论文部分内容阅读
【摘要】近些年，我国经济实力不断提高，对基础设施的投入力度的不断加大，我国的大型、特大型工程日益增多，大体积混凝土工程也越来越多。因此，本文分析某特大桥锚跨大体积混凝土浇注中的技术方案，为控制大体积混凝土浇筑过程中不开裂提供一点参考意见。
【关键词】大体积混凝土；施工技术；开裂；控制
前言
某特大桥主桥为独塔自锚式悬索桥，主缆锚固于锚跨混凝土中，锚跨在设计中除考虑其承受巨大水平力外，还考虑其需承受较大的上拔力。因此在主缆的锚固位置北滘岸锚跨的中心梁高由3.5m渐变至7.5m，再由7.5m渐变至2.0m与引桥顺畅，考虑到主缆锚固所占空间，半幅桥桥宽由23.25m渐变至29.25m，由此增加恒载自重以抵抗主缆所产生的上拔力，和顺岸锚跨的中心梁高由3.5m渐变至6.0m，再由6.0m渐变至2.0m与引桥顺畅，考虑到主缆锚固所占空间，半幅桥桥宽由23.25m渐变至29.25m，由此增加恒载自重以抵抗主缆所产生的上拔力，锚跨混凝土均采用C50高标号混凝土，主缆锚固位置混凝土均为大体积混凝土实体，保证主缆锚固处高标号大体积混凝土不开裂是本桥施工的关键。
1、造成大体积混凝土裂缝的原因
在大体积混凝土施工过程中，由于混凝土中水泥的水化作用是放热反应，大体积混凝土自身又具有一定的保温性能，因此其内部温升幅度较其表层的温升幅度要大得多，而在混凝土升温峰值过后的降温过程中，内部降温速度又比其表层慢得多，在这些过程中，混凝土各部分的热涨冷缩及由于其相互约束及外界约束的作用而在混凝土内产生的应力，是相当复杂的。一旦温度应力超过混凝土所能承受的拉力极限值时，混凝土就会出现裂缝。
因此，控制混凝土浇筑块体因水泥水化热引起的温升、混凝土浇筑块体的里外温差及降温速度，防止混凝土出现有害的温度裂缝（包括混凝土收缩裂缝）是施工技术的关键问题。
2、大体积混凝土的防裂措施
2.1优化混凝土配合比设计，减少水化热
混凝土水化热主要由水泥水化反应过程产生热量形成，锚区处混凝土为C50标号，在配合比设计时，既要保证混凝土强度达到要求，又要控制水泥用量不能过大，尽量降低混凝土水化热，在水泥品种选择时选用水化热最低水泥，同时掺入了一定用量的优质矿渣、粉煤灰代替水泥用量以降低水化热，减水剂选用缓凝高效减水剂，有效延缓水化热峰值出现，具体原材料选用如下：
（1）降低水化热，同时保证混凝土强度。混凝土配合比中胶结材料总量不大于550kg/m3，水泥用量350kg/m3左右，水胶比不大于0.37。
（2）掺入Ⅰ级粉煤灰取代水泥，粉煤灰掺量不大于15%，同时掺入一定量的矿渣，进一步降低水化热，提高混凝土和易性。
（3）为使早期混凝土保持良好的温度传递梯度，同时保证混凝土各浇筑面的正常，初凝时间在12～16小时。
（4）采用具有减水、保塑、缓凝、泵送等复合功能的缓凝高小减水剂KJ-5RL。
（5）粗骨料采用5～25mm连续级配体积稳定的碎石。其压碎值<10%，含泥量<1.0%，针片状<10%。
（6）采用Ⅱ区中砂，细度模数控制在2.6～2.9之间，含泥量严格控制在1%以内。
混凝土配合比由商品混凝土公司按要求提供后，经联合项目部、总监办试验室、市质监站各方作平衡试验，经各方试验合格确认后才能用于施工，浇注混凝土时，商品混凝土供应厂家将试验配合比换算成施工混凝土配合比，施工方和监理方将派人在混凝土厂家察看，检查砂、石、水泥温度、坍落度以及配合比的落实情况。
2.2施工过程中严格控制混凝土浇筑与振捣质量
混凝土浇注尽量选择在晚上进行，混凝土砂、石料入仓前均需不断洒水降温，混凝土运输车的车鼓尽量选用白色，利用反射原理减少吸热量，同时经常将车鼓淋水以降低车鼓温度，混凝土到达施工现场后采用汽车泵泵送，尽量减少输送管道受阳光照射引起混凝土升温。
锚区、锚室混凝土，特别是第一层混凝土，浇注高度大，锚座钢结构，钢筋、预应力管道构造复杂，无法下去人，甚至连振捣器都插不下去，要保证浇注密实是有相当大的难度，要采取多项措施来保证。
（1）防止混凝土离拆。因为第一层混凝土高度达3.6m左右，混凝土从上往下倾倒下，象经过几层筛子过滤一样才流入到下面，很容易造成离拆，水泥浆与骨料分家，从上至下，选择适当的位置吹断钢筋预留几个孔，安裝混凝土串筒或塑料软管将混凝土送到下面，待混凝土逐步上升，再电焊预留孔的钢筋补强处理。
（2）防止漏振。振动方法主要是采用插入式振捣器振捣，底模板强大，刚度大，安装附着式振捣器不起作用，在外侧模和内模安附着式的振捣器有可能导致模板变形、跑模，影响混凝土的外形尺寸，要采用型钢加固外侧模、内模骨架来固定牢固，来保证混凝土外表的密实度。
（3）控制混凝土的浇注速度，不能太快，浇注速度要均匀，入模太快，很容易造成漏振现象，要分层浇注，每层厚度在40cm～50cm。混凝土运输泵的泵送操作必须与浇注前台的指挥人员密切配合，前台指挥人员能做到随叫随停，能够有效地控制混凝土的泵送。
2.3设置后浇带，并妥善处理施工缝
在平面上分块的部位，都留后浇带，后浇带长度约100cm左右。后浇带内普通构造钢筋连续，还适当增加钢筋予以加强，装木模板隔离，待主体老混凝土达到5Mpa强度时凿毛处理，待主体混凝土达到设计强度60%时，估计48h时，浇注后浇带微膨胀混凝土，在混凝土中掺入微膨胀剂，使净膨胀量大于0.01%以上，在当日温最低时进行完成，后浇带混凝土厚度在箱内可加厚5cm，不会影响外表美观，不使后浇带部位成为整个结构的薄弱处。
立面上分层都按施工缝处理，在混凝土表面强度达到5Mpa时开始凿毛，并用高水冲洗干净。在应力变化的大部位，如箱梁腹板与顶板相交转角处，也适当增加一点构造钢筋来补充加强。并在外侧腹板凿毛时，留2cm高不凿，保证外腹板与翼缘新老混凝土接缝不显接头印子，外表光滑美观。
2.4预埋冷却水管
北滘岸锚跨及和顺岸锚跨实体部份混凝土均埋设冷却水管，冷却水管采用蛇形布置，水管间距1.0×1.0m，水管采用直径4.8cm，管壁厚2.5mm的钢管。安装水管时，应注意检查水管和接头质量，对光通视检查是否堵塞。安装完毕后，应及时压水检查，如发现漏水，及时处理。混凝土浇注完毕开始初凝后开始通水，供水水源采用深水井水，通水流量约1.0m3/h，通水时间持续7天，通水期间对通水流量及水温每2小时监测一次。通水时要加强管理，避免出现堵管、断水现象，冷却完毕后水管内入C40水泥浆封填。
2.5其它措施：
1）尽量量减少混凝土运输时间、候卸时间和卸料时间，为避免交通阻塞，应选择交通流量较小的时间段；
2）根据监测温度以指导温控和养护工作，保证混凝土内部平均温度与混凝土外部温差不超过25℃；
3）混凝土浇注完毕开始初凝后即覆盖塑料薄膜及湿麻包袋，保证混凝土表面始终保持润湿状态；
综上所述，大体积混凝土固化过程中产生较大的温度和收缩应力，从而导致混凝土出现裂缝，影响结构的整体性和耐久性，因此做好大体积混凝土施工技术研究，有助于控制整个项目的施工质量。在某特大桥项目中的运用，取得了预期的效果，较好的控制了裂缝的产生。
【关键词】大体积混凝土；施工技术；开裂；控制
前言
某特大桥主桥为独塔自锚式悬索桥，主缆锚固于锚跨混凝土中，锚跨在设计中除考虑其承受巨大水平力外，还考虑其需承受较大的上拔力。因此在主缆的锚固位置北滘岸锚跨的中心梁高由3.5m渐变至7.5m，再由7.5m渐变至2.0m与引桥顺畅，考虑到主缆锚固所占空间，半幅桥桥宽由23.25m渐变至29.25m，由此增加恒载自重以抵抗主缆所产生的上拔力，和顺岸锚跨的中心梁高由3.5m渐变至6.0m，再由6.0m渐变至2.0m与引桥顺畅，考虑到主缆锚固所占空间，半幅桥桥宽由23.25m渐变至29.25m，由此增加恒载自重以抵抗主缆所产生的上拔力，锚跨混凝土均采用C50高标号混凝土，主缆锚固位置混凝土均为大体积混凝土实体，保证主缆锚固处高标号大体积混凝土不开裂是本桥施工的关键。
1、造成大体积混凝土裂缝的原因
在大体积混凝土施工过程中，由于混凝土中水泥的水化作用是放热反应，大体积混凝土自身又具有一定的保温性能，因此其内部温升幅度较其表层的温升幅度要大得多，而在混凝土升温峰值过后的降温过程中，内部降温速度又比其表层慢得多，在这些过程中，混凝土各部分的热涨冷缩及由于其相互约束及外界约束的作用而在混凝土内产生的应力，是相当复杂的。一旦温度应力超过混凝土所能承受的拉力极限值时，混凝土就会出现裂缝。
因此，控制混凝土浇筑块体因水泥水化热引起的温升、混凝土浇筑块体的里外温差及降温速度，防止混凝土出现有害的温度裂缝（包括混凝土收缩裂缝）是施工技术的关键问题。
2、大体积混凝土的防裂措施
2.1优化混凝土配合比设计，减少水化热
混凝土水化热主要由水泥水化反应过程产生热量形成，锚区处混凝土为C50标号，在配合比设计时，既要保证混凝土强度达到要求，又要控制水泥用量不能过大，尽量降低混凝土水化热，在水泥品种选择时选用水化热最低水泥，同时掺入了一定用量的优质矿渣、粉煤灰代替水泥用量以降低水化热，减水剂选用缓凝高效减水剂，有效延缓水化热峰值出现，具体原材料选用如下：
（1）降低水化热，同时保证混凝土强度。混凝土配合比中胶结材料总量不大于550kg/m3，水泥用量350kg/m3左右，水胶比不大于0.37。
（2）掺入Ⅰ级粉煤灰取代水泥，粉煤灰掺量不大于15%，同时掺入一定量的矿渣，进一步降低水化热，提高混凝土和易性。
（3）为使早期混凝土保持良好的温度传递梯度，同时保证混凝土各浇筑面的正常，初凝时间在12～16小时。
（4）采用具有减水、保塑、缓凝、泵送等复合功能的缓凝高小减水剂KJ-5RL。
（5）粗骨料采用5～25mm连续级配体积稳定的碎石。其压碎值<10%，含泥量<1.0%，针片状<10%。
（6）采用Ⅱ区中砂，细度模数控制在2.6～2.9之间，含泥量严格控制在1%以内。
混凝土配合比由商品混凝土公司按要求提供后，经联合项目部、总监办试验室、市质监站各方作平衡试验，经各方试验合格确认后才能用于施工，浇注混凝土时，商品混凝土供应厂家将试验配合比换算成施工混凝土配合比，施工方和监理方将派人在混凝土厂家察看，检查砂、石、水泥温度、坍落度以及配合比的落实情况。
2.2施工过程中严格控制混凝土浇筑与振捣质量
混凝土浇注尽量选择在晚上进行，混凝土砂、石料入仓前均需不断洒水降温，混凝土运输车的车鼓尽量选用白色，利用反射原理减少吸热量，同时经常将车鼓淋水以降低车鼓温度，混凝土到达施工现场后采用汽车泵泵送，尽量减少输送管道受阳光照射引起混凝土升温。
锚区、锚室混凝土，特别是第一层混凝土，浇注高度大，锚座钢结构，钢筋、预应力管道构造复杂，无法下去人，甚至连振捣器都插不下去，要保证浇注密实是有相当大的难度，要采取多项措施来保证。
（1）防止混凝土离拆。因为第一层混凝土高度达3.6m左右，混凝土从上往下倾倒下，象经过几层筛子过滤一样才流入到下面，很容易造成离拆，水泥浆与骨料分家，从上至下，选择适当的位置吹断钢筋预留几个孔，安裝混凝土串筒或塑料软管将混凝土送到下面，待混凝土逐步上升，再电焊预留孔的钢筋补强处理。
（2）防止漏振。振动方法主要是采用插入式振捣器振捣，底模板强大，刚度大，安装附着式振捣器不起作用，在外侧模和内模安附着式的振捣器有可能导致模板变形、跑模，影响混凝土的外形尺寸，要采用型钢加固外侧模、内模骨架来固定牢固，来保证混凝土外表的密实度。
（3）控制混凝土的浇注速度，不能太快，浇注速度要均匀，入模太快，很容易造成漏振现象，要分层浇注，每层厚度在40cm～50cm。混凝土运输泵的泵送操作必须与浇注前台的指挥人员密切配合，前台指挥人员能做到随叫随停，能够有效地控制混凝土的泵送。
2.3设置后浇带，并妥善处理施工缝
在平面上分块的部位，都留后浇带，后浇带长度约100cm左右。后浇带内普通构造钢筋连续，还适当增加钢筋予以加强，装木模板隔离，待主体老混凝土达到5Mpa强度时凿毛处理，待主体混凝土达到设计强度60%时，估计48h时，浇注后浇带微膨胀混凝土，在混凝土中掺入微膨胀剂，使净膨胀量大于0.01%以上，在当日温最低时进行完成，后浇带混凝土厚度在箱内可加厚5cm，不会影响外表美观，不使后浇带部位成为整个结构的薄弱处。
立面上分层都按施工缝处理，在混凝土表面强度达到5Mpa时开始凿毛，并用高水冲洗干净。在应力变化的大部位，如箱梁腹板与顶板相交转角处，也适当增加一点构造钢筋来补充加强。并在外侧腹板凿毛时，留2cm高不凿，保证外腹板与翼缘新老混凝土接缝不显接头印子，外表光滑美观。
2.4预埋冷却水管
北滘岸锚跨及和顺岸锚跨实体部份混凝土均埋设冷却水管，冷却水管采用蛇形布置，水管间距1.0×1.0m，水管采用直径4.8cm，管壁厚2.5mm的钢管。安装水管时，应注意检查水管和接头质量，对光通视检查是否堵塞。安装完毕后，应及时压水检查，如发现漏水，及时处理。混凝土浇注完毕开始初凝后开始通水，供水水源采用深水井水，通水流量约1.0m3/h，通水时间持续7天，通水期间对通水流量及水温每2小时监测一次。通水时要加强管理，避免出现堵管、断水现象，冷却完毕后水管内入C40水泥浆封填。
2.5其它措施：
1）尽量量减少混凝土运输时间、候卸时间和卸料时间，为避免交通阻塞，应选择交通流量较小的时间段；
2）根据监测温度以指导温控和养护工作，保证混凝土内部平均温度与混凝土外部温差不超过25℃；
3）混凝土浇注完毕开始初凝后即覆盖塑料薄膜及湿麻包袋，保证混凝土表面始终保持润湿状态；
综上所述，大体积混凝土固化过程中产生较大的温度和收缩应力，从而导致混凝土出现裂缝，影响结构的整体性和耐久性，因此做好大体积混凝土施工技术研究，有助于控制整个项目的施工质量。在某特大桥项目中的运用，取得了预期的效果，较好的控制了裂缝的产生。