橋梁工程中大體積混凝土裂縫的原因與控制

1、 12 -武廣客運(yùn)專線承承臺(tái)大體積混混凝土施工技技術(shù)摘要：通過過選用合理的的混凝土原材材料，嚴(yán)格控控制現(xiàn)場(chǎng)混凝凝土配合比，不不僅保證了客客運(yùn)專線橋梁梁承臺(tái)的強(qiáng)度度滿足設(shè)計(jì)要要求，也實(shí)現(xiàn)現(xiàn)了大體積混混凝土的防裂裂目標(biāo)。關(guān)鍵詞：承承臺(tái) 大體體積混凝土 施工技術(shù)術(shù)1 工程概況武廣客運(yùn)專線橋橋梁承臺(tái)結(jié)構(gòu)構(gòu)尺寸為5.610.22.0m、12.59.23.5m等九種結(jié)構(gòu)構(gòu)型式，混凝凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度度為C30，均均采取一次性性澆筑，數(shù)量量在114.24 m33402.55m3之間，均屬屬于大體積混混凝土施工。承承臺(tái)大體積混混凝土由于結(jié)結(jié)構(gòu)厚，體積積大和施工復(fù)復(fù)雜等特點(diǎn)，除除了滿足強(qiáng)度度、耐久性等等要求外，還還必

2、須控制大大體積混凝土土裂縫的開展展。大體積混混凝土由于結(jié)結(jié)構(gòu)尺寸大，水水泥水化熱引引起混凝土溫溫度升高，熱熱量不易及時(shí)時(shí)散發(fā)，從而而形成較大的的內(nèi)外溫差，較較大的溫差將將形成較大的的溫度應(yīng)力，從從而引起混凝凝土表面裂紋紋。目前，隨著高性性能混凝土在在鐵路客運(yùn)專專線橋梁施工中的的全面應(yīng)用，對(duì)對(duì)橋梁大體積積混凝土的施施工技術(shù)和質(zhì)質(zhì)量控制，也也逐步引起大大家的重視。本本文對(duì)武廣客運(yùn)專專線承臺(tái)大體體積混凝土的的施工技術(shù)進(jìn)行分析析、探討。 2 承臺(tái)混凝土土配合比設(shè)計(jì)計(jì)2.1 大體積積混凝土的特特點(diǎn)2.1.1 大大體積混凝土土裂縫是指大大體積混凝土土水泥水化熱熱所產(chǎn)生的溫溫度、收縮變變形導(dǎo)致的裂裂縫，在現(xiàn)

3、澆澆混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)中必須予以以控制這種裂裂縫。2.1.2 采采用一次整體體澆注混凝土土的方法和“綜合溫控”施工技術(shù)，有有利于提高結(jié)結(jié)構(gòu)的整體性性、抗?jié)B性、同同時(shí)提高了結(jié)結(jié)構(gòu)的抗震能能力。2.1.3 大大體積混凝土土的施工工藝藝，減少了施施工工序之間間的交叉，取取消了各種施施工縫的處理理工作，從而而簡(jiǎn)化了施工工程序，加快快了施工進(jìn)度度。2.2 承臺(tái)配配合比設(shè)計(jì)原原則橋梁承臺(tái)大體積積混凝土配合合比的設(shè)計(jì)原原則：(1)在保證工程程建設(shè)所規(guī)定定強(qiáng)度、耐久久性等要求和和滿足施工工工藝要求的前前提下，合理理選擇使用的的材料，盡量量減少水泥用用量，降低混混凝土絕熱溫溫升；(2)摻入摻和料料時(shí)混凝土的的水膠比應(yīng)

4、低低于無摻和料料的水膠比，膠膠凝材料總量量應(yīng)稍大于設(shè)設(shè)計(jì)相同強(qiáng)度度等級(jí)傳統(tǒng)混混凝土的水泥泥用量，以保保證良好的施施工性，提高高混凝土的耐耐久性。2.3 承臺(tái)砼砼配合比的設(shè)設(shè)計(jì)難點(diǎn)和解解決的技術(shù)措措施2.3.1 控控制混凝土水水化熱溫升大體積混凝土應(yīng)應(yīng)盡量降低混混凝土的絕熱熱溫升，降低低絕熱溫升的的有效辦法是是摻加適量粉粉煤灰取代部部分水泥。粉粉煤灰因含有有大量的活性性Si02和A1203，有“固體體減水劑”的的美稱，其摻摻入混凝土中中具有增強(qiáng)效效應(yīng)、增塑效效應(yīng)、填充效效應(yīng)和削減溫溫峰的作用，是是配制大體積積混凝土不可可缺少的材料料。加入適當(dāng)當(dāng)?shù)姆勖夯铱煽梢愿纳苹炷恋暮鸵仔孕?，增加膠凝凝物質(zhì)

5、，降低低混凝土的水水膠比，使混混凝土的早期期水化熱明顯顯降低。粉煤煤灰可以和水水泥水化放出出的Ca(OOH)2反應(yīng)，降低低水化熱。因因此，以粉煤煤灰置換部分分水泥后，水水化熱放出的的速度減緩了了。水化熱降降低的比例，一一般是粉煤灰灰的置換率的的12左右右。因此，通通過添加粉煤灰可以抑制混凝凝土的溫升， 摻加緩凝劑可以延緩混凝土澆注時(shí)溫度峰值，從而降低混凝土開裂的風(fēng)險(xiǎn)。2.3.2 控控制混凝土泌泌水因水泥用量低，大體積混混凝土施工中中容易產(chǎn)生泌水現(xiàn)象。通過降降低混凝土的的水膠比，盡盡量減少混凝凝土拌合物的的自由水，是是降低泌水的的有效辦法。在混凝土拌合物中摻加增稠劑以改善混凝土粘度，也可以大大改

6、善混凝土的泌水情況。在承臺(tái)配合比設(shè)計(jì)時(shí)，擬采用以上技術(shù)措施解決混凝土泌水問題。2.3.3 控控制混凝土的的收縮為了降低混凝土土泌水而采用用了低水膠比比的技術(shù)措施，這同時(shí)時(shí)也導(dǎo)致了混混凝土的收縮縮加大，因碎碎石的強(qiáng)度、密密度、吸水率率和外加劑種種類對(duì)混凝土土干縮影響也也很大。承臺(tái)臺(tái)配合比設(shè)計(jì)計(jì)時(shí)降低混凝凝土收縮的途途徑有：降低砂率，選用強(qiáng)度高高、密度大、吸吸水率小的碎碎石，選用收縮較較小的聚羧酸酸系外加劑。2.4 原材料料優(yōu)選2.4.1 水水泥：宜采用品質(zhì)質(zhì)穩(wěn)定、強(qiáng)度度等級(jí)符合要要求的低堿硅硅酸鹽水泥或或低堿普通硅硅酸鹽水泥（摻摻合料僅為粉粉煤灰或磨細(xì)細(xì)礦碴）。品品質(zhì)應(yīng)符合GGB175-1999

7、規(guī)規(guī)定：水泥的的比表面積不不宜超過3550m2/kg，堿堿含量不應(yīng)超超過0.600%，游離氧氧化鈣含量不不應(yīng)超過1.5%，水泥泥熟料中C33A的含量不宜宜超過8%(強(qiáng)腐蝕環(huán)境境下不應(yīng)大于于5%)，CC4AF含量小小于7%、CC3S、C2S含量宜在在40%445%之間的的水泥。2.4.2 粉粉煤灰：宜選選用燒失量較低的粉煤灰；2.4.3 砂砂：宜選用無潛潛在堿活性，堅(jiān)堅(jiān)固性試驗(yàn)的的失重率小于于5的中粗粗砂。2.4.4 碎碎石：宜選用用質(zhì)地均勻堅(jiān)堅(jiān)固，顆粒形形狀和級(jí)配良良好，吸水率率低，空隙率率小，無潛在堿活活性的碎石。2.4.5 水水：宜選用自自來水。采用赤壁市自來來水，滿足混混凝土拌合用用水標(biāo)

8、準(zhǔn)JGGJ63889的要求求。2.4.6 外外加劑：在混凝土中中摻加高效減減水劑，可以以改變水泥漿漿體的流變性性能，改變水水泥及混凝土土結(jié)構(gòu)，起到到改善混凝土土性能的作用用。宜選用聚羧酸酸系列混凝土土外加劑，聚聚羧酸外加劑劑減水率高、摻摻量低、與低低堿水泥適應(yīng)應(yīng)性好，能夠夠大大改善混混凝土拌合物物的經(jīng)時(shí)損失失，延緩混凝凝土溫升峰值值出現(xiàn)的時(shí)間間，減小混凝凝土的收縮。2.5 配合比比設(shè)計(jì)經(jīng)過大量的試驗(yàn)驗(yàn)，最終確定定以下配合比比。混凝土配合比試試驗(yàn)結(jié)果 表1材料用量(kgg/m3)坍落度(mm)凝結(jié)時(shí)間(h)抗壓強(qiáng)度(MPPa)水膠比水泥粉煤灰砂碎石水減水劑初凝終凝1d3d28d56d0.4288

9、10271011551563.11215014.1618.57.423.346.750.13 混凝土現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)施工3.1混凝土生生產(chǎn)混凝土的生產(chǎn)拌拌和站配備ll套HZS990型混凝土土拌和設(shè)備，66臺(tái)混凝土輸輸送車。3.2 承臺(tái)混混凝土澆筑工藝承臺(tái)混凝土澆筑筑采用拖泵送送或布料機(jī)布料?；旎炷练謱訚矟仓⒎謱诱裾駬v，每層澆澆注厚度控制制在30cmm左右，沿橫橋橋向進(jìn)行，斜斜向分層厚度度3040cm，采采用ZD755型振搗棒，間間距50cmm，施工時(shí)安排22根振搗棒振搗，保保證混凝土的的密實(shí)性。通過現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)值值班人員現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)精心控制，在在承臺(tái)混凝土土澆注過程中中，混凝土拌拌合物質(zhì)量穩(wěn)穩(wěn)定，所拌制制的混

10、凝土和和易性良好，流流動(dòng)性好，無無泌水現(xiàn)象發(fā)發(fā)生，混凝土土凝結(jié)時(shí)間正正常。4 承臺(tái)混凝土土溫度測(cè)量和控制技術(shù)混凝土的生產(chǎn)、運(yùn)運(yùn)輸、澆筑和和溫度及表面面養(yǎng)護(hù)，是保護(hù)護(hù)大體積混凝凝土溫度裂縫縫的關(guān)鍵環(huán)節(jié)節(jié)。而控制手手段主要是控控制混凝土的的內(nèi)外溫差T：TTpTTrTf式中：Tp 起始澆筑溫溫度；Tr 水泥水化溫溫升；Tf天然或人工工冷卻后澆筑筑塊的穩(wěn)定溫溫度。4.1 大體積積混凝土內(nèi)部部最高溫度計(jì)計(jì)算在大體積砼施工工前先進(jìn)行混混凝土絕對(duì)升升溫計(jì)算，以以便預(yù)先采取取相應(yīng)措施降降低溫度，改改變約束條件件，防止砼裂裂縫，確保大大體積砼的施施工質(zhì)量?；旎炷羶?nèi)部的的最高溫度TTmax按下下式計(jì)算：Tmax

11、T00+(WQ)/(Cr)+(F)/(5O)式中：T0混凝土的澆澆筑入模溫度度()，T0=20W每m3混混凝土中水泥泥的用量(kkg/m3)，W=288 kg/m3F每m3混混凝土中粉煤煤灰的用量(kg/m33)，F(xiàn)=1022 kg/mm3Q每kg水水泥水化熱(J/kg)，Q=4000 J/kkgC混凝土的的比熱，C=0.98r混凝土的的密度，r=24114 kg/m3不同厚度度的澆筑塊散散熱系數(shù)(見見表2)4.2 大體積積混凝土的測(cè)測(cè)溫技術(shù)4.2.1 測(cè)測(cè)溫點(diǎn)布置根據(jù)承臺(tái)的尺寸寸，在承臺(tái)豎豎直方向：在在距砼上下表面10厘米米以及砼中間間部位布置三三個(gè)測(cè)溫點(diǎn)。水水平方向：分分別在距邊緣緣1米和

12、中間部部位布置三個(gè)個(gè)點(diǎn)。測(cè)溫線布置：用用鋼筋將測(cè)溫溫線固定好，傳傳感器距離鋼鋼筋端部100厘米，不得得與鋼筋接觸觸，將鋼筋另另一端與上層層鋼筋固定好好以后，將引引出線收成一一束，穿入管管中，固定在在橫向鋼筋下下引出，以免免澆筑時(shí)受到到損傷。測(cè)溫點(diǎn)傳感線纜纜在混凝土澆澆筑前須準(zhǔn)確確定位，以防防止在混凝土土澆筑的過程程中移位而造造成測(cè)量數(shù)據(jù)據(jù)失真。4.2.2 測(cè)測(cè)溫工具根據(jù)實(shí)際情況選選擇便攜式建建筑電子測(cè)溫溫儀。4.2.3 測(cè)測(cè)溫頻率在混凝土澆筑完完畢后的升溫溫和峰值持續(xù)續(xù)階段，既開開始的34天，每隔隔2小時(shí)測(cè)溫溫1次；待測(cè)測(cè)溫趨于平穩(wěn)穩(wěn)后的降溫階階段，每4小小時(shí)測(cè)溫1次次。在測(cè)量混混凝土內(nèi)部溫溫

13、度的同時(shí)，測(cè)測(cè)量外界的環(huán)環(huán)境溫度。根根據(jù)測(cè)點(diǎn)編號(hào)號(hào)順序，記錄錄所測(cè)溫度數(shù)數(shù)據(jù)，當(dāng)測(cè)位位的混凝土內(nèi)內(nèi)外溫差不大大于200C并趨于穩(wěn)穩(wěn)定時(shí)為止。4.3 承臺(tái)混混凝土溫度控控制措施4.3.1 冷冷卻水管的埋埋設(shè)通過綜合比較散散熱效率和經(jīng)經(jīng)濟(jì)效益，冷冷卻水管采用用27mmXX2mm的薄壁壁鐵管，水管管接頭采用絲絲扣套筒連接接。在混凝土土施工前，水水管系統(tǒng)均經(jīng)經(jīng)過通水試壓壓，仔細(xì)檢查查每一個(gè)接頭頭，確保管路路不漏水。在在混凝土澆筑筑和鋼筋綁扎扎過程中，不不得損壞管路路，確保供水水的連續(xù)性。冷冷卻水管管路路采用回旋形形布置，水平平管間距為1150厘米，距距離四周邊緣緣為50厘米米；對(duì)于承臺(tái)臺(tái)高度為2米米時(shí)

14、，在承臺(tái)臺(tái)布置二層冷卻水管管（具體見下下圖）。4.3.2 通通水控制溫度度根據(jù)混凝土澆筑筑過程中的測(cè)測(cè)溫情況，適適時(shí)向管內(nèi)通水，通通過水循環(huán)，帶走走承臺(tái)混凝土土內(nèi)部的部分熱量，使使混凝土內(nèi)部部的溫度降低低到要求的限限度?？刂评淅鋮s水進(jìn)、出出水的溫差不不大于50C。根據(jù)測(cè)溫溫?cái)?shù)據(jù)相應(yīng)調(diào)調(diào)整水循環(huán)的的速度，以充充分利用混凝凝土的自身溫溫度，即中部溫度高高、四周溫度度低的特點(diǎn)，在在循環(huán)過程中中自動(dòng)調(diào)節(jié)溫溫差。冷卻水水管安裝時(shí)，要要用鋼筋骨架和和支撐桁架固固定牢靠。在在承臺(tái)邊設(shè)置置循環(huán)水蓄水水池，用來把把循環(huán)出的熱熱水澆筑到砼砼表面來減少少砼內(nèi)外的溫溫差。4.4 承臺(tái)混混凝土測(cè)溫統(tǒng)計(jì)同樣以下余角海海特

15、大橋2#橋墩承臺(tái)測(cè)測(cè)溫統(tǒng)計(jì)資料料圖表為例，各測(cè)點(diǎn)的溫度圖表如下；（表面溫度、中心溫度、環(huán)境溫度）通過溫度測(cè)量監(jiān)監(jiān)控，承臺(tái)混混凝土內(nèi)部最最高溫度為559，與承臺(tái)混混凝土表面溫溫差小于200。達(dá)到了預(yù)預(yù)期的目的，該該承臺(tái)施工方方法是可行的的。4.5 承臺(tái)外外觀質(zhì)量、裂裂紋檢查情況況澆注完成的混凝凝土成品，顏顏色均勻，無無蜂窩、麻面面等質(zhì)量通病病出現(xiàn)?，F(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)制取混凝土土抗壓試件強(qiáng)強(qiáng)度合格。經(jīng)經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)仔細(xì)檢查查確認(rèn)承臺(tái)混凝土無無有害裂紋產(chǎn)產(chǎn)生。5 混凝土的保保溫養(yǎng)護(hù)混凝土澆筑完畢畢后轉(zhuǎn)入養(yǎng)護(hù)護(hù)階段。防止止混凝土開裂裂的一個(gè)重要要原則是盡可可能使新澆筑筑混凝土少失失水分及內(nèi)外外溫差控制在在允許范圍內(nèi)內(nèi)（不

16、大于220）?；炷镣吝吘壊糠稚⑸峥?、溫度度峰值低，而而中心部位散散熱慢、溫度度峰值高，同同時(shí)在混凝土土表面干燥或或水分蒸發(fā)過過快時(shí)，都會(huì)會(huì)引起表面混混凝土開裂，且且裂縫會(huì)向內(nèi)內(nèi)發(fā)展。因而而，在采取混混凝土內(nèi)部降降溫措施的同同時(shí)，在承臺(tái)臺(tái)混凝土裸露露面須采取適適當(dāng)?shù)谋?、保保濕措施。在在承臺(tái)混凝土土終凝后，須須對(duì)承臺(tái)表面面進(jìn)行蓄水養(yǎng)養(yǎng)護(hù)，采用直直接在基坑內(nèi)內(nèi)蓄水的方法法，蓄水深度度為10550cm。白白天環(huán)境溫度度較高，為加加快混凝土內(nèi)內(nèi)部熱量的散散發(fā)，需減少少蓄水深度；晚上環(huán)境氣氣溫較低，為為保證混凝土土內(nèi)外溫差不不至過大，需需加大蓄水深深度。6 施工質(zhì)量通通病防治措施施6.1 避免砼砼圬

17、工表面出出現(xiàn)蜂窩、麻麻面的措施6.1.1 砼砼攪拌時(shí)嚴(yán)格格控制配合比比，經(jīng)常檢查查，保證材料料計(jì)量準(zhǔn)確。6.1.2 搗搗實(shí)砼拌合物物時(shí)，插入式式振搗器移動(dòng)動(dòng)間距不應(yīng)大大于其作用半半徑的1.55倍，振搗器器至模板的距距離應(yīng)不大于于振搗器有效效作用半徑的的1/2。為為保證上下層層砼結(jié)合良好好，振搗棒應(yīng)應(yīng)插入下層砼砼5厘米。6.1.3 砼砼澆注時(shí)嚴(yán)格格掌握好每點(diǎn)點(diǎn)的振搗時(shí)間間，合適的振振搗時(shí)間由下下列現(xiàn)象來判判斷：砼不再再顯著下沉，不不再出現(xiàn)氣泡泡，砼表面出出現(xiàn)水平狀態(tài)態(tài)，并將模板板邊角填滿充充實(shí)。6.1.4 砼砼灌注過程中中注意經(jīng)常檢檢查模板、支支架、堵縫等等情況。6.2 避免出出現(xiàn)砼圬工缺缺棱掉角的措措施6.2.1 模模板必須涂刷刷脫模劑,以以利于拆模，砼砼澆注后應(yīng)認(rèn)認(rèn)真養(yǎng)護(hù)。6.2.2 拆拆除砼圬工結(jié)結(jié)構(gòu)側(cè)面非承承重模板時(shí)，要要確保砼強(qiáng)度度已達(dá)到施工工規(guī)范規(guī)定的的標(biāo)準(zhǔn)。6.2.3 拆拆模時(shí)文明施施工，不能用用力過猛過急急，注意保護(hù)護(hù)棱角。6.2.4 加加強(qiáng)成品保護(hù)護(hù)，對(duì)于處在在人多、運(yùn)料料等通道處的的砼陽角，拆拆模后用角鋼鋼等將陽角保保護(hù)好，以免免碰傷。6.3 避免橋橋涵砼圬工出出現(xiàn)塑性裂縫縫的施工措施施在砼圬工表面極極易出現(xiàn)形狀狀不規(guī)則、長(zhǎng)長(zhǎng)短不一、且且不連貫，類類泥性避縫采施6.3.1 配