吳亞東

(江蘇金堰交通工程有限公司,江蘇泰州 225500)

高溫季節(jié)大體積混凝土施工中的裂縫控制對(duì)策

吳亞東

(江蘇金堰交通工程有限公司,江蘇泰州 225500)

針對(duì)工程的施工方案及實(shí)施,闡述了大體積混凝土夏季施工裂縫控制技術(shù)的對(duì)策和應(yīng)用。

基礎(chǔ) 大體積混凝土 裂縫分析 混凝土溫度控制 裂縫預(yù)防

1 引言

隨著國家發(fā)展戰(zhàn)略的調(diào)整和加大對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施的投入，公路工程建設(shè)的規(guī)模得到空前發(fā)展，很多橋梁(涵)結(jié)構(gòu)物的設(shè)計(jì)采用灌注樁基礎(chǔ)和大體積混凝土底板的形式。有的設(shè)計(jì)明確要求大體積混凝土一次連續(xù)澆筑不留施工縫，內(nèi)部溫升值控制在75℃以內(nèi)。因?yàn)闇厣^高會(huì)直接影響混凝土內(nèi)部水泥水化反應(yīng)，從而影響強(qiáng)度，施工規(guī)范中要求混凝土內(nèi)外溫差不大于25℃，過大則底板有可能產(chǎn)生裂縫。某大橋底板施工季節(jié)為炎熱高溫的夏季，平均氣溫32℃，與施工規(guī)范中要求大體積混凝土宜在較低環(huán)境下施工的條件相違背。參比類似工程大體積混凝土施工情況，筆者認(rèn)為施工中裂縫是大體積混凝土最常見，也是較難控制的質(zhì)量通病，因此在施工實(shí)踐中，裂縫控制技術(shù)是一項(xiàng)重要的質(zhì)量特征。

2 裂縫產(chǎn)生機(jī)理及控制

由于底板結(jié)構(gòu)尺寸，混凝土總量達(dá)1350m3，采用混凝土攪拌運(yùn)輸車運(yùn)送預(yù)攪拌混凝土，泵送澆筑，計(jì)劃澆筑速度60m3/h。水泥水化反應(yīng)所釋放的熱量會(huì)使混凝土內(nèi)部積聚較高溫度，而混凝土凝結(jié)收縮作用和表層的冷卻，會(huì)使混凝土形成早期升溫、后期降溫的溫度收縮應(yīng)力，這是導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫的主要原因。為了防止混凝土的貫通裂縫發(fā)生，有效控制表面裂縫的開展，采用多種形式的施工方法以達(dá)到控制內(nèi)外溫差，減小變形，控制裂縫。

(1)選定合理的配合比，選用較低水化熱水泥。(2)采用FDN高效減水劑與占水泥用量10%～15%的粉煤灰，減少水泥用量和混凝土拌和物的泌水，防止產(chǎn)生干縮裂縫。(3)加入緩凝劑，延緩混凝土的凝結(jié)時(shí)間到10h，滯緩水泥的水化速度，使水化的熱量緩慢釋放，推遲溫度峰值到來的時(shí)間，防止大體積混凝土開裂。(4)在混凝土中摻入8%UEA膨脹劑，利用其微膨脹具有補(bǔ)償收縮的效果使其在混凝土凝結(jié)過程中產(chǎn)生自應(yīng)力，有效抵抗混凝土收縮變形，控制裂縫。(5)控制混凝土入模溫度為33℃，對(duì)澆筑后的混凝土進(jìn)行二次震搗，排除混凝土因泌水而產(chǎn)生的空隙，增加混凝土密實(shí)度，減少內(nèi)部微裂縫。(6)采用電子測(cè)溫與傳統(tǒng)測(cè)溫全過程監(jiān)測(cè)，選用精度較高，性能可靠的JDC-2型熱電偶溫度傳感器(分度號(hào)CU50)設(shè)線布點(diǎn)，JDC-102溫度顯示儀直接觀測(cè)混凝土內(nèi)部溫度。(7)設(shè)置冷卻水管(為Φ50鋼管，距混凝土表面900mm)，上下兩排S型布置，單層水管長570m，水管冷卻范圍D=1.5m(混凝土層熱系數(shù)λ=3.15W/mk， 導(dǎo)溫系數(shù)α=0.115m2/d，比熱C=0.9618Kj/kg·K，推算混凝土預(yù)期冷卻后溫度可達(dá)49.576℃)。

3 現(xiàn)場(chǎng)裂縫控制對(duì)策及其實(shí)施

(1)第一種措施：①目的：混凝土內(nèi)部最高溫升值≯75℃②對(duì)策：底板內(nèi)部采用雙層循環(huán)水管降溫，進(jìn)水采取抽井水(水溫低)，循環(huán)水管采用Φ50無縫鋼管，要求焊接固定牢靠，并做通水加壓試驗(yàn)，保證對(duì)底板不構(gòu)成任何不利影響。③實(shí)施：混凝土內(nèi)部循環(huán)水冷卻降溫在底板混凝土澆筑12h后即開始抽取井水進(jìn)行循環(huán)水降溫，通過底板測(cè)溫記錄證實(shí)，循環(huán)水降溫效果非常明顯，養(yǎng)護(hù)期混凝土內(nèi)部最高溫升74.4℃，循環(huán)水進(jìn)水溫度18℃，出水溫度35℃，達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)。

(2)第二種措施：①目的：混凝土內(nèi)外溫差不超過25℃，混凝土溫降不大于10℃/d。②對(duì)策：采用雙層塑料薄膜夾裹雙層麻袋進(jìn)行，利用麻袋保溫，更主要是利用塑料薄膜封混凝土表面自由水或養(yǎng)護(hù)水蒸發(fā)途徑，減少蒸發(fā)降溫，覆蓋要求及時(shí)，全封閉養(yǎng)護(hù)不少于14d，養(yǎng)護(hù)期間不得揭開覆蓋層，根據(jù)每天的定時(shí)測(cè)溫情況確定是否增加保護(hù)層及終凝揭開覆蓋層的時(shí)間。③實(shí)施：混凝土覆蓋保溫控制，利用雙層塑料薄膜夾裹雙層麻袋覆蓋保溫與混凝土內(nèi)部循環(huán)水降溫措施相結(jié)合，由于封閉及時(shí)，嚴(yán)密，保證混凝土二次振搗二次抹面完成后，迅速及時(shí)進(jìn)行覆蓋封閉、密封，封閉的嚴(yán)密性，從測(cè)溫記錄及塑料薄膜上的熱水珠，可以反映出來，達(dá)到了預(yù)期效果。

(3)第三種措施：①目的：混凝土養(yǎng)護(hù)濕度符合要求，混凝土表面沒有收縮裂縫。②對(duì)策：利用蛇皮布、濕麻袋臨時(shí)覆蓋解決混凝土面振搗搓面作業(yè)時(shí)，受大風(fēng)、太陽曝曬水分急劇散失，溫度、濕度不夠，產(chǎn)生塑性收縮裂縫問題；利用雙層塑料薄膜解決二次振搗，二次搓 、抹后混凝土面的保濕養(yǎng)護(hù)問題，但環(huán)境氣溫高，太陽曝曬下，濕度顯然不夠，用自來水直接噴灑，混凝土表面降溫較大，內(nèi)外溫差值大，采用循環(huán)冷卻水抽取的熱水進(jìn)行撒水養(yǎng)護(hù)，既能解決保濕問題，又能滿足內(nèi)外溫差的保溫要求。③實(shí)施：養(yǎng)護(hù)保濕條件控制，利用蛇皮布、濕麻袋臨時(shí)覆蓋混凝土作業(yè)面，減少大風(fēng)、太陽曝曬因素影響混凝土面塑性裂縫問題。

(4)第四種措施：①目的：結(jié)合混凝土二次振搗消除混凝土塑性收縮裂縫。②對(duì)策：搓抹主要掌握搓抹時(shí)間，掌握混凝土初凝前后的時(shí)間，是搓抹要領(lǐng)，本工程征調(diào)富有搓抹經(jīng)驗(yàn)的專業(yè)粉刷工，并就搓抹的要求，搓抹的目的及其操作工藝進(jìn)行全面的技術(shù)交底，要求底板頂面搓抹遍數(shù)不少于3次。③實(shí)施：根據(jù)混凝土面二次搓抹對(duì)防止混凝土塑性收縮裂縫控制的重要性，項(xiàng)目從底板開工即征調(diào)20名專業(yè)抹灰工，現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行交底后，結(jié)合二次振搗對(duì)混凝土面適時(shí)進(jìn)行了不少于3次的搓抹，直至混凝土表面凝固到不能收面為止，較好的控制了混凝土的收面工作，為及時(shí)覆蓋保濕創(chuàng)造了條件。

(5)第五種措施：①目的：消除混凝土收縮裂縫。②對(duì)策：二次振搗對(duì)于消除混凝土早期沉降裂縫富有成效，但振搗時(shí)機(jī)和振搗方法很重要，采用插入式高頻振動(dòng)棒進(jìn)行斜向分層，內(nèi)部和表面的第一次振搗完成后，第二次振搗時(shí)間必須確定為振動(dòng)棒以其自身的重力逐漸插入混凝土振搗，依混凝土的可恢復(fù)塑性程度，拔出混凝土棒時(shí)仍能自行閉合為準(zhǔn)，底板最上一層混凝土在面層處理時(shí)，在混凝土失去流動(dòng)性前，用平板振動(dòng)器進(jìn)行，同時(shí)面層消除處理時(shí)，保證收面次數(shù)不少于3次。③實(shí)施：由于鋼筋網(wǎng)片配筋量較大，混凝土坍落度較大，及時(shí)實(shí)施二次振搗，消除了混凝土面早期沉降裂縫，底板混凝土頂面采取平板震動(dòng)器震動(dòng)，消除面層裂縫。

(6)第六種措施：①目的：消除“假凝”，實(shí)現(xiàn)一次連續(xù)澆筑，并防止假凝接搓處裂縫。②對(duì)策：混凝土斜向分層澆筑，由于夏季高溫及太陽曝曬，混凝土面水份急劇蒸發(fā)失水，使人產(chǎn)生混凝土已凝固的錯(cuò)覺“假凝”，同時(shí)，由于夏季高溫的作用，混凝土外加劑中的緩凝成分作用效果不明顯，甚至轉(zhuǎn)為促凝成分，為了防止混凝土“假凝”或高溫緩凝效果減弱的影響，在交通運(yùn)輸高峰期，混凝土車運(yùn)輸較緩，泵車輸送量減少的時(shí)候，利用濕麻袋或蛇皮布覆蓋，能起到降溫及臨時(shí)保溫的效果，防止“假凝”。③實(shí)施：混凝土接槎“假凝”預(yù)防控制。是對(duì)夏季高不曙及太陽曝曬，混凝土作業(yè)面易出現(xiàn)“假凝”現(xiàn)象，影響接槎的因素，實(shí)施濕麻袋、蛇皮布臨時(shí)覆蓋，較有效預(yù)防了混凝土“假凝”產(chǎn)生。

(7)第七種措施：①目的：斜向分層的斜面流淌長度控制在一定范圍，使混凝土斜向分層的每層厚度內(nèi)，混凝土體積控制在較小范圍，從人員到混凝土運(yùn)輸泵都能減輕壓力，保證一次性連續(xù)澆筑成功，消除混凝土沉降裂縫。②對(duì)策：混凝土總的澆筑采取退管斜向分層連續(xù)澆筑，泵送混凝土坍落度較大，在混凝土面未澆筑2.5m頂面前，斜坡面主要采取間隔點(diǎn)振，重點(diǎn)振搗坡頂平面部位，斜坡向上的振搗要求上層與下層錯(cuò)開半個(gè)振搗間距。③實(shí)施：為實(shí)現(xiàn)底板混凝土一次性連續(xù)澆筑，認(rèn)真落實(shí)施工方案制定的混凝土澆筑組織及振搗方法，實(shí)現(xiàn)了斜面混凝土流淌面控制在較小范圍，并較順利的完成了局部混凝土澆筑銜接工作。實(shí)現(xiàn)底板一次性連續(xù)澆筑的目標(biāo)。混凝土斜向分層接槎振搗均符合要求。

4 實(shí)施效果

該工程歷時(shí)50h連續(xù)作業(yè)完成該底板澆筑，后經(jīng)質(zhì)檢中心和質(zhì)量監(jiān)督站全面檢查，整體底板未發(fā)現(xiàn)不良裂縫，對(duì)同類工程建設(shè)和質(zhì)量控制起到示范作用。

5 結(jié)語

(1)在底板大體積混凝土施工時(shí)要全面和有針對(duì)性的考慮施工方案，盡可能利用國內(nèi)較先進(jìn)的施工技術(shù)及控制方法。(2)要做充分的施工準(zhǔn)備，把影響質(zhì)量的關(guān)鍵問題量化、細(xì)化、分解到具體措施上。(3)材料控制檢測(cè)要規(guī)范，在施工過程中嚴(yán)格按方案要求執(zhí)行，操作和指揮一致，實(shí)施和檢查一致。(4)施工中混凝土自身升溫時(shí)間很短，大約在澆筑后的三到五天，此時(shí)混凝土基本處于塑性彈塑性狀態(tài)，約束力很低。降溫階段，約束拉應(yīng)力隨時(shí)間增加，由于許多施工條件難以預(yù)測(cè)，不能用線性理論的方法，要利用相似的工程其裂縫控制實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)及降溫曲線，以近似值作參照。

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