桥梁承台大体积混凝土浇筑施工控制分析--中国期刊网

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桥梁承台大体积混凝土浇筑施工控制分析

发表时间：2021/4/20 来源：《基层建设》2020年第33期作者：王安成

[导读] 摘要：目前，桥台大体积混凝土浇筑施工中经常出现裂缝，给工程施工带来诸多问题。

        安徽水安建设集团股份有限公司安徽省合肥市 230601
        摘要：目前，桥台大体积混凝土浇筑施工中经常出现裂缝，给工程施工带来诸多问题。因此，施工方有必要在施工前根据施工中常见的问题制定相应的对策来防止裂缝，并在施工中有效控制温度，以避免施工中的各种问题，保证大体积混凝土浇筑施工能够在工期内顺利完成。
        关键词：桥梁承台；大体积混凝土；浇筑；施工控制；
        桥梁承台大体积混凝土浇筑工程，其在施工中，面临着工程建筑体积较大，需要较高的施工技术，且其施工使用的钢筋密度大的问题，因此在施工中非常容易出现裂缝问题，需要施工人员在施工的时候，针对工程建设中可能出现的问题，及时作出预防，进而在施工中，应用先进的施工技术，以此来对其施工中的温度控制问题、耐久性问题进行解决，以及对工程项目施工全过程进行有效的把握。
        一、桥梁承台大体积混凝土浇筑中容易出现裂缝的原因分析
        1. 水泥水化热。水泥水化热是混凝土裂缝产生的最关键的因素,我们可以通过数据来分析:每g水泥在水化过程中可以放出的热量约为500J,假设每立方米混凝土使用水泥400kg,那么水化热为2×104J的热量,最关键的是这些热量主要在浇筑完后的七天内集中释放出来,巨大的热量可以使混凝土内部温度升高50℃甚至更高。混凝土表面由于暴露在自然环境中,具有良好的散热条件,因此降温比较迅速,而与此同时,混凝土中心温度却非常高,由此形成的温度梯度,造成了混凝土内部产生压应力,而表面却产生了拉应力,当应力超过混凝土的极限抗拉强度时,混凝土就不可避免地出现裂缝。
        2.混凝土收缩。混凝土的收缩也是大体积混凝土出现裂缝的原因之一。混凝土在硬结过程中,体积会有少量变小,我们称这种现象为混凝土的收缩,这是混凝土的一种特性。混凝土这种收缩的特性在受到外部约束(钢筋、支承等)时,会产生拉应力而导致混凝土的开裂。收缩类型基本可以分为三类:塑性收缩、干燥收缩和温度收缩。
        3.外界气温湿度。大体积混凝土的裂缝预防的核心是对温度的控制,而外界气温是水泥水化热之外另一重大影响因素。浇筑时混凝土的温度(很大程度上由外界气温决定)、水泥水化热导致的混凝土温升以及大体积混凝土结构散热产生的温度降低,这三个温度主要决定了混凝土内部的温度。当外界温度很高时,如不采取措施,混凝土的浇筑温度自然也很高；但外界温度较低又会导致混凝土由内到外产生巨大的温度梯度。
        二、桥梁承台大体积混凝土裂缝的控制策略
        1.原材料选择。选择合理的原材料，是防止混凝土温度裂缝的最基本保障措施。（1）水泥：水泥的水化热是引起大体积混凝土内部温度高的决定因素。为控制和减缓水化热，水泥选用低水化热的水泥，并最大限度降低水泥用量。（2）骨料：混凝土中骨料的强度要大于胶凝材料的强度。采用连续级配的骨料，可以提高骨料的体积，间接降低水泥用量，减少水泥水化热。（3）外加料：选用II级及以上等级的粉煤灰，掺入适量的优质粉煤灰能减少水泥用量，有效降低水化热。同时能减少拌合水用量，减少混凝土体积收缩，能一定程度抑制碱-骨料反应。（4）外加剂：采用高效减水剂能够使水化热的峰值延缓发生。掺入适当的高效减水剂能减少水泥用量和相应的用水量。
        2.混凝土配合比设计。承台大体积混凝土配合比设计，通过“双掺”技术，即掺入适量的粉煤灰和减水剂，来减低单位体积混凝土的水泥用量和水用量，来改善混凝土和易性，增加胶凝材料，减低水胶比，保证混凝土的强度及减低水化热释放强度。大体积混凝土配合比设计，还要考虑水灰比的控制。通过掺入适量的高效减水剂，可以减少水泥浆的稠度，减少混凝土泌水和收缩变形。严格控制大体积混凝土的用水量，在保证质量的前提下，则为用水量越少越好。

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        3.混凝土拌和。承台大体积混凝凝土需要严格控制混凝土的拌制质量，严格遵循以下拌制步骤：（1）混凝土拌和楼、料场应搭设全封闭雨棚遮盖，加强通风，避免砂石料阳光暴晒。（2）充分考虑施工环境的气温影响，拌和混凝土避开气温最高时段，为防止混凝土出仓温度过高造成裂缝的问题，采取相应的降温措施。拌和水采用地下水、井水等，必要时添加部分冰块进行拌和，用以促进蒸发冷却来降低混凝土的温度。（3）在混凝土拌制阶段，需要由专门的人负责，对于各项工作做好工作记录，并且对于各个环节的温度进行有效的监控，全面保证在拌制过程当中的质量。
        4.内外温度调节。承台混凝土厚度大，混凝土水化热升温高，存在混凝土内部温度与表层温度、表层温度与环境温度温差较大，可以通过“外蓄内散”措施，提高表面温度，或减缓表面温度散失，降低混凝土内部温度，调节内外温度。采用“外蓄”主要施工措是保温法。保温法利用保温材料（如草袋、塑料膜等）覆盖承台表面，已减缓表层混凝土温度散失。适当选用保温材料和保温材料厚度，可以降低表层温度与环境温差。另外，合理选择承台侧模拆除时间，适当增加带模养护时间，减少因拆模后承台侧面与环境产生较大温差（控制在20℃以内）。拆模后及时回填土方，利用土这种介质，控制早期温度裂缝。采用“内散”的主要技术措施是内置冷却管。通过在承台内部布设冷却管通水降温。采用φ30mm×2mm薄铁管做冷却管，沿承台厚度方向按照1.0米间距布置，顶层冷却管距离承台顶面可达到1.5米，每层形状为“几”字形布置，距离承台边80cm。每层冷却管设置分别设置1个进水口和出水口，相邻两层进水口和出水口交替布设。浇筑混凝土覆盖冷却管后，立即开始循环冷却。通过调整进水口的流速和流量，保证循环过程中进水口和出水口温差控制在6℃以内，混凝土内部温度与表层温差、表层温度与环境温差控制在20℃以内。
        5.混凝土浇筑。承台大体积混凝土的浇筑采用全面水平分层循环连续浇筑施工方式。首先从短边开始，然后沿着长边进行浇筑，在浇筑时要求进行逐层浇筑，第二层混凝土要在第一层混凝土初凝前浇筑完毕，同时控制分层浇筑的厚度≤30cm。同时混凝土倾落高度控制2.0m以内，避免造成混凝土出现离析的现象。承台大体积混凝土浇筑过程中，容易出现泌水现象，随着振捣及浇筑层厚的增加，泌水也越来也明显，为避免泌水带走过多水泥浆，和增加混凝土的离析，出现泌水应及时用人工清理干净。
        6.混凝土养护。混凝土水化是在养护期形成的，适度的温度和湿度是混凝土水化的前提条件，养护直接关乎混凝土的强度和裂缝控制。混凝土浇筑至承台顶面后，采用二次收面工艺，将混凝土表面搓压、抹光平整，及时覆盖合适的养护材料，确保混凝土表面湿度和温度要求。湿度是保证混凝土表面（表面极易蒸发，水分流失）水化热充分进行的重要条件，温度则是控制温度裂缝的关键因素。对于大体积混凝土承台，养护期不得少于14d。养护用水与混凝土表面最大温差不得大于20℃。早期养护对混凝土早期强度的形成影响较大，混凝土能获得较高的早期强度，能有效抵抗早期部分温度裂缝开展。
        7.混凝土拆模。当承台混凝土强度不小于5Mpa，拆模不破坏承台棱角时。以及混凝土表面温度与环境温差小于20℃时，可以进行承台模板拆除。但遇到大风天气，应避免拆模作业，防止混凝土表面风干。
        总之，桥梁承台大体积混凝土施工温度裂缝是可以采取技术措施控制和避免的。施工中可以通过对混凝凝土的原材料优选，优化配合比设计，内外温度控制措施，加强后期养护及拆模管理，能有效降低大体积混凝土的水化热，减少和减低混凝土芯部与表层、表层与环境温差，减低温度应力，减少和延缓有害裂缝出现，使得大体积混凝土的强度、耐久性满足设计要求。
        参考文献：
        [1]姚义.高速铁路桥梁承台大体积混凝土施工控制技术探讨.2019.
        [2]杨鑫.关于桥梁承台大体积混凝土浇筑施工控制分析.2020.