大体积混凝土承台施工外观质量及裂缝控制

解卫江

(山西路桥集团建设有限公司，山西太原 030006)

1 工程概况

奉云高速公路B21合同段构壁溪大桥主墩承台为长9.5 m，宽9.5 m，高4 m的方形钢筋混凝土承台，承台混凝土为C30混凝土。一个承台混凝土方量为361 m3，属大体积混凝土结构，同时承台外露，对承台混凝土的外观质量也提出了较高的要求。

2 承台施工

根据构壁溪大桥主墩承台体积大，承台外露，外观质量要求高的特点，就如何预防混凝土开裂及混凝土外观质量控制，结合现场的实际情况，分析混凝土开裂及外观质量的影响因素，有针对性的采取了一系列预防、控制措施，取得了显著的效果。

2.1 承台混凝土裂缝形成原因及混凝土外观质量影响因素分析

2.1.1 承台混凝土裂缝形成的主要原因

1)混凝土处于初凝状态，由于气温、环境湿度、大风等原因，使混凝土表面水分损失大，混凝土收缩过快而形成的干缩裂缝。

2)承台顶部混凝土施工过程中，由于混凝土的离析及过振，使承台表面出现较厚的砂浆层，承台顶面混凝土强度降低、塑性变形增大而产生的塑性变形裂缝。

3)水泥在水化的过程中会产生大量的热量，由于承台内部温度不能及时散发出去而使混凝土内外部产生较大的温差，形成温差裂缝。

4)混凝土在强度形成过程中，混凝土表面温度的骤变与混凝土内部温度产生较大的温差，外部混凝土收缩时受到内部混凝土的约束而出现的收缩裂缝。

5)由于施工工艺而产生的裂缝。

2.1.2 影响承台混凝土外观的主要因素

1)模板;2)混凝土配合比;3)混凝土原材料;4)混凝土浇筑工艺;5)混凝土振捣。

2.2 承台施工及预防混凝土裂缝、保证混凝土外观质量控制措施

2.2.1 承台模板

模板是保证混凝土外观质量的重要因素，在构壁溪大桥承台施工中，承台模板采用空心墩大块模板，使承台表面平整，减少模板接缝对外观质量的影响，同时承台模板能得到充分利用，节省模板投入。模板使用前表面进行打磨及涂脱模剂，脱模剂涂抹均匀，待脱模剂晾干后支立模板。承台内采用无拉杆施工，避免了承台拉杆对混凝土外观质量的影响，由于承台较大，每个承台需要拉杆80根，重量1.26 t，使用后不能从承台中拆除，拉杆为一次性拉杆。充分利用现有周转材料，采用无拉杆施工方法，在保证混凝土外观质量的同时，每个承台节省了对拉螺杆1.26 t，降低了工程成本。

2.2.2 混凝土配合比

混凝土配合比是混凝土裂缝及外观质量的重要影响因素，在混凝土配合比设计过程中，选用高强、低热水泥及多家减水性能良好的高效减水剂进行试配，以保证混凝土强度，同时在混凝土中掺加粉煤灰，以达到保证混凝土强度、混凝土和易性的同时，降低混凝土的水混用量及用水量。最大限度地降低混凝土水化热，防止混凝土因水化热过高而使混凝土产生内外温差裂缝，使用高性能减水剂，不仅降低水泥用量，同时保证了混凝土的和易性，避免了由于混凝土的泌水而在承台侧面产生水流及由于承台顶面砂浆过厚而产生的塑性裂缝。经过多次试配，承台混凝土配合比采用如下混凝土配合比设计:

水泥:重庆地维回转窑P.32.5普通硅酸盐水泥。

碎石:云安5 mm～31.5 mm卵碎石。

砂子:岳阳砂，细度模数2.44。

粉煤灰:重庆珞璜电厂珞璜Ⅱ级粉煤灰。

水:现场饮用水。

外加剂:重庆福云FLW-2A缓凝高效减水剂，掺量1%。

水灰比:0.43。

坍落度:140 mm～160 mm。

承台混凝土配合比设计见表1。

表1 承台混凝土配合比表

混凝土初凝时间130 min，终凝时间200 min。

2.2.3 混凝土原材料的控制

混凝土原材料包括水泥、砂、石料、粉煤灰、水及外加剂，混凝土原材料是混凝土外观质量的影响因素之一，在施工中，严格控制砂、石料的含泥量及级配，施工过程中，保持砂、石料及水泥质量的稳定性，使用同一厂家的水泥及同一产地的砂、石料。

2.2.4 混凝土施工工艺控制

1)混凝土拌和。混凝土拌和采用具有自动计量系统的强制式拌和机拌和，施工前根据原材料的含水量情况调整施工配合比，拌和时间不少于150 s，严格按投料顺序，充分拌和，以保证混凝土的和易性及均匀性。

2)混凝土运输。混凝土的运输主要采用混凝土罐车运输，在运输过程中，混凝土罐慢速旋转。采用混凝土泵车泵送入模，在泵前，混凝土在混凝土罐及混凝土泵内充分拌和后泵送入模，以保证混凝土的均匀性及和易性，防止混凝土离析，保证混凝土外观质量。

3)混凝土的分层及振捣。混凝土浇筑时采用水平分层进行浇筑，层厚不大于30 cm，根据拌和机及混凝土泵的性能，每层浇筑时间约60 min，浇筑时，每层浇筑时间不宜少于60 min，以便内部混凝土水化热扩散。为使上下层成为整体，避免形成接缝，浇筑上层混凝土时插入式振捣器应伸入下层5 cm～10 cm。混凝土振捣过程中，防止漏振及过振。

混凝土振捣用2根插入式振捣器以梅花形分布振捣，对每一振动部位，必须振动到该部位混凝土密实为止。密实的标志是混凝土停止下沉，不再冒出气泡，表面呈现平坦泛浆。

4)混凝土养护。混凝土浇筑完后，分别用木模和铁模进行两次收浆抹面，收水后反复抹光压实，并用土工布覆盖养护，在承台顶面用循环热水养护，以保证混凝土表面的湿度及温度，降低温凝土内外温差，防止承台顶面混凝土产生裂缝。

5)模板的拆除。大体积混凝土承台模板拆除时间直接影响到混凝土的外观质量及承台表面混凝土裂缝的产生，拆模时间过早不仅会出现混凝土粘模，使混凝土表面形成麻面，同时由于混凝土在强度形成期表面骤然降温而形成表面混凝土收缩缝隙，而且还会增大内外混凝土温差，形成温差裂缝。混凝土拆模时间应视混凝土内部温度变化来确定，当混凝土内部温度处于下降趋势时，可拆除模板。根据混凝土监测情况，构壁溪桥大体积混凝土承台拆模时间为7 d。

2.2.5 混凝土内外温差控制

混凝土内外温差是大体积混凝土承台产生开裂的主要原因，对于混凝土内外温差的控制是防止混凝土开裂的关键，结合构壁溪大桥大体积混凝土承台施工，简述大体积混凝土承台内外温差的控制方法及措施。

1)确定内外温差控制数值。

混凝土内外温差控制数值通过温度控制计算确定，温度控制是依据事先拟用的混凝土原材料、配合比及相关的物理力学参数计算混凝土的温度分布和温度变化，再根据计算的温度结果计算温度变和温度应力的变化，确定合适的温控标准，保证混凝土不产生温度裂缝。

2)温度控制标准。

根据温度与应力计算结果，构壁溪大桥承台温控标准如下:

a.混凝土内外温差不大于25℃;

b.混凝土浇筑温度小于T+3℃(T为浇筑混凝土期间气温，T=21℃);

c.混凝土最高温升不超过28℃。

3)混凝土温控措施。

a.通过混凝土配合比设计控制，减小混凝土的水化热，以控制混凝土的最高升温。

b.延长混凝土拆模时间，利用冷凝循环热水覆盖承台顶面，减缓承台表面热量的散失，以提高混凝土表面温度、减小混凝土内外温差。

c.在承台内布设冷凝水管，通过循环水以降低混凝土内部温度，减小混凝土内外温差。

d.在承台内埋设温度传感器，对承台内部及混凝土表面温度进行24 h监测，每小时采集一次温度数据，通过控制冷凝水管的水流来调整、控制承台内部温度。

构壁溪大桥承台进行了14 d的温度监测和控制，每个承台安装了15个传感器，分3层布设，C型平面分布于承台中心、B型距承台表侧面100 cm处、A型距承台表侧面20 cm处。温度传感器布置图如图1所示。

图1 承台温度传感器布置图（单位：cm）

e.根据混凝土温度监测数据向冷凝管中注入水流，以降低混凝土内外温差，出入冷凝管水温差不超过15℃。

f.监测数据见表2。

表2 温控结果汇总表℃

由上述温控表可以得出，混凝土第5天后，其升温速度较其降温速度要慢，最高温度呈下降趋势，因此，在7 d后，构壁溪大桥拆除了承台模板，同时在第10天停止了冷凝管打循环水的循环。最高升温27.2℃，混凝土内外最大温差21.3℃，符合施工温控要求。

3 大体积混凝土承台施工注意事项

1)混凝土配合比设计时选用高强、低热水泥，同时在混凝土中加粉煤灰等，以降低水泥用量及水灰比。

2)做好承台开挖坑壁防护及排水措施。

3)模板、背楞有足够的刚度，同时对拉杆强度及施工时伸长量进行计算。

4)混凝土浇筑时分层进行，严格控制混凝土浇筑速度，混凝土浇筑速度不宜过快。

5)混凝土浇筑完成后及时覆盖养护，模板拆除后及时覆盖，以减小混凝土内外温差。

6)及时采集混凝土温测数据及注入冷凝水。

4 实施效果

构壁桥主墩方形承台共4个，现已全部完工，无裂缝产生，外观质量良好。

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