高温季节大体积混凝土施工中的裂缝控制对策

吴亚东

(江苏金堰交通工程有限公司,江苏泰州 225500)

高温季节大体积混凝土施工中的裂缝控制对策

吴亚东

(江苏金堰交通工程有限公司,江苏泰州 225500)

针对工程的施工方案及实施,阐述了大体积混凝土夏季施工裂缝控制技术的对策和应用。

基础 大体积混凝土 裂缝分析 混凝土温度控制 裂缝预防

1 引言

随着国家发展战略的调整和加大对基础设施的投入，公路工程建设的规模得到空前发展，很多桥梁(涵)结构物的设计采用灌注桩基础和大体积混凝土底板的形式。有的设计明确要求大体积混凝土一次连续浇筑不留施工缝，内部温升值控制在75℃以内。因为温升过高会直接影响混凝土内部水泥水化反应，从而影响强度，施工规范中要求混凝土内外温差不大于25℃，过大则底板有可能产生裂缝。某大桥底板施工季节为炎热高温的夏季，平均气温32℃，与施工规范中要求大体积混凝土宜在较低环境下施工的条件相违背。参比类似工程大体积混凝土施工情况，笔者认为施工中裂缝是大体积混凝土最常见，也是较难控制的质量通病，因此在施工实践中，裂缝控制技术是一项重要的质量特征。

2 裂缝产生机理及控制

由于底板结构尺寸，混凝土总量达1350m3，采用混凝土搅拌运输车运送预搅拌混凝土，泵送浇筑，计划浇筑速度60m3/h。水泥水化反应所释放的热量会使混凝土内部积聚较高温度，而混凝土凝结收缩作用和表层的冷却，会使混凝土形成早期升温、后期降温的温度收缩应力，这是导致混凝土结构产生裂缝的主要原因。为了防止混凝土的贯通裂缝发生，有效控制表面裂缝的开展，采用多种形式的施工方法以达到控制内外温差，减小变形，控制裂缝。

(1)选定合理的配合比，选用较低水化热水泥。(2)采用FDN高效减水剂与占水泥用量10%～15%的粉煤灰，减少水泥用量和混凝土拌和物的泌水，防止产生干缩裂缝。(3)加入缓凝剂，延缓混凝土的凝结时间到10h，滞缓水泥的水化速度，使水化的热量缓慢释放，推迟温度峰值到来的时间，防止大体积混凝土开裂。(4)在混凝土中掺入8%UEA膨胀剂，利用其微膨胀具有补偿收缩的效果使其在混凝土凝结过程中产生自应力，有效抵抗混凝土收缩变形，控制裂缝。(5)控制混凝土入模温度为33℃，对浇筑后的混凝土进行二次震捣，排除混凝土因泌水而产生的空隙，增加混凝土密实度，减少内部微裂缝。(6)采用电子测温与传统测温全过程监测，选用精度较高，性能可靠的JDC-2型热电偶温度传感器(分度号CU50)设线布点，JDC-102温度显示仪直接观测混凝土内部温度。(7)设置冷却水管(为Φ50钢管，距混凝土表面900mm)，上下两排S型布置，单层水管长570m，水管冷却范围D=1.5m(混凝土层热系数λ=3.15W/mk， 导温系数α=0.115m2/d，比热C=0.9618Kj/kg·K，推算混凝土预期冷却后温度可达49.576℃)。

3 现场裂缝控制对策及其实施

(1)第一种措施：①目的：混凝土内部最高温升值≯75℃②对策：底板内部采用双层循环水管降温，进水采取抽井水(水温低)，循环水管采用Φ50无缝钢管，要求焊接固定牢靠，并做通水加压试验，保证对底板不构成任何不利影响。③实施：混凝土内部循环水冷却降温在底板混凝土浇筑12h后即开始抽取井水进行循环水降温，通过底板测温记录证实，循环水降温效果非常明显，养护期混凝土内部最高温升74.4℃，循环水进水温度18℃，出水温度35℃，达到了预期目标。

(2)第二种措施：①目的：混凝土内外温差不超过25℃，混凝土温降不大于10℃/d。②对策：采用双层塑料薄膜夹裹双层麻袋进行，利用麻袋保温，更主要是利用塑料薄膜封混凝土表面自由水或养护水蒸发途径，减少蒸发降温，覆盖要求及时，全封闭养护不少于14d，养护期间不得揭开覆盖层，根据每天的定时测温情况确定是否增加保护层及终凝揭开覆盖层的时间。③实施：混凝土覆盖保温控制，利用双层塑料薄膜夹裹双层麻袋覆盖保温与混凝土内部循环水降温措施相结合，由于封闭及时，严密，保证混凝土二次振捣二次抹面完成后，迅速及时进行覆盖封闭、密封，封闭的严密性，从测温记录及塑料薄膜上的热水珠，可以反映出来，达到了预期效果。

(3)第三种措施：①目的：混凝土养护湿度符合要求，混凝土表面没有收缩裂缝。②对策：利用蛇皮布、湿麻袋临时覆盖解决混凝土面振捣搓面作业时，受大风、太阳曝晒水分急剧散失，温度、湿度不够，产生塑性收缩裂缝问题；利用双层塑料薄膜解决二次振捣，二次搓 、抹后混凝土面的保湿养护问题，但环境气温高，太阳曝晒下，湿度显然不够，用自来水直接喷洒，混凝土表面降温较大，内外温差值大，采用循环冷却水抽取的热水进行撒水养护，既能解决保湿问题，又能满足内外温差的保温要求。③实施：养护保湿条件控制，利用蛇皮布、湿麻袋临时覆盖混凝土作业面，减少大风、太阳曝晒因素影响混凝土面塑性裂缝问题。

(4)第四种措施：①目的：结合混凝土二次振捣消除混凝土塑性收缩裂缝。②对策：搓抹主要掌握搓抹时间，掌握混凝土初凝前后的时间，是搓抹要领，本工程征调富有搓抹经验的专业粉刷工，并就搓抹的要求，搓抹的目的及其操作工艺进行全面的技术交底，要求底板顶面搓抹遍数不少于3次。③实施：根据混凝土面二次搓抹对防止混凝土塑性收缩裂缝控制的重要性，项目从底板开工即征调20名专业抹灰工，现场进行交底后，结合二次振捣对混凝土面适时进行了不少于3次的搓抹，直至混凝土表面凝固到不能收面为止，较好的控制了混凝土的收面工作，为及时覆盖保湿创造了条件。

(5)第五种措施：①目的：消除混凝土收缩裂缝。②对策：二次振捣对于消除混凝土早期沉降裂缝富有成效，但振捣时机和振捣方法很重要，采用插入式高频振动棒进行斜向分层，内部和表面的第一次振捣完成后，第二次振捣时间必须确定为振动棒以其自身的重力逐渐插入混凝土振捣，依混凝土的可恢复塑性程度，拔出混凝土棒时仍能自行闭合为准，底板最上一层混凝土在面层处理时，在混凝土失去流动性前，用平板振动器进行，同时面层消除处理时，保证收面次数不少于3次。③实施：由于钢筋网片配筋量较大，混凝土坍落度较大，及时实施二次振捣，消除了混凝土面早期沉降裂缝，底板混凝土顶面采取平板震动器震动，消除面层裂缝。

(6)第六种措施：①目的：消除“假凝”，实现一次连续浇筑，并防止假凝接搓处裂缝。②对策：混凝土斜向分层浇筑，由于夏季高温及太阳曝晒，混凝土面水份急剧蒸发失水，使人产生混凝土已凝固的错觉“假凝”，同时，由于夏季高温的作用，混凝土外加剂中的缓凝成分作用效果不明显，甚至转为促凝成分，为了防止混凝土“假凝”或高温缓凝效果减弱的影响，在交通运输高峰期，混凝土车运输较缓，泵车输送量减少的时候，利用湿麻袋或蛇皮布覆盖，能起到降温及临时保温的效果，防止“假凝”。③实施：混凝土接槎“假凝”预防控制。是对夏季高不曙及太阳曝晒，混凝土作业面易出现“假凝”现象，影响接槎的因素，实施湿麻袋、蛇皮布临时覆盖，较有效预防了混凝土“假凝”产生。

(7)第七种措施：①目的：斜向分层的斜面流淌长度控制在一定范围，使混凝土斜向分层的每层厚度内，混凝土体积控制在较小范围，从人员到混凝土运输泵都能减轻压力，保证一次性连续浇筑成功，消除混凝土沉降裂缝。②对策：混凝土总的浇筑采取退管斜向分层连续浇筑，泵送混凝土坍落度较大，在混凝土面未浇筑2.5m顶面前，斜坡面主要采取间隔点振，重点振捣坡顶平面部位，斜坡向上的振捣要求上层与下层错开半个振捣间距。③实施：为实现底板混凝土一次性连续浇筑，认真落实施工方案制定的混凝土浇筑组织及振捣方法，实现了斜面混凝土流淌面控制在较小范围，并较顺利的完成了局部混凝土浇筑衔接工作。实现底板一次性连续浇筑的目标。混凝土斜向分层接槎振捣均符合要求。

4 实施效果

该工程历时50h连续作业完成该底板浇筑，后经质检中心和质量监督站全面检查，整体底板未发现不良裂缝，对同类工程建设和质量控制起到示范作用。

5 结语

(1)在底板大体积混凝土施工时要全面和有针对性的考虑施工方案，尽可能利用国内较先进的施工技术及控制方法。(2)要做充分的施工准备，把影响质量的关键问题量化、细化、分解到具体措施上。(3)材料控制检测要规范，在施工过程中严格按方案要求执行，操作和指挥一致，实施和检查一致。(4)施工中混凝土自身升温时间很短，大约在浇筑后的三到五天，此时混凝土基本处于塑性弹塑性状态，约束力很低。降温阶段，约束拉应力随时间增加，由于许多施工条件难以预测，不能用线性理论的方法，要利用相似的工程其裂缝控制实测数据及降温曲线，以近似值作参照。

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[3]李海涛.铁路桥梁工程大体积混凝土裂缝的原因与控制措施[J].铁道勘测与设计, 2006(5).

[4]王辉.大体积混凝土温度裂缝的分析与控制[J].陕西建筑,2010(3).