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摘 要：文章通过对振连路大连湾桥梁工程的大体积现浇箱梁混凝土施工方法的介绍，着重探讨了预防裂缝的施工措施。
关键词：大体积；现浇混凝土；裂缝；防治
Abstract: the article through to the vibration even road for the size of Dalian bay bridge project is the construction method for cast-in-situ concrete box girder, the construction measures for prevention of cracks are discussed emphatically.
Key words: large volume; Cast-in-situ concrete; Fracture; The prevention and control
中图分类号：TU74文献标识码：A文章编号：2095-2104(2013)
引言
根据路桥工程规范规定：混凝土结构物中实体机最小尺寸大于等于≥1m的部位所使用的混凝土称为大体积混凝土。它的主要特点是体积大，其表面系数较小，水泥水化热释放较集中，内部升温较快。混凝土内外温差较大时，会产生温度裂缝，影响结构安全和正常试用。大体积混凝土的施工技术要求较高，特别在施工中要防止混凝土因水化热引起的温度差产生温度应力裂缝。因此需要从材料选择、技术措施等有关环节上做好充分的准备工作。本文以大体积现浇箱梁混凝土项目为例，论述裂缝产生的原因及其防治措施。
一、工程概况
本工程现浇梁为后张法预应力砼宽幅单箱多室箱梁，双向8车道，梁高1.5m，箱梁顶板宽34m,底板宽29.927m，单联梁长90m，共计16联。
二、产生裂缝的原因分析
1.水泥水化热
水泥在水化过程中要释放一定的热量，而大体积混凝土结构断面较厚，表面系数相对较小，所以水泥发生的热量聚集在结构内部不易散失。这样，混凝土内部的水化热无法及时散发出去，以至于越积越高，使内外温差增大。单位时间混凝土释放的水化热，与混凝土单位体积中水泥用量和水泥品种有关，并随混凝土的龄期而增长。由于混凝土结构表面可以自然散热，实际上内部的最高温度，多数发生在浇筑后的3～5天。
2.外界气温变化
大体积混凝土在施工阶段，它的浇筑温度随着外界气温变化而变化。特别是气温骤降，会大大增加内外层混凝土温差。所以应采取温度控制措施，以防止混凝土内外温差引起的温度应力。
3.混凝土的收缩
混凝土收缩的主要原因是内部水分蒸发引起的混凝土收缩。干湿交替会引起混凝土体积的交替变化， 这对混凝土是不利的。
三、浇筑前的准备工作
为了很好地防止大体积现浇箱梁混凝土产生裂缝，认真分析了影响混凝土收缩的因素，主要是水泥品种、外加剂、掺合料的选着、混凝土配合比设计以及施工工艺（特别是养护措施）等需要注意的事项。
材料选择：本工程采用商品混凝土浇筑，对主要材料提出了几点要求；
1.水泥：
由于普通水泥水化热较高，应选用水化热较低、凝结时间长的水泥，优先选用大坝水泥、矿渣硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥。但由于本工程地处市区，只能采用商品混凝土，因各个拌合站均普遍使用山水水泥，故此选用P.O42.5散装水泥，通过掺加矿渣以改善混凝土的性能。
2.粗骨料：
應选用粒径较大、级配良好的石子配制的混凝土，和易性较好，抗压强度较高。同时可以减少用水量及水泥用量，从而使水泥水化热减少，降低混凝土温升。故此选用石料厂生产的碎石，粒径5mm～10mm和10mm～20mm组成的级配碎石，含泥量不大于≯1%。
3.细骨料：
对于大体积混凝土，最好采用粗砂。因其孔隙率小，总表面积小，这样混凝土的用水量和水泥用量可以减少，水化热较低，裂缝就相对减少。另一方面，要控制砂的含泥量。含泥量越大，收缩变形就越大，裂缝就越严重。故此选用干净河产粗砂，含泥量为1.2%，远小于＜规范要求的3%。
4.外加剂NC-F2：
可降低水化热峰值，对于混凝土收缩有补偿功能，且可以提高混凝土的抗裂性。
5.矿渣：
本工程按设计要求掺加Ⅰ级粉煤灰。但当地适宜的料源较少，故此选用钢厂产生的细化高炉矿渣。由于其改善了混凝土结构中“水泥水化产物（或二次水化产物）之间的空隙”的薄弱环节（或部位），混凝土的各种性能（拌合物性能、力学性能和长期耐久性能等）自然能够得以改善。掺加磨细的矿渣粉，可大幅降低水泥用量，同时可以推迟水化热热峰的出现时间，提高混凝土的抗渗性、抗冻性、抗裂性、耐腐蚀性，并可延长混凝土的使用寿命。（注：所用矿渣为S95型，外加剂为NOF-2B型）
四、混凝土的拌制
1.采用拌合站供应的商品混凝土，项目部提前做好混凝土试配。
2.混凝土配合比应按试配确定。施工配合比要按适配结果、开盘前砂石含水量进行调整，以保证混凝土的工作性能。
3.在混凝土拌制过程中，要严格控制原材料计量标准。同时严格控制混凝土的出机塌落度。
4.要严格控制混凝土的入模温度，拌合混凝土用水。第一，尽量采用地下水；第二，送冷风对拌合物进行冷却；第三，加冰拌合，一般使用新拌混凝土的温度控制在6℃左右；第四，混凝土浇筑时选择在温度较低的天气中进行，以降低混凝土的入模温度。
本工程最终确定最大水灰比0.45，最小水泥用量350kg/m3，最大水泥用量500kg/m3，最大氯离子含量＜0.06%，最大碱含量3.0kg/m3，
五、浇筑措施
浇筑方案，除应满足每一处混凝土在初凝以前就披上一层新混凝土覆盖并捣实完毕外，还应考虑结构大小、钢筋疏密、预埋管道、混凝土供应情况以及水化热等因素的影响，本工程混凝土浇筑重点控制如下：
1.准备好充足的备用机械，在进行准备工作检查时，对备用机械每次要进行检查，必须存放现场，或有规定时间到达现场的能力。
2.采用商品混凝土，用专业运输车辆送达现场，每联采用2台混凝土输送泵车送筑。
3.混凝土浇筑时应采用“分区定点、一个坡度、循序推进、一次到顶”的浇筑工艺。根据泵车布料杆的长度，划定浇筑区域，每台泵车负责本区域混凝土浇筑。浇筑时先在一个部位进行，直至达到设计标高，混凝土形成扇形向前流动，然后在其坡面上连续浇筑，循序推进。这种浇筑方法能较好地适应泵送工艺，使每车混凝土都浇筑在前一车混凝土形成的坡面上，确保每层混凝土之间的浇筑间歇时间不超过规定的时间。同时，可解决频繁移动泵管的问题，便于浇筑完的部位进行覆盖和保温。
4.混凝土浇筑时在每台泵车的出灰口处配置1～2台振捣器。因为混凝土的塌落度比较大，采取的倾斜分层、分段的水平浇筑工艺，分层的厚度在30cm左右，倾斜面控制在1：4左右。在20cm厚的底板内可斜向流淌1m远左右，2台振捣器主要负责下部斜坡流淌处振捣密实，另外2～4台振捣器主要负责顶部混凝土振捣。
纵向桥梁浇筑顺序：1#段中心处箱室→中横梁两段箱室的顺序由中心向两侧对称连续浇筑。
5.由于混凝土塌落度比较大，会在表面钢筋下部产生水分。或在表层钢筋上部的混凝土产生细小裂缝。为防止出现这种裂缝，在混凝土初凝前和混凝土预沉后采取二次抹面压实措施。
6.混凝土在浇筑过程中卸料点周边插立多只温度计进行混凝土温度监控记录。在箱梁顶板和底板相隔10m预先埋植Φ8mmPVC小导管进行通风排气。
六、养护阶段注意事项
大体积混凝土的裂缝，特别是表面裂缝，主要是由于内外温差过大产生的。浇筑后，水泥水化热使混凝土温度升高，表面易散热温度较低，内部不散热温度较高，表面相对收缩而内部膨胀。表面收缩受内部约束产生拉应力。通常这种拉应力较小，不至于超过混凝土抗拉强度而产生的裂缝。但由于混凝土外部受太阳暴晒、雨水、冷空气等袭击，也会使表面升降温差较大从而产生裂缝。因此，养护是防止混凝土开裂的关键。混凝土浇筑完毕后必须加强保湿。保护保湿，延缓降温速率，以降低内外温差养护期间要加强施工中的温度检测和管理，及时调整保温及养护措施。
大体积混凝土养护时要注意温度控制，不仅要满足强度增长的需要，还应通过人工的温度控制，防止因温度变形引起混凝土的开裂。
混凝土养护阶段的温度控制应遵循以下几点：
1.混凝土的中心温度与表面温度之间、混凝土表面温度与室外最低气温之间的差值均应小于＜20℃。当结构混凝土具有足够的抗裂能力时，不大于≯25℃～30℃。
2.新浇筑的混凝土水化速度比较快，先盖上塑料薄膜，后再进行毛毯保温养护，防止混凝土表面因脱水而产生干缩裂缝，同时可避免毛毡因吸水受潮而降低保温性能。
3.混凝土拆模时，温度不超过20℃。其温差应包括表面温度、中心温度和外界气温之间的温差。
结束语
大体积混凝土的裂缝是目前学者和工程界关注的一个重要问题。通过以上分析可知，大体积混凝土的裂缝主要是由温度应力和混凝土的收缩引起的。所以在施工过程中要精心选择原材料，并在施工中采用合理的方法，有效地防止裂缝的发生，才能保证达到大体积混凝土质量规范要求。
关键词：大体积；现浇混凝土；裂缝；防治
Abstract: the article through to the vibration even road for the size of Dalian bay bridge project is the construction method for cast-in-situ concrete box girder, the construction measures for prevention of cracks are discussed emphatically.
Key words: large volume; Cast-in-situ concrete; Fracture; The prevention and control
中图分类号：TU74文献标识码：A文章编号：2095-2104(2013)
引言
根据路桥工程规范规定：混凝土结构物中实体机最小尺寸大于等于≥1m的部位所使用的混凝土称为大体积混凝土。它的主要特点是体积大，其表面系数较小，水泥水化热释放较集中，内部升温较快。混凝土内外温差较大时，会产生温度裂缝，影响结构安全和正常试用。大体积混凝土的施工技术要求较高，特别在施工中要防止混凝土因水化热引起的温度差产生温度应力裂缝。因此需要从材料选择、技术措施等有关环节上做好充分的准备工作。本文以大体积现浇箱梁混凝土项目为例，论述裂缝产生的原因及其防治措施。
一、工程概况
本工程现浇梁为后张法预应力砼宽幅单箱多室箱梁，双向8车道，梁高1.5m，箱梁顶板宽34m,底板宽29.927m，单联梁长90m，共计16联。
二、产生裂缝的原因分析
1.水泥水化热
水泥在水化过程中要释放一定的热量，而大体积混凝土结构断面较厚，表面系数相对较小，所以水泥发生的热量聚集在结构内部不易散失。这样，混凝土内部的水化热无法及时散发出去，以至于越积越高，使内外温差增大。单位时间混凝土释放的水化热，与混凝土单位体积中水泥用量和水泥品种有关，并随混凝土的龄期而增长。由于混凝土结构表面可以自然散热，实际上内部的最高温度，多数发生在浇筑后的3～5天。
2.外界气温变化
大体积混凝土在施工阶段，它的浇筑温度随着外界气温变化而变化。特别是气温骤降，会大大增加内外层混凝土温差。所以应采取温度控制措施，以防止混凝土内外温差引起的温度应力。
3.混凝土的收缩
混凝土收缩的主要原因是内部水分蒸发引起的混凝土收缩。干湿交替会引起混凝土体积的交替变化， 这对混凝土是不利的。
三、浇筑前的准备工作
为了很好地防止大体积现浇箱梁混凝土产生裂缝，认真分析了影响混凝土收缩的因素，主要是水泥品种、外加剂、掺合料的选着、混凝土配合比设计以及施工工艺（特别是养护措施）等需要注意的事项。
材料选择：本工程采用商品混凝土浇筑，对主要材料提出了几点要求；
1.水泥：
由于普通水泥水化热较高，应选用水化热较低、凝结时间长的水泥，优先选用大坝水泥、矿渣硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥。但由于本工程地处市区，只能采用商品混凝土，因各个拌合站均普遍使用山水水泥，故此选用P.O42.5散装水泥，通过掺加矿渣以改善混凝土的性能。
2.粗骨料：
應选用粒径较大、级配良好的石子配制的混凝土，和易性较好，抗压强度较高。同时可以减少用水量及水泥用量，从而使水泥水化热减少，降低混凝土温升。故此选用石料厂生产的碎石，粒径5mm～10mm和10mm～20mm组成的级配碎石，含泥量不大于≯1%。
3.细骨料：
对于大体积混凝土，最好采用粗砂。因其孔隙率小，总表面积小，这样混凝土的用水量和水泥用量可以减少，水化热较低，裂缝就相对减少。另一方面，要控制砂的含泥量。含泥量越大，收缩变形就越大，裂缝就越严重。故此选用干净河产粗砂，含泥量为1.2%，远小于＜规范要求的3%。
4.外加剂NC-F2：
可降低水化热峰值，对于混凝土收缩有补偿功能，且可以提高混凝土的抗裂性。
5.矿渣：
本工程按设计要求掺加Ⅰ级粉煤灰。但当地适宜的料源较少，故此选用钢厂产生的细化高炉矿渣。由于其改善了混凝土结构中“水泥水化产物（或二次水化产物）之间的空隙”的薄弱环节（或部位），混凝土的各种性能（拌合物性能、力学性能和长期耐久性能等）自然能够得以改善。掺加磨细的矿渣粉，可大幅降低水泥用量，同时可以推迟水化热热峰的出现时间，提高混凝土的抗渗性、抗冻性、抗裂性、耐腐蚀性，并可延长混凝土的使用寿命。（注：所用矿渣为S95型，外加剂为NOF-2B型）
四、混凝土的拌制
1.采用拌合站供应的商品混凝土，项目部提前做好混凝土试配。
2.混凝土配合比应按试配确定。施工配合比要按适配结果、开盘前砂石含水量进行调整，以保证混凝土的工作性能。
3.在混凝土拌制过程中，要严格控制原材料计量标准。同时严格控制混凝土的出机塌落度。
4.要严格控制混凝土的入模温度，拌合混凝土用水。第一，尽量采用地下水；第二，送冷风对拌合物进行冷却；第三，加冰拌合，一般使用新拌混凝土的温度控制在6℃左右；第四，混凝土浇筑时选择在温度较低的天气中进行，以降低混凝土的入模温度。
本工程最终确定最大水灰比0.45，最小水泥用量350kg/m3，最大水泥用量500kg/m3，最大氯离子含量＜0.06%，最大碱含量3.0kg/m3，
五、浇筑措施
浇筑方案，除应满足每一处混凝土在初凝以前就披上一层新混凝土覆盖并捣实完毕外，还应考虑结构大小、钢筋疏密、预埋管道、混凝土供应情况以及水化热等因素的影响，本工程混凝土浇筑重点控制如下：
1.准备好充足的备用机械，在进行准备工作检查时，对备用机械每次要进行检查，必须存放现场，或有规定时间到达现场的能力。
2.采用商品混凝土，用专业运输车辆送达现场，每联采用2台混凝土输送泵车送筑。
3.混凝土浇筑时应采用“分区定点、一个坡度、循序推进、一次到顶”的浇筑工艺。根据泵车布料杆的长度，划定浇筑区域，每台泵车负责本区域混凝土浇筑。浇筑时先在一个部位进行，直至达到设计标高，混凝土形成扇形向前流动，然后在其坡面上连续浇筑，循序推进。这种浇筑方法能较好地适应泵送工艺，使每车混凝土都浇筑在前一车混凝土形成的坡面上，确保每层混凝土之间的浇筑间歇时间不超过规定的时间。同时，可解决频繁移动泵管的问题，便于浇筑完的部位进行覆盖和保温。
4.混凝土浇筑时在每台泵车的出灰口处配置1～2台振捣器。因为混凝土的塌落度比较大，采取的倾斜分层、分段的水平浇筑工艺，分层的厚度在30cm左右，倾斜面控制在1：4左右。在20cm厚的底板内可斜向流淌1m远左右，2台振捣器主要负责下部斜坡流淌处振捣密实，另外2～4台振捣器主要负责顶部混凝土振捣。
纵向桥梁浇筑顺序：1#段中心处箱室→中横梁两段箱室的顺序由中心向两侧对称连续浇筑。
5.由于混凝土塌落度比较大，会在表面钢筋下部产生水分。或在表层钢筋上部的混凝土产生细小裂缝。为防止出现这种裂缝，在混凝土初凝前和混凝土预沉后采取二次抹面压实措施。
6.混凝土在浇筑过程中卸料点周边插立多只温度计进行混凝土温度监控记录。在箱梁顶板和底板相隔10m预先埋植Φ8mmPVC小导管进行通风排气。
六、养护阶段注意事项
大体积混凝土的裂缝，特别是表面裂缝，主要是由于内外温差过大产生的。浇筑后，水泥水化热使混凝土温度升高，表面易散热温度较低，内部不散热温度较高，表面相对收缩而内部膨胀。表面收缩受内部约束产生拉应力。通常这种拉应力较小，不至于超过混凝土抗拉强度而产生的裂缝。但由于混凝土外部受太阳暴晒、雨水、冷空气等袭击，也会使表面升降温差较大从而产生裂缝。因此，养护是防止混凝土开裂的关键。混凝土浇筑完毕后必须加强保湿。保护保湿，延缓降温速率，以降低内外温差养护期间要加强施工中的温度检测和管理，及时调整保温及养护措施。
大体积混凝土养护时要注意温度控制，不仅要满足强度增长的需要，还应通过人工的温度控制，防止因温度变形引起混凝土的开裂。
混凝土养护阶段的温度控制应遵循以下几点：
1.混凝土的中心温度与表面温度之间、混凝土表面温度与室外最低气温之间的差值均应小于＜20℃。当结构混凝土具有足够的抗裂能力时，不大于≯25℃～30℃。
2.新浇筑的混凝土水化速度比较快，先盖上塑料薄膜，后再进行毛毯保温养护，防止混凝土表面因脱水而产生干缩裂缝，同时可避免毛毡因吸水受潮而降低保温性能。
3.混凝土拆模时，温度不超过20℃。其温差应包括表面温度、中心温度和外界气温之间的温差。
结束语
大体积混凝土的裂缝是目前学者和工程界关注的一个重要问题。通过以上分析可知，大体积混凝土的裂缝主要是由温度应力和混凝土的收缩引起的。所以在施工过程中要精心选择原材料，并在施工中采用合理的方法，有效地防止裂缝的发生，才能保证达到大体积混凝土质量规范要求。