桥梁工程中大体积混凝土裂缝的原因与控制

11-武广客运专线承台大体积混凝土施工技术[摘要]：通过选用合理的混凝土原材料，严格控制现场混凝土配合比，不仅保证了客运专线桥梁承台的强度满足设计要求，也实现了大体积混凝土的防裂目标。[关键词]：承台大体积混凝土施工技术1工程概况武广客运专线桥梁承台结构尺寸为5.6×10.2×2.0m、12.5×9.2×3.5m等九种结构型式，混凝土设计强度为C30，均采取一次性浇筑，数量在114.24m3～402.5m3之间，均属于大体积混凝土施工。承台大体积混凝土由于结构厚，体积大和施工复杂等特点，除了满足强度、耐久性等要求外，还必须控制大体积混凝土裂缝的开展。大体积混凝土由于结构尺寸大，水泥水化热引起混凝土温度升高，热量不易及时散发，从而形成较大的内外温差，较大的温差将形成较大的温度应力，从而引起混凝土表面裂纹。目前，随着高性能混凝土在铁路客运专线桥梁施工中的全面应用，对桥梁大体积混凝土的施工技术和质量控制，也逐步引起大家的重视。本文对武广客运专线承台大体积混凝土的施工技术进行分析、探讨。2承台混凝土配合比设计2.1大体积混凝土的特点大体积混凝土裂缝是指大体积混凝土水泥水化热所产生的温度、收缩变形导致的裂缝，在现浇混凝土结构中必须予以控制这种裂缝。采用一次整体浇注混凝土的方法和“综合温控”施工技术，有利于提高结构的整体性、抗渗性、同时提高了结构的抗震能力。大体积混凝土的施工工艺，减少了施工工序之间的交叉，取消了各种施工缝的处理工作，从而简化了施工程序，加快了施工进度。2.2承台配合比设计原则桥梁承台大体积混凝土配合比的设计原则：(1)在保证工程建设所规定强度、耐久性等要求和满足施工工艺要求的前提下，合理选择使用的材料，尽量减少水泥用量，降低混凝土绝热温升；(2)掺入掺和料时混凝土的水胶比应低于无掺和料的水胶比，胶凝材料总量应稍大于设计相同强度等级传统混凝土的水泥用量，以保证良好的施工性，提高混凝土的耐久性。2.3承台砼配合比的设计难点和解决的技术措施2.3.1控制混凝土水化热温升涂大体积混凝洪土应尽量降庭低混凝土的细绝热温升，觉降低绝热温聪升的有效办丽法是掺加适膝量粉煤灰取肌代部分水泥慢。粉煤灰因丧含有大量的他活性Si0填2跪和A1倡2挡0励3羽，有“固体裳减水剂”的搞美称，其掺其入混凝土中哭具有增强效走应、增塑效正应、填充效吊应和削减温掌峰的作用，迈是配制大体转积混凝土不悲可缺少的材隔料。加入适赤当的粉煤灰累可以改善混牢凝土的和易州性，增加胶舌凝物质，降甘低混凝土的惑水胶比，使洁混凝土的早今期水化热明贱显降低。粉圆煤灰可以和滩水泥水化放勺出的Ca(采OH)代2涨反应，降低佣水化热。泉因此，以粉内煤灰置换部业分水泥后，搅水化热放出聪的速度减缓疼了。水化热撒降低的比例亩，一般是粉短煤灰的置换晓率的阿1／2左右箭。因此，通根过驼添加遍粉煤灰碎可以充抑制混凝土者的温升，参惭掺加缓凝剂召可以延缓混迫凝土浇注时润温度峰值，疤从而降低混久凝土开裂的岁风险。沃2.鼻3减.2馒涂控制仔混凝土泌水削因骤水泥用量观低，医大体积混凝蕉土授施工中退容易符产生财泌水农现象。民通过降低混痛凝土的水胶能比，尽量况减少混凝土和拌合物的自如由水，是降茎低泌水的有疗效办法。荐在混凝土拌码合物中掺加穷增稠剂以改属善混凝土粘班度，也可以惕大大改善混损凝土的泌水沿情况。在承合台配合比设专计时，拟采勉用以上技术点措施呢解决混凝土基泌水问题。责2.桐3乳.3饼敲控制乔混凝土的收纸缩借为了降低混槽凝土泌水而款采用了低水疯胶比的技汤术懒措施侦，这同时也逝导致了混凝诵土的收缩加板大，因碎石树的强度、密峡度、吸水率畏和外加剂种暑类对混凝土贡干缩影响也企很大。承台壶配合比设计要时降低混凝吼土收缩的途故径绘有故：婶①侧降低砂率，申②多选用强度高邪、密度大、梯吸水率小的受碎石，钟③狐选用收缩较绿小的聚羧酸搜系外加剂。舱2珍.摘4胆斗原材料优选森2.诞4向.1适蜡水泥畅：宜早采用品质稳蛛定、强度等蓝级符合要求简的低碱硅酸键盐水泥或低立碱普通硅酸赤盐水泥（掺悦合料仅为粉呼煤灰或磨细震矿碴）。品专质应符合G或B175-撞1999规逃定：水泥的愧比表面积不鹅宜超过牺350m绞2繁/kg，碱乓含量不应超拥过0.60毯%，游离氧慢化钙含量不斗应超过1.阿5%，水泥沙熟料中C窜3暂A杀的含量不宜欧超过8%(旺强腐蚀环境梯下不应大于队5%)，C卫4练AF含量小惭于7%、C蚁3逝S、C唤2侦S含量宜在壶40%～4柔5%之间的鹅水泥。熟2.片4肿.2询束粉煤灰于：宜选用烧接失量命较缺低坊的抄粉煤灰就；沫2.率4捐.3狭瞧砂卷：宜选用弱无潜在碱活售性，坚固性本试验的失重舞率小于5％截的中粗砂谊。咐2.希4部.4馆彩碎石宏：宜选用及质地均匀坚不固，颗粒形讲状和级配良废好，吸水率便低，空隙率豆小颜，读无潜在碱活迈性阵的碎石话。微2.宇4弊.5遍笛水践：宜选用自刷来水。针采用犹赤壁市自来绍水，满足《斑混凝土拌合御用水标准J羽GJ63—沙89》的要投求。静2.筋4隆.6逮蛋外加剂桨：桑在混凝土中止掺加高效减描水剂，可以挑改变水泥浆吼体的流变性千能，改变水侮泥及混凝土耗结构，起到天改善混凝土散性能的作用叨。爹宜选用页聚羧酸系列匹混凝土外加燥剂，聚羧酸欧外加剂减水恋率高、掺量滔低、与低碱部水泥适应性斯好，能够大畜大改善混凝腹土拌关合物的经时岔损失，延缓板混凝土温升神峰值出现的灯时安间，减小混集凝土的收缩贵。丢2无.得5柏宣配合比设计曲经过大量的收试验，最终馋确定以下配秩合比。蜜混凝土配合索比试验结果糠表误1束材料用量绑(kg翻/毫m3)蜂坍落度胳(mm)做凝结时间物(h)满抗压强度芽(MPa)庸水胶比爹水泥怪粉煤灰貌砂吩碎石切水衫减水剂爷初凝绕终凝卖1冤d酒3锅d辰28叶d顺56d若0.4拉2跨88射102搞710肿11锋55客15重6据3.湾112惨150打14.16决18俊.5扯7.4训23两.历3壮4轨6因.晒7品50源.过1锋3胸雅混凝土现场找施工针3南.虹1汗混凝土生产像混凝土的生卫产个拌和站址配备l岂套HZS9翅0型混凝土酱拌和设备，启6台混凝土冰输送车菊。怕3捉.2革型承台混凝土街浇师筑工艺絮承台混凝土宽浇筑采用拖机泵送兴或敌布料机厘布料。混凝班土分层浇筑再、分层振捣姑，每层浇注序厚度控制在编30cm润左右鸣，沿横桥向这进行，斜向载分层厚度3樱0与～催40cm，舒采用ZD7粗5型振捣棒鹊，间距50位cm，歪施工时肾安排2钓根收振捣仰棒振捣，保遮证混凝土的唉密实性。拨通过现场若技术缘值班人员现中场精心控制屯，在承台混符凝土浇注过丧程中，混凝躲土拌合物质私量稳定，所青拌制的混凝针土红和易性良好贡，流动性好扮，无泌水现替象发生，混盾凝土凝结时堤间正常。晌4椒柱承台混凝土想温度拣测量扑和控制大技术暂混凝土的生谅产、运输、认浇筑和温度丽及表面仗养宜护，是保护帽大体积混凝块土温度裂缝庆的关键环节根。而控制手辅段主要是控垂制混凝土的显内外温差螺△牢T：摩△现T＝Tp＋婆Tr－Tf霜式中：Tp刺双—并起始浇筑温闷度；Tr在—笛水泥水化温乐升；Tf庙—班天然或人工狭冷却后浇筑趋块的稳定温汁度。芦4.1僚伪大体积混凝偏土内部最高纲温度计算昆在大体积砼煤施工前先进土行混凝土绝拖对升温计算抄，以便预先害采取相应措条施降低温度秩，改变约束趣条件，防止笑砼裂缝，确慕保大体积砼孕的施工质量崭。混凝土内展部的最高温笔度Tmax催按下式计算馆：攀Tmax＝陆T捞0涉+(WQ)质/(Cr)础ξ脖+(F)/们(5O)己认式中：T驻0肯——参混凝土的浇已筑入模温度绘(淋℃廉)奖辜，T细0威=20华℃妇W右——悬每m瞎3禾混凝土中水枕泥的用量(兽kg/m慰3般)，蓄兰W=岂288k葵g涉/m享3附F流——榨每m所3犯混凝土中粉似煤灰的用量关(kg/m荡3瞒)敏牧，F=分102k更g旺/m疲3屋Q芽——程每kg水泥灭水化热(J救/kg)稻蝇，Q=40祝0J/k都g装C码——托混凝土的比建热艺继，C=0.累98政r画——击混凝土的密陈度那案，r=蜡2414窃kg艇/m稀3累ξ——蚂不同厚度的丈浇筑块散热瞧系数(见表桌2)防比4.2穿堪大体积混凝毒土的测温武技术枕4培.亚2善.地1的淡测温点布置址根据承台的跟尺寸，在承利台竖直倡方向：在距勤砼吴上下彼表面竞10厘米痒以及砼中间侦部位布置三骄个测温点。沃水平方向：或分别在距边窗缘茂1米测和中间部位菊布置三个点萌。零测温线布置碧：用钢筋将烧测温线固定货好，传感器熟距离钢筋端脉部济10厘米乎，不得与钢衫筋接触，将拾钢筋另一端击与上层钢筋暑固定好以后喘，将引出线易收成一束，擦穿入管中，崭固定在横向劈钢筋下引出芦，以免浇筑扁时受到损伤旱。尾测温点传感肺线缆在混凝晶土浇筑前须框准确定位，杯以防止在混需凝土浇筑的偿过程中移位料而造成测量屠数据失真。扣共多测温工具永根据实际情此况选择催便携式建筑透电子测温仪串。蹄既激测温停频率搞在混凝土浇物筑完毕后的烛升温和峰值虽持续阶段，众既开始的3抵～漏4天，每隔俱2小时测温泉1次；待融测宇温趋于平稳机后的降温阶衰段，每4小纲时测温1次就。在测量混顿凝土内部温柳度的同时，乞测量外界的轰环境温度。薄根据测点编咱号顺序，记亩录所测温度睛数据，当测让位的混凝土效内外温差不踩大对于20抖0神C并趋于稳仁定时为止。符4.3意咐承台混凝土课温度控制浪措施著4.3凳.彼1铸俩冷却水管的饥埋设方通过综合比明较散热效率势和经济效益鲜，冷却水管既采用27m椒mX箩2mm蚁的薄壁铁管相，水管接头信采用丝扣套污筒连接。在利混凝土施工逃前，水管系若统均经过通复水试压，仔淋细检查每一边个接头，确辫保管路不漏陈水。在混凝蛮土浇筑和钢居筋绑扎过程俊中，不得损柳坏管路，确伐保供水的连厦续性。冷却掌水管管路采闷用回旋形布鼻置，水平管恨间距为士150厘米咏，距离四周搏边缘为叫50厘米喝；对于承台武高度为牢2米伟时，在承台步布置斯二乔层冷却水管械（具体见下天图）弯。筋赶通水控制订温度骄根据混凝土嘉浇筑过程中黑的测温情况绸，适时敲向丑管内通水，嗓通过指水肝循环，带走炊承台混凝土请内部的竿部分纠热量，使混拍凝土内部的素温度降低到抖要求的限度糟。控制冷拜却水进、出秀水的温差不知大于革5主0溉C鹊。根据测温呆数据相应调皇整水循环的亏速度，以充允分利用混凝袄土的自身温蒸度，祥即道中部温度高启、四周温度藏低的特点，践在循环过程怜中自动调节耳温差。冷却厦水管安装时填，要碌用晌钢筋骨架和么支撑桁架固苏定牢靠。在棵承台边设置逐循环水蓄水凡池，用来把找循环出的热负水浇筑到砼冰表面来减少痰砼内外的温蠢差。轨4.4因承台粗混凝土绳测世温统计跑同样以罗下余角海特乘大桥2#李桥墩承台测耕温统计资料权图表为例，增各测点的温盗度图表如下趋；银（表面温度危、中心温度台、环境温度转）所通过温度测宫量监控，承管台混凝土内火部最高温度咱为起59骡℃闯，与承台混包凝土表面温夏差小于身20全℃蛙。达到了预雷期的目的，胃该承台施工缎方法是可行群的。吗4荐.暗5瑞枣承台外观质亮量、裂纹检贿查情况筹浇注完成的捆混凝土成品僵，颜色均匀羽，无蜂窝、史麻面双等质量通病滥出现。现场膝制取混凝土捕抗压试件强挥度合格。经羞现场键仔细检查确至认枯承台膜混凝土无有猜害裂纹产生浅。辣5困混凝土的保垦温养护丈混凝土浇筑臣完毕后转入乓养护阶段。前防止混凝土堤开裂的一个此重要原则是康尽可能使新夜浇筑混凝土友少失水分及外内外温差控东制在允许范茎围内（不大腿于粘20敢℃请）。混凝土雹边缘部分散已热快、温度说峰值低，而旺中心部位散子热慢、温度聋峰值高，同院时在混凝土经表面干燥或足水分蒸发过括快时，都会住引起表面混需凝土开裂，哀且裂缝会向爹内发展。因张而，在采取柏混凝土内部撕降温措施的阅同时，在承刘台混凝土裸柳露面须采取酬适当的保温竹、保湿措施度。在承台混亏凝土终凝后段，须对承台恰表面进行蓄孝水养护，采巷用直接在基智坑内蓄水的来方法，蓄水术深度为10厘～拨50cm放。白天环境车温度较高，鞋为加快混凝王土内部热量丛的散发，需脆减少蓄水深闯度；晚上环栗境气温较低井，为保证混捷凝土内外温弟差不至过大尖，需加大蓄芦水深度。耗6岁施工质量通鞠病防治措施好6.1沿避免砼圬工辞表面出现蜂炉窝、麻面的益措施胡师闻砼搅拌时严疤格控制配合满比，经常检凭查，保证材鹰料计量准确脆。互梦居捣实砼拌合冻物时，插入停式振捣器移能动间距不应扣大于其作用汗半径的1.扣5倍，振捣虑器至模板的红距离应不大斧于振捣器有敌效作用半径窑的1/2。项为保证上下常层砼结合良妈好，振捣棒沙应插入下层鬼砼5厘米。余据套砼浇注时严盟格掌握好每狭点的振捣时她间，合适的雀振捣时间由卧下列现象来伴判断：砼不恼再显著下沉顷，不再出现葵气泡，砼表耐面出现水平季状态，并将鞠模板边角填红满充实。闭恨杜砼灌注过程蚕中注意经常姐检查模板、踪支架、堵缝坚等情况。壳6.2绵避免出现砼锋圬工缺棱掉挺角的措施演看装模板必须涂昨刷脱模剂,犯以利于拆模角，砼浇注后瞒应认真养护旦。描肠看拆除砼圬工溜结构侧面非昆承重模板时建，要确保砼释强度已达到西施工规范规省定的标准。品泡经拆模时文明顾施工，不能困用力过猛过生急，注意保才护棱角。树地刃加强成品保悄护，对于处魄在人多、运帽料等通道处扇的砼阳角，喘拆模后用角朽钢等将阳角瓣保护好，以拖免碰伤。授6.3领避免桥涵砼唉圬工出现塑扔性裂缝的施纵工措施售在砼圬工表挎面极易出现侵形状不规则含、长短不一清、且不连贯袍，类