大体积混凝土施工技术探究

柴 瑞 唐盛朝

(山西省大同市市政建设发展公司，山西 大同 037000)

0 引言

在建筑施工过程中，经常会遇到大体积混凝土施工，大体积混凝土指的是最小断面尺寸大于1 m以上的混凝土结构，如其断面尺寸足够大时，就必须采用相应的技术措施，充分降低温度差值，减缓温度应力，控制裂缝产生。

1 工程概况

本文以大同市北环桥主桥P10墩为例，分享大体积混凝土承台施工过程，北环桥P10号墩为主桥钢结构拱脚固结墩，主、副拱肋和拱脚是通过埋设在承台内部的锚固支架来进行固定及传力。承台结构设计为“回”字形，外围包络尺寸为25.5 m×53.17 m×6.34 m，外侧第一阶高度为5 m，第二阶高度为1.34 m，系梁高度为4.0 m、宽度为3.5 m。承台混凝土标号为C40(3 591 m3)。

P10承台具体尺寸见图1～图3。

2 施工准备

大体积混凝土施工技术要求高，在施工中要防止水泥水化热而引起混凝土温差较大，进而产生裂缝，因此做好混凝土原材料的选择，配合比的优化，浇筑过程中技术措施的控制，浇筑后养护材料和措施等相关准备工作，才能确保混凝土顺利施工和成品质量。

3 温度应力控制措施

3.1 混凝土原材料的选择

尽量减少单位混凝土水泥用量，降低水泥水化热，为了混凝土能充分散热，还应适当延长混凝土初凝时间，因此必须作好混凝土原材料挑选以及混凝土原材料的预控措施：

1)水泥：水泥水化热是大体积混凝土产生温度的主要因素，因此充分理解各种水泥的物理、化学特性，选用水化热较低的硅酸盐水泥，本工程选用了P.O42.5的普通硅酸盐水泥。

2)粗骨料：选用坚固性高、破碎面多的碎石，在不降低混凝土标号的前提下进行配合比优化，选用单位水泥用量较小，碎石粒径相对较大的混凝土配合比，就可以降低水泥在凝固时产生的水化热，本工程P10号承台混凝土选用了5 mm～31.5 mm的连续级配碎石。

3)细骨料：尽量选用中、粗砂，细度模数宜为2.6～2.9，骨料存放在带顶篷的料仓内，避免日晒。

粗细骨料均应干净清洁，即含泥量要符合规范要求，因为含泥量过大时除了会影响混凝土的强度，还会造成混凝土收缩量增大，因此，在施工中要严格控制粗细骨料的含泥量，确保混凝土成品质量。

4)外掺剂：外掺剂的选用主要以增强混凝土强度，减少混凝土凝固时水泥水化热量，从而降低混凝土内外温差为主，混凝土的配合比中应尽量减少水泥单位用量，为降低水泥用量和水化热，通过详细计算和充分试配，胶凝材料中掺加一定比例的粉煤灰和矿粉。

5)外加剂：混凝土中加入一定量的外加剂可以减少水泥用量，为提高混凝土强度和降低水泥水化热，可以采用与水泥品种相匹配的缓凝型减水剂来作为外加剂，通过延缓混凝土凝固时间从而延缓水泥水化热的放热速度，并且能够延迟水化热引起的混凝土温度峰值的时间，还可减小混凝土的放热总量和混凝土的温度峰值，从而减小或者避免混凝土因温差太大而引起的温度应力裂缝。

3.2 混凝土配合比的确定和优化

1)通过试验试配，在保证混凝土强度的前提下，尽可能降低水泥单位用量，同时采用比较优质的掺合料，尽量减小混凝土水灰比；还应加大骨料粒径且尽量增加碎石用量，骨料的含泥量要符合要求。

2)混凝土配合比中根据施工要求必须掺加外加剂，外加剂要选用适用的、相匹配的、性能较好的，如缓凝减水剂等，外加剂使用前必须做正常混凝土与掺外加剂的混凝土的对比试验，应严格控制外加剂的掺量。

3)坍落度的控制。在试验室试配试验时，必须考虑水泥单位用量与混凝土坍落度的一致性，通过调整水胶比，使得坍落度指标符合设计及规范要求，且能满足施工要求。

4)通过试验，按泵送混凝土的实际条件来控制混凝土的收缩率，试验过程按试件收缩率2×10-4～4×10-4作为控制目标。

5)混凝土配合比初步确定。在混凝土搅拌时掺入外加剂(缓凝减水剂)是为了延缓混凝土初凝时间，延长水泥水化热放热时间，同时为了降低混凝土凝固过程中水化热峰值，在混凝土配合比设计工程中，减少水泥用量，用粉煤灰、矿粉等掺加剂作为胶凝材料替代水泥，充分考虑这些因素后，通过详细计算、试配，反复优化，且在制件验证后得到最佳施工配合比。

3.3 混凝土内部增设冷却水管

冷却管是指在混凝土体内布置的冷却水管，通常由混凝土的体积、标号以及施工外界气温来确定冷却管的内径、数量和布置形式。加设冷却管后，在混凝土凝固过程中可降低混凝土内外温差，达到减少或避免混凝土产生裂缝的目的。

1)冷却水管布置：根据结构尺寸和竖向钢筋间距，水管在高度方向间距1.0 m，底、顶面两层水管距浇筑层底、顶面各1.0 m；平面方向间距1.8 m，距承台侧边线0.9 m。上、下层冷却水管的走向相互垂直，以最大限度地增加冷却辐射密度，见图4～图6。

2)冷却水管组装：冷却水管要利用承台钢筋或加设钢筋支架来组装固定，并在冷却水管接头处设置限位钢筋，防止混凝土浇筑过程中对水管接口的扰动而导致渗水，每层冷却水管分别设有进水口和出水口，进出水管要高于施工作业面，在承台一侧布置蓄水箱和冷却水箱，冷却水从蓄水箱通过水泵进入高压离心泵，然后通过各个进水口进入混凝土内的冷却水管中，再由出水口输入进入冷却水箱进行冷却，冷却后的水输入蓄水箱，形成循环用水。根据出水口的水温来控制水的流量。

3)冷却水管输水：冷却水管布设完成后，为检验冷却水管是否密封，应事先进行通水试验，避免混凝土在浇筑过程中通水时发生漏水。混凝土自浇筑开始后，冷却水管及时通入冷水，通水应连续，时间不少于14 d，为增强冷却效果，进出水流方向可随时更换，冷却水温度控制在15 ℃～25 ℃。

4)冷却水测温：在输水整个过程中，要派专人对冷却水的流量、进出口处的水温定时进行检测和记录，出水口出水温过高时，可调节冷却水管进水口处的阀门来控制水的流量，从而控制冷却水管的水温，冷却水使用蓄水池内的水，施工气温较低时，应使冷却水管出水回流至蓄水池内，然后用由出水口回流的水作冷却水管进水，使得进口水温适当升高，以控制温差。测温孔布置见图7，图8。

5)冷却水管用后处理：养护完毕后，对冷却水管进行灌浆封孔，封孔采用等强度或高一标号小石子混凝土。

4 混凝土浇筑施工过程

4.1 施工现场布置

承台浇筑投入2台混凝土泵车和至少10辆混凝土罐车,另外备用1台混凝土泵车。泵车停在承台基坑开口线外至少3 m，混凝土罐车必须按指定线路行驶，依次停在泵车喂料斗后，喂料结束后按指定线路离场。

4.2 混凝土浇筑

浇筑前应检查基坑内积水情况、杂物清理情况、倒角模板加固情况、各预埋件位置是否正确及有无遗漏、冷却管有无破损等。

混凝土浇筑时按阶梯式分层布料，每层最大厚度不超过30 cm，控制混凝土自由落体高度不大于2 m，并应在下层混凝土初凝前完成上层混凝土的浇筑。考虑到承台第一阶高度4 m，若浇筑高度超过2 m时，应采取具体的防混凝土离析措施(如接软管伸入到顶面钢筋以下)。浇筑推进示意见图9。

4.3 混凝土振捣

混凝土的振捣采用插入式振捣棒进行振捣密实，对边角和斜角部位混凝土振捣要派专人监控，确保混凝土整体密实。同时在振捣过程中要加强对承台模板的检查，防止跑模、胀模现象发生。

4.4 混凝土养护

混凝土浇筑抹面后应立即覆盖，防止混凝土表面因温度高而脱水干缩产生裂缝，并浇水养生不少于14 d。

5 大体积混凝土施工要求

1)大体积混凝土浇筑时，应选择在当天气温较低的情况下进行，以便降低混凝土自身温度。有条件的情况下，选择夜间开始浇筑较为合适。

2)严格控制混凝土内部与体表温差在20 ℃以下，外界气温较低时，混凝土表面采取保温措施。

3)加强振捣，确保混凝土整体密实，来提高混凝土抗压强度和抗拉强度，浇筑过程中，及时进行抹面，防止早期收缩裂缝的出现。

4)模板拆除后及时覆盖，并进行洒水或承台内蓄水养护，为减小混凝土内表温差，模板拆除时间应选择一天中温度较高时段，防止混凝土出现裂缝。

6 结语

在桥梁工程施工过程中对承台大体积混凝土的控制措施与工程质量有密切联系，本文以自己参建的大同市北环桥工程为例，在施工前通过仔细计算分析，在施工中采用了科学的施工方法，严格控制施工过程，确保了承台大体积混凝土的工程质量。