(nèi)部最高溫度達(dá)到88.3 ℃，內(nèi)外最大溫差為28.9 ℃。與前期計(jì)算接近，證明了熱工作計(jì)算數(shù)據(jù)對(duì)施工有指導(dǎo)意義。

在本工程中溫度高峰時(shí)冷卻循環(huán)水經(jīng)過(guò)在混凝土內(nèi)部的循環(huán)，自身大約升溫10 ℃左右。在養(yǎng)生過(guò)程中我們也進(jìn)行了停水實(shí)驗(yàn)。當(dāng)混凝土已度過(guò)升溫危險(xiǎn)期后，我們停止了冷卻水循環(huán)，并檢測(cè)混凝土內(nèi)部溫度，在停水30 min后內(nèi)部個(gè)測(cè)點(diǎn)普遍升溫2~5 ℃，而表面溫度基本不變。試驗(yàn)證明，冷卻水降溫是控制內(nèi)部溫度的最佳措施之一。

3 結(jié)語(yǔ)

樺甸市金樺大橋克服了重重困難，最終成功建成。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)檢查，未發(fā)現(xiàn)溫度變形裂縫。實(shí)踐證明，本工程在優(yōu)化配合比設(shè)計(jì)，改善施工工藝，提高施工質(zhì)量，做好溫度監(jiān)測(cè)工作及加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)等方面采取的有效技術(shù)措施，以及堅(jiān)持嚴(yán)謹(jǐn)?shù)氖┕そM織管理，完全可以控制大體積混凝土溫度裂縫和施工裂縫的發(fā)生，達(dá)到良好的自防水抗?jié)B效果。通過(guò)本工程的實(shí)踐證明，無(wú)論任何類型的大體積混凝土施工，只要通過(guò)科學(xué)的分析計(jì)算，制定相對(duì)的技術(shù)措施，經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的施工管理驗(yàn)收，完全可以達(dá)到相應(yīng)的工程質(zhì)量。