桥梁大体积承台砼施工控制技术

张　健

【摘 要】本文以无锡市运河西路工程2标梁韵大桥承台大体积砼基础施工控制为例，对大型桥梁大体积承台砼施工控制技术从基础理论和施工实践两个方面进行了分析和总结，对大体积砼施工技术和温度控制提供了一个施工总结。

【关键词】桥梁大体积承台砼 施工控制技术

一、概述

无锡市运河西路1、2标工程梁韵大桥主跨为90米连续预应力箱梁，承台体积为14×9×2.5米，是典型的大体积砼结构。施工中，依据大体积砼的特性，分别从砼的施工配合比设计、温度控制技术进行严格的控制。从施工的结果来看，取得了很好的效果。

二、大体积砼的特性

一般来说，砼结构实体最小尺寸大于或等于1m的部位所用砼，称为大体积砼。由于水泥是一种水硬性建筑材料，在凝固的过程中，会产生热量，而水泥的混合物是热的不良导体，散热缓慢，在砼体积过大时，水泥混合物在凝固过程中产生的大量热量无法及时排出体外，使混合物内部的温度过高，这会使砼的内部产生显著的体积膨胀，而砼的表面温度随气温降低而冷却收缩，砼在内部膨胀和外部收缩这两种作用影响下，使砼的外部产生很大的拉应力，当砼外部所受的拉应力一旦超过当时砼的极限抗拉强度时，砼的外部就会开裂，对砼结构物的稳定性和耐久性均会有很大的影响。所以，对大体积砼施工要根据砼的特性作特殊的处理。

三、控制大体积砼产生破坏的机理分析

砼的水化热主要是砼在凝固的过程中，水泥与水、骨料等产生复杂的物理、化学反应产生的热量。因此，要尽可能地减少水化热的产生，就要认识水化热产生的主要原因。水泥主要由有效的成分硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙、铁铝酸四钙等组成，由于总的水化热是一个比较固定的量，水化速度就决定了砼水化热在单位时间内多少，水化速度越快，砼的水化热就越多，可能引起砼的内外温差就越大。从水泥的主要有效成分我们知道，硅酸三钙和铝酸三钙的水化速度均较快，水化热多，铁铝酸四钙虽然水化速度较前者低，但同样比硅酸二钙的水化速度要快，因此，要采用硅酸二钙较多，其它成分较少的水泥，尽可能地减少砼的水化热。水化热还与砼的用水量有关，砼的水量多时，水化反应增快，水化热的放热速度增快，对大体积砼的影响增大，所以，要尽量减低砼的水灰比，减低水泥的水化速度。当然，由于水泥水化热是水泥与水作用的结果，水泥的用量越多，水泥的水化热就越多，所以要在保证砼的强度的前提下，尽可能地减少砼的水泥的用量。所以，大体积砼主要就是由于水泥水化

热的影响，造成砼内外温差过大，要减少砼水化热的影响，就要从以上的三个方面着手进行。

四、大体积砼施工配合比设计

按照大体积砼的特性，要尽量减少大体积砼的水化热，防止砼在大体积施工由于受到水化热的影响开裂，就要首先从砼的配合比着手进行合理的设计。从以上的分析来看，可以通过从水泥种类、水泥的用量以及添加剂的选用三个方面尽量控制砼水化热的产生。

1.水泥的种类

采用硅酸二钙含量较高的矿碴水泥。通过实验，重庆产的425^#矿碴水泥具有大坝水泥的某些特性，水化热很低，强度完全能满足结构物的强度要求。

2.水泥的用量

水泥的用量主要受到结构物的强度的影响，水泥的用量增加可以增加砼和易性，通过添加具有部分水硬性材料性质的粉煤灰，可以增加砼的和易性和砼的强度，从而减少水泥的实际用量，降低砼的水化热。

3.添加剂

减水剂可以使水泥的颗粒充分分散，使水泥浆的凝聚结构变成分散性结构，将凝聚结构中所包含的水分释放出来变成游离水，从而增加砼的流动性，在相同的用水量条件下，减水剂可以大大增加砼的和易性，降低砼的水灰比，减少水泥的用水量，减少水泥水化热的产生。

4.砼骨料

根据砼组成料的性能，砼的级配良好可以减少砼的水泥用量，施工大体积砼，最好采用连续级配的骨料，在保证砼的强度和坍落度的前提下，尽量提高砼骨料的含量，以降低单方砼的水泥含量。需要强调的是，一般采用中砂较为合适。

5.砼的凝固时间

延长砼的初凝时间，避免水化热过快。通过合理的配合比设计，一般可以控制砼的初凝时间在25h以上。

6.添加粉煤灰

由于粉煤灰的珠形微粒的比表面积较小，表面密致、光滑，对水的吸附能力弱，通过添加粉煤灰可以增加砼的和易性，减少砼的用水量，同时由于添加了粉煤灰，水泥的熟料相对减少，因此可以通过添加适量的粉煤灰，减少砼的水化热，而且由于粉煤灰的表面特性，添加了粉煤灰的砼干缩性小，裂缝出现机率低，从而还可以增加砼的抗裂性。

五、施工控制技术

大体积砼施工控制技术可总结为：分层灌注、采用“双掺”技术、内降外保措施，以达到降低砼内外温差的目的，减少砼温度应力。

1.分层灌注：由于承台的体积过大，为了减少每次水泥水化热的产生，承台分两次进行灌注，充分利用物理体积的减少利于水化热的散发，同时也是为了保证砼的灌注质量。

2.采用“双掺”技术：在砼配合比设计时，采用掺加高效节水剂和粉煤灰，减少砼的用水量和水泥用量，有效减少水泥水化热以降低砼内部的温度。

3.内降：通过铺设冷却管循环流水带走水泥的水化热，从而降低砼内部的温度，减少砼内外的温差。

4.外保：养生时在砼的表面覆盖一层温水进行养生，可以减少部分砼内外部的温差。

5.施工监控技术：在砼内部设置热敏电阻观察砼内部温度的变化。

六、结束语

随着大体积砼结构物在工程实际的广泛应用，如何保证大体积砼的施工质量，防止大体积砼裂纹的产生是工程管理人员经常遇到的问题。大体积砼产生裂纹的机理非常复杂，但降低大体积砼在凝固过程中由于水化热的影响产生的内外温差，减少砼的温度应力是施工控制的关键。通过科学的施工配合比，延长砼的初凝时间以减缓水泥水化热析放速度，采用掺加高效节水剂和粉煤灰以降低砼的用水量和水泥用量，降低水泥水化热，同时利用冷水管循环水尽快带走砼的水化热，外用温水覆盖养生，达到降低砼内外温差的目的。施工中还要注意以下事项：

1.进行砼配合比设计以后，要对砼的水化热进行验算或测定。

2.在砼内部埋设热敏电阻观察砼内部的温度变化时，要及时对砼的内部温度进行分析，通过调节水的循环速度等措施控制温度的变化，防止砼内外温差过大。

3.大体积砼的质量检测项目以及检测方法：

（1）大体积砼的试件规定：连续灌注砼80～200m3，或者每一个作业班组要取试件2组。（2）大体积砼的检测项目以及检测方法：

4.大体积砼的灌注最好安排在一天气温较低的时候进行。

5.减少砼的分层厚度，以利砼水化热的散发。

6.避免砼用料的曝晒，必要时可以利用冷却水拌和以降低砼的温度。

7.从观测的结果来看，砼的最大温升一般发生在砼灌注后第三天，随后温度下降，在三周后可与气温持平。