常玉斌，楊翔

(重慶建工市政交通有限責(zé)任公司，重慶 400021)

1 工程概況

重慶某跨江大橋?yàn)橐蛔骺?88m 的單跨懸索橋，其北側(cè)主塔基礎(chǔ)設(shè)置有兩個(gè)分離式承臺(tái)，采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，空間尺寸達(dá)到20.5m×20.5m×6.0m，為大體積混凝土。由于大體積混凝土澆筑過(guò)程水泥水化熱聚集在結(jié)構(gòu)內(nèi)部無(wú)法散失，會(huì)產(chǎn)生較大的溫度應(yīng)力而出現(xiàn)裂縫，從而影響施工質(zhì)量及工程結(jié)構(gòu)安全。于是，該承臺(tái)在施工過(guò)程中采取了多項(xiàng)控溫施工措施，包括優(yōu)化混凝土配合降低水泥用量、使用超緩凝劑延緩水泥的水化放熱速度、預(yù)埋冷卻管道降低內(nèi)部溫度、進(jìn)行溫度監(jiān)測(cè)控制內(nèi)外溫差等。但是，在養(yǎng)護(hù)過(guò)程中，卻出現(xiàn)了令人意想不到的結(jié)果，發(fā)現(xiàn)承臺(tái)內(nèi)部溫度偏低，承臺(tái)頂面混凝土14 天未硬化，出現(xiàn)超時(shí)緩凝現(xiàn)象。

2 超時(shí)緩凝現(xiàn)象調(diào)查

通過(guò)對(duì)承臺(tái)頂面混凝土的查看，發(fā)現(xiàn)松軟、無(wú)強(qiáng)度的混凝土全部位于承臺(tái)下游半?yún)^(qū)（見(jiàn)圖1），通過(guò)對(duì)承臺(tái)下游三個(gè)側(cè)面混凝土的查看，確定發(fā)生超時(shí)緩凝的混凝土厚度約2m（4個(gè)澆筑層）。由此，劃定超時(shí)緩凝混凝土的分布范圍為承臺(tái)的下游半?yún)^(qū)，厚度2m，位于該范圍內(nèi)的混凝土在澆筑完成14d后仍未凝結(jié)硬化，越靠近承臺(tái)下游側(cè)及頂面，超時(shí)緩凝程度就越嚴(yán)重。

而對(duì)于超時(shí)緩凝區(qū)域以外的混凝土，雖然已凝結(jié)硬化，但強(qiáng)度增長(zhǎng)顯著低于預(yù)期（采用回彈法對(duì)上游側(cè)混凝土進(jìn)行強(qiáng)度檢測(cè)，結(jié)果小于10MPa）。

圖1 超時(shí)緩凝混凝土的分布范圍

表1 承臺(tái)大體積混凝土生產(chǎn)配合比 kg/m3

3 超時(shí)緩凝的原因分析

3.1 混凝土生產(chǎn)記錄查閱

承臺(tái)混凝土的強(qiáng)度等級(jí)為C30，混凝土預(yù)期凝結(jié)時(shí)間為20～30 小時(shí)，混凝土配合比見(jiàn)表1，混凝土由該橋梁工程配套的現(xiàn)場(chǎng)攪拌站兩條生產(chǎn)線（A 線和B 線）集中生產(chǎn)。

調(diào)查現(xiàn)場(chǎng)攪拌站的原材料儲(chǔ)存與計(jì)量設(shè)備可知，混凝土生產(chǎn)采用全自動(dòng)設(shè)備，各種原材料尤其是水泥、粉煤灰和礦粉有獨(dú)立的儲(chǔ)存粉料倉(cāng)，而且粉料倉(cāng)入口管有防錯(cuò)裝置，即不同材料輸送管接口不同，不可能發(fā)生水泥、粉煤灰和礦粉裝錯(cuò)料倉(cāng)的情況。

查閱混凝土生產(chǎn)記錄可知，混凝土生產(chǎn)過(guò)程中水泥、粉煤灰、礦粉使用數(shù)量與生產(chǎn)配合比基本一致，實(shí)際計(jì)量與理論數(shù)量的最大偏差（見(jiàn)表2），符合標(biāo)準(zhǔn)GB14902-2003《預(yù)拌混凝土》關(guān)于原材料的計(jì)量允許偏差的要求。

表2 每盤(pán)混凝土原材料的計(jì)量偏差

3.2 混凝土施工日志查閱

查閱施工日志可知承臺(tái)混凝土的施工工藝為：混凝土運(yùn)輸車運(yùn)輸（運(yùn)距0.8km），兩臺(tái)柴油泵同時(shí)泵送澆筑（泵送距離120m）。其中，1＃輸送泵由攪拌站A 線單獨(dú)供料，按照1～6＃布料點(diǎn)的順序依次澆注；2＃輸送泵由攪拌站B 線單獨(dú)供料，按照7～12＃布料點(diǎn)的順序依次澆注。每層澆注500mm，采用插入式振搗器振搗30s，然后澆注下一層。

結(jié)合前面劃定的超時(shí)緩凝混凝土分布范圍及承臺(tái)混凝土施工工藝，發(fā)現(xiàn)超時(shí)緩凝混凝土由攪拌站B 線生產(chǎn)，體量約420m3，生產(chǎn)日期為9 月26 日。

圖2 承臺(tái)混凝土的施工工藝

此外，施工日志還顯示：混凝土澆筑從9 月24 日上午10∶30 開(kāi)盤(pán)，至27 日1∶40 完成，共用時(shí)約63 小時(shí)，澆注過(guò)程較為順利，澆筑期間有降雨及氣溫驟降現(xiàn)象（期間最高氣溫為38℃，最低為17℃）。

3.3 原材料資料查閱及抽檢

根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道[1,2]，在核對(duì)原材料用量與生產(chǎn)配合比一致的情況下，造成混凝土超時(shí)凝結(jié)的主要因素是水泥和外加劑。調(diào)查原材料的進(jìn)場(chǎng)記錄得知，因承臺(tái)混凝土施工過(guò)程混凝土坍落度經(jīng)時(shí)損失大，外加劑生產(chǎn)商對(duì)其產(chǎn)品進(jìn)行了調(diào)整，新產(chǎn)品于9 月26 日進(jìn)場(chǎng)，絕大部分被輸送到B 生產(chǎn)線的對(duì)應(yīng)的外加劑儲(chǔ)罐儲(chǔ)存（這與前面超時(shí)緩凝混凝土由B 線生產(chǎn)相對(duì)應(yīng)）。

于是，對(duì)9 月26 日進(jìn)場(chǎng)的外加劑留樣樣品按照生產(chǎn)配合比進(jìn)行檢驗(yàn)，混凝土初凝時(shí)間約為5d，遲遲未終凝（大于7d）；而26 日之前的留樣樣品的凝結(jié)時(shí)間符合預(yù)期（終凝時(shí)間小于30h），7d 強(qiáng)度為32.4MPa，達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度。

3.4 超時(shí)緩凝的原因分析

通過(guò)對(duì)混凝土生產(chǎn)與施工情況的調(diào)查，分析超時(shí)緩凝現(xiàn)象產(chǎn)生的原因?yàn)椋河捎诔信_(tái)混凝土為大體積混凝土，為了保證承臺(tái)混凝土滿足施工要求，混凝土生產(chǎn)過(guò)程中使用了緩凝作用極強(qiáng)的超緩凝型減水劑。在施工期間，由于出現(xiàn)高溫伏旱天氣（40 度），超緩凝型減水劑的作用效果不佳，混凝土坍落度的經(jīng)時(shí)損失很大。于是，外加劑供應(yīng)商通過(guò)增加緩凝組分的方式對(duì)其產(chǎn)品進(jìn)行了調(diào)整。但當(dāng)新外加劑產(chǎn)品在生產(chǎn)中使用時(shí)，氣溫卻出現(xiàn)驟降，使得外加劑分子對(duì)水泥水化過(guò)程的抑制作用顯著增強(qiáng)，最終導(dǎo)致了承臺(tái)部分混凝土產(chǎn)生了超時(shí)緩凝。

4 超時(shí)緩凝的處理

4.1 處理措施

根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)的報(bào)道[3]，混凝土超時(shí)緩凝時(shí)間超過(guò)4d，就應(yīng)直接打掉重新澆注。但是由于該橋梁工程的工期十分緊張，而且承臺(tái)位置緊鄰長(zhǎng)江，隨著三峽庫(kù)區(qū)開(kāi)始蓄水，承臺(tái)底部及周圍地面都將被江水淹沒(méi)，如果將承臺(tái)混凝土打掉重新澆注，會(huì)使工期損失巨大，且施工難度十分大。

因此，經(jīng)過(guò)相關(guān)專家的多次會(huì)診，決定對(duì)承臺(tái)混凝土加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)，利用承臺(tái)內(nèi)部水泥水化熱產(chǎn)生較高溫度造成外加劑緩凝效果失效，具體措施如下：

（1）覆蓋處理，使用塑料薄膜覆蓋以減少混凝土中水分的散失，見(jiàn)圖3；

（2）加溫養(yǎng)護(hù)，一方面設(shè)置了30 多盞碘鎢燈對(duì)超時(shí)緩凝區(qū)域的混凝土進(jìn)行照射（見(jiàn)圖4），從外部提高混凝土的養(yǎng)護(hù)溫度，另一方面利用預(yù)留的冷卻水管通入熱水，從內(nèi)部提高混凝土的養(yǎng)護(hù)溫度；

（3）加強(qiáng)溫度監(jiān)控，測(cè)試承臺(tái)各部位尤其是超時(shí)緩凝區(qū)域的混凝土水化溫升。

圖3 覆蓋處理

4.2 效果監(jiān)控

加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)30 天后，從外觀上檢查，承臺(tái)超時(shí)緩凝區(qū)域的頂面和側(cè)面混凝土都完全凝結(jié)硬化。

圖4 加溫養(yǎng)護(hù)

同時(shí)，為了檢查承臺(tái)內(nèi)部混凝土的凝結(jié)硬化情況，采用鉆心法對(duì)承臺(tái)混凝土進(jìn)行檢測(cè)，鉆芯深度為1m（部分測(cè)點(diǎn)深度為4.5m），鉆芯點(diǎn)分布見(jiàn)圖5，測(cè)試結(jié)果表明：⑴位于承臺(tái)下游頂角的23＃、37＃、39＃和40＃測(cè)點(diǎn)的芯樣存在局部不完整情況（位置位于頂面以下0.1m，厚度約0.1m，見(jiàn)圖6），其他部位及其他測(cè)點(diǎn)的芯樣均呈完整狀態(tài)，以上說(shuō)明承臺(tái)大體積混凝土的超時(shí)緩凝現(xiàn)象基本消除，僅有下游側(cè)兩個(gè)頂角的極小區(qū)域混凝土尚未完全硬化，這主要是因?yàn)樵搮^(qū)域位于承臺(tái)的頂角，溫度及水分散失較大，加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)對(duì)頂角區(qū)域超時(shí)緩凝現(xiàn)象的消除作用有限。⑵經(jīng)檢測(cè)，所有完整芯樣的抗壓強(qiáng)度全面達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度（核心區(qū)域芯樣強(qiáng)度都在50MPa 以上）。

圖5 鉆芯點(diǎn)的分布情況

圖6 37＃測(cè)點(diǎn)芯樣情況

4.3 處理結(jié)果

根據(jù)檢測(cè)結(jié)果對(duì)承臺(tái)進(jìn)行受力分析，承臺(tái)下游頂角未完全硬化區(qū)域?qū)贌o(wú)應(yīng)力區(qū)，且承臺(tái)核心區(qū)域強(qiáng)度比原設(shè)計(jì)大大提高(達(dá)50MPa 以上)，故承臺(tái)當(dāng)前情況能滿足設(shè)計(jì)承載能力的要求，可進(jìn)行下一步施工工序。同時(shí)，對(duì)于承臺(tái)下游頂角的未完全硬化區(qū)域，則實(shí)施鑿除后恢復(fù)鋼筋并重新澆注高強(qiáng)度等級(jí)的混凝土。

5 結(jié)束語(yǔ)

對(duì)于大體積混凝土的施工通常是考慮如何降低水泥的水化放熱，最常用最有效的方法通過(guò)添加混凝土緩凝劑來(lái)延緩水泥的水化放熱速率。但是，對(duì)于緩凝劑的使用一定要慎重。而本文所介紹的大體積混凝土的超時(shí)緩凝現(xiàn)象及其分析處理過(guò)程，可為今后類似工程施工提供教訓(xùn)和參考經(jīng)驗(yàn)。

[1]鄭畢海.水泥混凝上異常凝結(jié)初探[J].內(nèi)蒙古科技與經(jīng)濟(jì)，2004,(3):65-66

[2]陳志聰.混凝土外加劑超量質(zhì)量事故分析與處理[J].皖西學(xué)院學(xué)報(bào)，2004,20(2):83-86.

[3]石從黎，段瑞斌，宋開(kāi)偉等.預(yù)拌混凝土的超時(shí)緩凝現(xiàn)象及處理方法[J].混凝土,2011(1): 106-107.