承台大体积混凝土施工

南中全

摘要在桥梁施工中，大体积混凝土的工程规模日趋扩大，为确保大体积砼施工质量，除满足强度等级、抗渗要求外，关键要严格控制混凝土在硬化过程中引起的内外温差，防止因温度应力而造成混凝土产生裂缝。本文结合沪杭客专跨横潦泾大桥119#墩承台施工的工程实践，介绍承台大体积混凝土的施工工艺以及温控和防裂措施，以供类似工程参考。

关键词横潦泾大桥承台 大体积混凝土温控

1、项目概况

沪杭客运专线跨横潦泾特大桥位于上海市松江区，全长15.3km，正桥在黄浦江上游的横潦泾处采用5墩4跨连续梁结构跨越，跨径布置为75+135+135+75m，墩号为119#～123#。其中119#墩为上海方向边墩，采用钻孔桩基础。承台埋入地面以下1m左右，平面尺寸为14.3m×9.6m，厚度4m，采用12m长钢板桩围堰开挖基坑，承台采用C40高性能混凝土，共549.1m3，使用大面积模板施工。119#墩承台属大体积混凝土，其施工工艺及温控防裂措施是施工的关键。本项目在以下几个方面进行了研究并取得了一定成效。

2、施工原理

大体积混凝土，是指现浇混凝土结构的几何尺寸较大，且必须采取技术措施以避免水泥水化热及体积变化引起的裂缝，这类结构称为大体积混凝土。在大体积混凝土结构的施工中，由于水泥与水之间的水化反应，产生大量的水化热，在混凝土内部形成温度应力场；加上混凝土结构外部受基础，基坑地基等的约束以及外部环境条件的变化等多种因素的作用下，在混凝土内产生拉应力，当拉应力超过混凝土的抗拉强度时，混凝土内部或表面就会产生裂缝，形成混凝土结构缺陷，影响混凝土结构的质量，降低混凝土结构的使用寿命。

119#墩承台经热工计算，混凝土浇筑后，内部最大温升为42℃，内部与表面温差超过31℃，需采取温控措施以降低温差，属大体积混凝土。大体积混凝土在确保具有良好的和易性的情况下，主要是采取优化混凝土级配和掺入外加剂、降低混凝土入模温度、改善混凝土浇筑方法以及设计构造等，从而降低温升，延续降温速度，减小混凝土的收缩，提高混凝土极限拉伸强度和改善约束。最终达到混凝土表面和贯穿裂缝得到有效控制，以满足结构物整体的浇筑要求。

3、温控及防裂措施

3.1、严把材料关，优化混凝土配合比

水化热与水泥品质、用量以及其他原材料等密切相关，选择级配良好的砂、石料，在保证强度的前提下适量降低水泥用量，采用优质的缓凝高效减水剂和适量掺用粉煤灰的“双掺”技术措施是降低混凝土内部水化热温升的主要措施。以此为原则，在119#墩承台混凝土的配比中，现场选定的原材料为：42.5普硅水泥，经试配，水泥用量较原设计配比降低了15 kg/m3；粉煤灰采用Ⅱ级粉煤灰，掺量为胶凝料用量的16.7 %；砂采用河砂，细度模数为2.2～2.7，含泥量＜1%；碎石采用二级配碎石，5～16mm占30%，16～31.5mm占70%；外加剂采用缓凝高效减水剂，掺量为胶凝料用量的1.3%。每方C40承台混凝土的材料用量严格按试验室设计配置。

119#墩承台施工的配合比见表1。

3.2、降低混凝土原材料温度

（1） 水泥罐车装运水泥进入拌合站的水泥储藏罐后应存放3天以上以降温；

（2） 粗骨料采用加棚遮盖，并在使用前喷洒水雾降温；

（3） 拌合用水采用在蓄水池内加冰块的办法冷却降温；

（4） 在混凝土泵送过程中，对泵送管道进行麻袋覆盖，并派专人浇水降温。

3.3、 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小于25℃。通过测温点温度测量，掌握混凝土内部各测温点温度变化，以便及时调整冷却水的流量，控制温差。

（1） 冷却水管的布置

冷却水管路采用回形方式，水平铺设，水平管层间距为100cm，共分3层，距混凝土边缘约为65cm。各层间进出水管均各自独立，以便根据测温数据相应调整水循环的速度，以充分利用混凝土的自身温度，即中部温度高、四周温度低的特点，在循环过程中自动调节温差，产生良好的效果。 冷却水管安装时，要以钢筋骨架和支撑桁架固定牢靠。水管之间的联接使用胶管，为防堵管和漏水，灌注混凝土前做通水试验。混凝土浇注后或每层循环水管被混凝土覆盖并振捣完成后，即可在该层水管内通水。冷却水流量的大小，将会影响进、出口水的温差，影响冷却水和混凝土的热交换。通过水循环，带走基础内部的热量，使混凝土内部的温度降低到要求的限度。控制循环冷却水进、出水的温差不大于5℃。进水温度和出水温度要作记录，并测定每根冷却水管不同时间的流量。冷却水管使用完毕，需压注水泥浆封闭。119#墩承台冷却水管及测温线布置见图1。

（2）、混凝土内部测温点的布置

为了反映各层混凝土的内部温度情况和温控效果，以便混凝土内部温度出现异常时能及时发现，采取有效措施加以控制。根据混凝土施工方案和结构的具体情况，

在承台混凝土内部布置9个测温点，对混凝土内部平均最高温度进行监测。从混凝土浇筑开始，每2h测一次，3天后每4h测一次，7天后每天测两次，连续监测14天，直至温度变化基本稳定。

在监测混凝土内部温度的同时，还要对环境温度、混凝土的出机温度、混凝土的浇筑温度、冷却水管的进出口水温等进行监测，随时掌握和控制混凝土的内外温差，施工各环节温度及混凝土的升降温速率。

通过大体积混凝土温控，混凝土内部最高温度为63℃，内外温差不超过25℃。

从测温数据及外观质量表明，以上温控措施是成功的。119#墩承台混凝土温度监测成果见表2。

图1：119#墩承台冷却水管及测温线布置图

4、施工工艺

4.1、混凝土浇筑

（1） 承台混凝土连续分层浇筑完成施工，以错开混凝土的水化热高峰时间，以减少混凝土水化热的影响。混凝土分层连续浇筑，分层振捣，每层浇筑厚度40cm，然后按照规范处理。并在横桥向方向按1：2的坡度全断面摊铺，待每薄层混凝土全断面布料振捣完毕，再沿横桥向循环浇注。分层浇筑，每层灌注须在下层混凝土未初凝前完成，以防出现施工冷缝。

（2） 混凝土振捣采用直径70mm左右的插入式振捣器。振捣时插入下层混凝土10cm左右，并保证在下层混凝土初凝前进行一次振捣，使混凝土具有良好的密实度和整体性。振捣中既要防止漏振，也不能过振。

（3） 浇筑过程中设专人检查钢筋和模板的稳固性，发现问题及时处理。

（4） 混凝土在浇筑振捣过程中会产生多少不等的泌水，需配备一定数量的工具如小水泵、大铁勺等用以排出泌水。浇筑过程中还要注意及时清除粘附在顶层钢筋表面上的松散混凝土。

4.2混凝土养护

（1） 混凝土浇注完毕后即转入养护阶段，此时浇注混凝土的水化作用已基本确定，温度的控制转为降温速度和内外温差的控制，这可通过给浇注体表面覆盖保温材料进行保温养护来实现。覆盖材料可采用草袋，也可用水直接覆盖在基础表面，本桥采用草袋和水覆盖法相结合方法。

（2） 采用蓄水养护，蓄水深度取50cm以上。在升温阶段，蓄水层能吸收混凝土的大量水化热、减少外部低温环境的影响，起到保温养护与间接散热、降温的双重作用。在降温阶段，蓄水层能起到延缓混凝土内部的降温速度、减少混凝土表面的热扩散、保持均匀散热的作用，能有效地防止混凝土因急剧降温而产生的裂缝。经验证明该方法效果较好。

5、结论

（一）混凝土采用“双掺”技术，改善其性能，特别在高温环境下施工，对于提高混凝土施工的可操作性，确保混凝土的内部质量和外观质量，防止混凝土出现温度裂缝，节约水泥，提高经济效益，无疑是个很好的措施。

（二）影响大体积混凝土质量的因素很多，除了要有切实可行的温度控制措施外，关键在于施工操作的控制。要有严密的施工组织，控制好混凝土的各道工序质量，才能确保大体积混凝土结构物的工程质量。

（三）对混凝土的温度变化进行跟踪监测，不仅随时掌握混凝土的温度情况，指导温控工作，而且能真实地反映出大体积混凝土的温度特征和变化规律，对日后类似工程的质量监控有指导性意义。

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。