大体积承台混凝土裂缝控制措施

2014-10-21何平平

建筑遗产 2014年7期

何平平

摘要：本文以孔走河特大桥主墩大体积混凝土承台为例，通过混凝土热工计算，来分析大体积混凝土承台产生裂缝的原因及控制措施。

关键词：裂缝控制；热工计算；大体积承台

1 概述

孔走河特大桥位于黄韩侯铁路北塬至芝阳新建双线段落内，设计为无缝线路。本桥位于直线、圆曲线及缓和曲线上，主桥位于直线上，直线上线间距为5m，线路纵坡为+6‰及+5.6‰。孔跨布置为：2[10孔-32m简支T 梁+（48+80+48）m 预应力混凝土连续刚构+2孔-32m 简支T 梁]，桥全长582.5m，最大桥高84m。本桥大体积承台为11#和12#承台。11#、12#主墩采用圆弧端矩形空心墩，基础为15根Φ2.0m钻孔桩，承台为20×11.6×4m整体式承台，设计混凝土方量为928m3。承台体积较大，对混凝土裂缝控制要求较高，因此需制定行之有效的裂缝控制措施。

下面通过混凝土热工计算来分析影响大体积承台混凝土裂缝产生的因素，从而制定相对应的措施来控制裂缝。既保证大体积承台不产生裂缝，又节约了资源。

2 混凝土热工计算

2.1 温控指标

（1）混凝土浇筑体在入模温度基础上温升值不宜大于50℃；

（2）混凝土浇筑体的里表温差不得大于25℃；

（3）混凝土浇筑体的降温速率不宜大于2℃/d；

（4）混凝土浇筑体表面与大气温差不宜大于20℃；

2.2 混凝土施工温度计算

混凝土浇筑后，内部最高温度的峰值一般出现在浇筑后的第7～10天，对混凝土浇筑后的内部最高温度与混凝土表面温度及混凝土表面温度与大气温度之差要控制在25℃内，以免因温差和混凝土的收缩产生裂缝。

（1）计算混凝土的绝热升温值

混凝土绝热温升值：

混凝土最大水化热绝热温升值：

式中：

T（t）——混凝土浇注完一段时间t时，砼的绝热温升值（℃）；

Tmax——混凝土最大水化热绝热温升值（℃）；

Q—— 每千克水泥28d的累计水化热量，查表Q=375kJ/kg；

mc——混凝土的水泥用量308kg/m3；

C——混凝土比热容，一般取0.96kJ/kg.K；

ρ——混凝土的质量密度，取2400kg/m3；

t——混凝土龄期（d）；

e——常数，为2.718；

m——与水泥品比表面、浇捣时温度有关的经验系数，一般取0.2～0.4；

按照以上公式可以计算出混凝土各龄期的混凝土绝热温升值：

T（1）=13.0 ℃，T（2）=22.6 ℃，T（3）=29.7 ℃，T（4）=35.0 ℃，T（5）=38.9 ℃，T（6）=41.8℃，T（7）=44.0 ℃，T（8）=45.6 ℃，T（9）=46.8 ℃，T（10）=47.6 ℃，T（11）=48.3 ℃，T（12）=48.8 ℃，T（13）=49.1 ℃，T（14）=49.4 ℃，T（15）=49.6 ℃，

Tmax=50.1 ℃

3 混凝土裂缝控制措施

从上述计算过程可以得出结论，影响混凝土产生裂缝的因素有：水泥水化热大小、水泥的用量、混凝土入模温度、浇筑层厚、养护方式等。从而我们可以制定如下相对应措施：

（1）选用低水化热或中水化热的水泥品种配制混凝土，如矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰水泥、复合水泥等。

（2）充分利用混凝土的后期强度，减少每立方米混凝土中水泥用量，用其他胶凝材料代替，例如粉煤灰。

（3）使用粗骨料，尽量选用粒径较大、级配良好的粗细骨料；控制砂石含泥量；掺加粉煤灰等掺合料或掺加相应的减水剂、缓凝剂，改善和易性、降低水灰比，以達到减少水泥用量、降低水化热的目的。

（4）降低混凝土入模温度，选择较适宜的气温浇筑大体积混凝土，尽量避开炎热天气浇筑混凝土。夏季可采用低温水或冰水搅拌混凝土，可对骨料喷冷水雾或冷气进行预冷，或对骨料进行覆盖或设置遮阳装置避免日光直晒，运输工具如具备条件也应搭设避阳设施，以降低混凝土拌合物的入模温度。

（5）减少浇筑层厚，当大体积混凝土平面尺寸过大时，可以适当设置后浇缝，以减小外应力和温度应力；同时也有利于散热，降低混凝土的内部温度。

（6）在混凝土内部预埋冷却水管，通入循环冷却水，强制降低混凝土水化热温度。

（7）在混凝土浇筑之后，做好混凝土的保温保湿养护，缓缓降温，充分发挥徐变特性，减低温度应力，夏季应注意避免曝晒，注意保湿，冬期应采取措施保温覆盖，以免发生急剧的温度梯度发生。

4 结束语

在混凝土结构中裂缝是绝对存在的，只是应将其控制在符合规范要求范围内，以不致发展到有害裂缝。为了有效地控制有害裂缝的出现和发展，必须从控制混凝土的水化升温、延缓降温速率、减小混凝土收缩、提高混凝土的极限拉伸强度、改善约束条件和设计构造等方面全面考虑，结合实际采取措施。