大体积混凝土施工质量控制

张绍敏

（开封市市政工程设计研究院有限公司，河南开封 475000）

0 前言

如何控制基础大体积混凝土的干缩裂缝、温度裂缝、内部毛细孔裂缝，如何保证混凝土连续浇筑无裂纹、无冷缝、无渗漏，确保混凝土的整体性，是目前大体积混凝土施工的难点与关键。本文结合郑州市中心区铁路跨线桥主桥承台工程对大体积混凝土施工进行探讨。

1 工程概况

郑州市中心区铁路跨线桥主桥上跨京广、陇海两大铁路干线，主桥为双塔单索面斜拉桥，跨径组合为106 m+248 m+106 m＝460 m。其中2#、3#主墩承台体积较大，承台为八边形结构，平面尺寸21.8 m×26.8 m，灌注面积及厚度分别为：2#墩 5 26.5 m2厚 3 m，3#墩 5 26.5 m2厚 4 .3 m，混凝土设计强度等级C50，为特大体积混凝土结构。由于混凝土体积大，混凝土硬化期间水泥放出大量水化热使混凝土内部温度不断上升并且内部产生的热量不易散发，极易造成承台混凝土因水泥水化热和结构的不利约束而引起有害裂纹。严重影响混凝土的抗渗性能、耐久性能以及结构物的整体性能等。为确保承台施工质量，在承台混凝土施工中采取以下几种降温防裂措施。

2 混凝土原材料的选择

（1）选用低水化热的矿渣硅酸盐水泥。为确保混凝土耐久性，最低水泥用量不小于400 kg/m3，但不超过500 kg/m3，最大水灰比不大于0.4。

（2）选用5～30 mm连续级配的碎石、针片状颗粒含量不大于10%，泥土粉尘含量不大于1%。

（3）选用经过筛处理的优质中砂，细度模量在2.6左右，泥污含量不应大于1%。

（4）采用双掺技术，即混凝土中掺入适量的Ⅱ级粉煤灰和复合型高效减水剂。以减少水泥用量和用水量，降低水化热。

（5）对用料应避免爆晒，以降低入仓温度。

（6）优化混凝土配合比，利用混凝土的后期强度降低水泥用量，提高其抗裂性能。

3 控制原材料入模温度

由于主墩承台施工在夏季，气温较高，故采用低温水拌制混凝土，并采取对骨料进行喷水降温等措施，控制混凝土的入模温度。入模温度控制在30℃以内。

4 冷却管的埋设

混凝土结构内部埋设冷却水管和测温点，通过冷却水循环，降低混凝土内部温度，减小内表温差，控制混凝土内外温差不超过25℃。通过测温点温度测量，掌握混凝土内部各点温度变化，以便及时调整冷却水的流量，控制温差。

（1）冷却管采用钢管光-32-YB234-63黑铁管，外径48 mm，壁厚3.5 mm。按照冷却水由热中心区流向边区的原则，进水管口设在混凝土中心处，出水管口设在混凝土边区处。进出水口均需引出混凝土面以上，每层水管的垂直进、出水口相互错开，且出水口有调节流量的水阀和测流量设备。

（2）冷却管安装时，与钢筋骨架或支撑桁架固定牢靠，防止混凝土灌注过程中水管变形或接头脱落而发生堵水或漏水及震坏。布管时，水管与承台主筋错开，局部管段错开有困难时，可适当移动位置。冷却管安装完毕，进行通水试验，保证管路及接头畅通且不漏水。

（3）每层冷却管被混凝土覆盖并振捣完毕，即在该层水管内通水，并连续通水14 d，循环冷却水的流量控制在10～20 L/min，使进、出口水的温差不大于10℃ ( 温差通过循环水流量来进行控制）。

（4）冷却管排出的水，在混凝土灌注未完以前，不得排至混凝土顶面。在承台混凝土灌注全部结束后，视具体情况（如气温较低或骤降时）排至混凝土顶面，形成保温层，蓄水保温养护。

（5）冷却管使用完毕后，即灌浆封孔，并将伸出承台顶面部分截除。

（6）2#、3#墩承台各设4处测温孔，测温孔采用Φ10 mm的白铁管埋置在结构中，白铁管应封严下口，并加锡焊焊缝，测温管露出结构表面50 mm以上并垂直插入，每个测处设上、中、下三个测点。测温时，按测孔编号顺序进行，温度计插入测温孔后，堵塞住孔口，留置在孔内3～5 min后取出进行读数，读数要快、准。测温后将测温孔塞紧并盖好保温材料。进出口混凝土测温孔内的温度每隔1～2 h测量记录一次。

5 混凝土浇注

混凝土浇筑在一天中气温较低时进行，采取薄层浇灌，每层厚度控制在0.3 m左右，以便混凝土表面能充分散热，减小混凝土内外温差。并且控制混凝土的灌注速度，尽量减小新老混凝土的温差，提高新混凝土的抗裂强度，防止老混凝土对新混凝土过大的约束而产生断面通缝。

灌注过程中，保持混凝土均匀上升，避免过大高差，同时加强振捣，防止漏振，确保混凝土的密实度。为保证混凝土振捣质量，我们在施工过程中采取以下措施：

（1）混凝土振捣采用直向与斜向相结合的方法，斜向振捣要求振动棒与混凝土表面成40°～50°夹角。

（2）振动棒的操作做到“快插慢拔”，在振捣过程中，可将振动棒上、下略微抽动，保证振捣密实。

（3）混凝土分层浇注时，振动棒在振捣上一层时应插入下层混凝土中5～10 cm。同时，在振捣上层混凝土时，应在下层混凝土初凝前进行。

（4）振动棒插点要均匀排列，可采用“行列式”或“梅花式”次序移动，以免漏振，每次移动距离应不大于振动棒作用半径的1.5倍，即不大于50 cm为宜。

（5）振动棒使用时，距离模板以15～20 cm为宜，避免紧靠模板振动，同时应尽量避免振捣过程中碰撞钢筋。

混凝土浇注完成后，及时进行收浆抹面，确保表面平整、光洁。

6 拆模养护

混凝土养护是大体积混凝土施工中一项十分关键的工作。主要是保持适宜的温度和湿度，以便控制混凝土的内外温差，促进混凝土强度的正常发展及防止裂缝的产生和发展。大体积混凝土养护主要是保持适宜的温度和湿度条件。

6.1 保温养护作用

（1）减少混凝土表面的热扩散，减小混凝土表面的温度梯度，防止产生表面裂缝。

（2）延长散热时间，充分发挥混凝土的潜力和材料的松弛特性。使混凝土的平均总温差所产生的拉应力小于混凝土抗拉强度，防止产生贯穿裂缝。

6.2 保湿养护的作用

（1）刚浇筑不久的混凝土，尚处于凝固硬化阶段，水化的速度较快，适宜的潮湿条件可防止混凝土表面脱水而产生干缩裂缝。

（2）混凝土在潮湿条件下，可使水泥的水化作用顺利进行，提高混凝土的极限拉伸强度。

6.3 养护方法

（1）混凝土浇筑完后，表面应立即覆盖清洁的塑料膜，初凝后撤去塑料膜，用浸湿的粗麻布覆盖，并 经常洒水，保持潮湿状态最少7 d。当条件许可时，也可采取在混凝土表面喷雾降温、润湿空气等养护措施，在模板底部采取预先冷却的技术措施等。保湿养护期间，应采取遮阳和挡风措施，以控制温度和干热风的影响。

（2）混凝土拆模后的洒水养护宜用自动喷水系统和喷雾器。湿养护应不间断，不得形成干湿循环。应使混凝土浇筑体的里表温差及降温速率满足温控指标的要求。

（3）当环境相对湿度小于60%时，自然养护不应少于28 d，当相对湿度在60%以上时，自然养护不应少于14 d。

（4）保湿养护过程中，应经常检查塑料薄膜或养护剂的完整情况，保持混凝土表面湿润。

7 结语

大体积混凝土产生裂缝是由多种原因造成的，在大体积混凝土施工中，合理选择施工材料，优化混凝土配合比，优化混凝土的供应，采用科学的施工方法，严格施工管理，加强大体积混凝土养护，就可以降低混凝土温度应力和提高混凝土本身抗拉性能，减少裂缝的产生，保证工程质量。

[1] 王铁梦.工程结构裂缝控制[M].北京:中国建筑工业出版社,1997.