1、1大体积混凝土裂缝控制技术【摘 要】本文根据北同蒲取直线工程 DK157+788.03 跨京原铁路特大桥的施工实践，从技术可行性、经济性、可靠性等方面对墩台施工进行了比选，并重点介绍了大体积混凝土的施工技术。 【关键词】大体积混凝土；裂缝控制；冷却管；温度收缩效应；配合比设计 混凝土结构物的裂缝可分为微观裂缝和宏观裂缝。微观裂缝是指那些肉眼看不见的裂缝，主要有三种：一是骨料与水泥石粘合面上的裂缝，称为粘着裂缝；二是水泥石中自身的裂缝，称为水泥石裂缝；三是骨料本身的裂缝，称为骨料裂缝。微观裂缝在混凝土结构中的分布是不规则、不贯通的。反之，肉眼看得见的裂缝称为宏观裂缝，这类裂缝的范围一般不小于 0
2、.05mm。宏观裂缝是微观裂缝扩展而来的。在混凝土结构中裂缝是绝对存在的，只是应将其控制在符合规范要求范围内，以不致发展到有害裂缝，因此了解大体积混凝土裂缝产生原因及采取合理施工技术措施来控制微观裂缝发展成为宏观裂缝，对混凝土结构的施工具有重要的意义。 一、工程概况 （1）概述。DK157+788.03 跨京原铁路特大桥为双线桥，线间距4.4m5.12m，各桥墩线间距 24m，32m 不等，位于-2.812.7坡道及 R=2800 的曲线上。 （2）工程地质及水文。地质及水文情况：湿陷性黄2土层，2m 以内具有湿陷性，新黄土，黄褐色，具有垂直节理及大孔隙。6m 以内无水。 二、大体积混凝土裂缝
3、成因分析 （1）温度效应。大体积混凝土浇筑后，水泥因水化引起水化热，由于混凝土体积大，聚集在内部的水泥水化热不容易散发，混凝土内部温度将显著升高，而混凝土表面土则散热较快，形成了较大的温度差，使混凝土内部产生压应力，表面产生拉应力，此时，混凝龄期短，抗拉强度很低。 （2）收缩效应。混凝土初现裂纹的时间可以作为判断裂纹原因的参考：塑性收缩裂纹大约在浇筑后几小时到十几小时出现；温度收缩裂纹大约在浇筑后 2d 到 10d 出现；自收缩主要发生在混凝土凝结硬化后的几天到几十天；干燥收缩裂纹出现在接近 1 年龄期内。一是干燥收缩：当混凝土在不饱和空气中失去内部毛细孔和凝胶孔的吸附水时，就会产生干缩，高性
4、能混凝土的孔隙率比普通混凝土低，故干缩率也低。二是塑性收缩：塑性收缩发生在混凝土硬化前的塑性阶段。高强混凝土的水胶比低，自由水分少，矿物细掺合料对水有更高的敏感性，高强混凝土基本不泌水，表面失水更快，所以高强混凝土塑性收缩比普通混凝土更容易产生。三是自收缩：密闭的混凝土内部相对湿度随水泥水化的进展而降低，称为自干燥。自干燥造成毛细孔中的水分不饱和而产生负压，因而引起混凝土的自收缩。高强混凝土由于水胶比低，早期强度较快的发展，会使自由水消耗快，致使孔体系中相对湿度低于 80%，而高强混凝土结构较密实，外界水很难渗入补充，导致混凝土产生自收缩。高强混凝土的总收缩中，干缩和自收缩几乎相等，水胶比越低
5、，自收缩所占比3例越大。与普通混凝土完全不同，普通混凝土以干缩为主，而高强混凝土以自收缩为主。四是温度收缩：对于强度要求较高的混凝土，水泥用量相对较多，水化热大，温升速率也较大，一般可达 3540，加上初始温度可使最高温度超过 7080。一般混凝土的热膨胀系数为1010-6/，当温度下降 2025时造成的冷缩量为 22.510-4，而混凝土的极限拉伸值只有 11.510-4，因而冷缩常引起混凝土开裂。五是化学收缩：水泥水化后，固相体积增加，但水泥-水体系的绝对体积则减小，形成许多毛细孔缝，高强混凝土水胶比小，外掺矿物细掺合料，水化程度受到制约，故高强混凝土的化学收缩量小于普通混凝土。三、大体积
6、混凝土控制温度收缩裂缝的技术措施 （1）大体积混凝土配合比设计。第一，混凝土用原材料的选择。一是选用中低水化热的水泥：选用鼎新水泥厂生产的 P.O42.5R 粉煤灰水泥，该水泥属于低水化热品种的水泥。二是提高水泥标号以减少水泥用量。三是在选择骨料时，应选择线膨胀系数小、岩石弹模较低、表面清洁无弱包裹层、级配良好的骨料。四是砂除满足骨料规范要求外，应适当放宽石粉或细粉含量，这样不仅有利于提高混凝土的工作性，而且可提高混凝土的密实性、耐久性和抗裂性。砂子中石粉比例一般在 15%18%之间为宜。五是高效减水剂的使用对减少大体积混凝土单位用水量和胶凝材料用量，改善新拌混凝土的工作度，提高硬化混凝土的力
7、学、热学、变形、耐久性等性能起着极为重要的作用，也是混凝土向高性能化发展的不可或缺的重要组分。第二，大体积混凝4土配合比的设计优化。运用三掺技术减少单位混凝土绝对用水量和水泥用量，为减少水泥用量，降低混凝土内水化热，混凝土中加入一定数量II 级粉煤灰、减水剂和膨胀剂，改善混凝土的和易性与可泵性，延缓凝结时间，减慢水泥水化热的释放速度，推迟和降低混凝土体内温度峰值。在满足可泵性及混凝土强度的条件下，尽可能降低砂率，减少坍落度，降低单位体积水泥用量，经过多次试配最后确定。 （2）施工过程控制。第一，循环冷却水管的设置。由于混凝土体积大，施工过程中聚集水化热大.内外散热不均匀和内外约束不一致，使混凝
8、土内部产生较大的温度应力，导致裂缝产生，埋下了严重的质量隐患.因此，在大体积混凝土内设置循环冷却水管是大体积混凝土降温的主要关键措施。根据设计要求，冷却管采用 32mm 的标准铸铁水管，管与管之间的连接采用与之配套的接头。 （见图 1）冷却管在埋设和浇筑混凝土的过程中，接头部分应采用胶带缠裹，以防漏水，使用完毕后灌浆封孔，出露部分应割除。 图 1 冷却管布置示意图 第二，浇筑过程控制。一是选择较适宜的气温浇筑大体积混凝土，尽量避开炎热天气浇筑混凝土。夏季可采用低温水或冰水搅拌混凝土，可对骨料喷冷水雾或冷气进行预冷，或对骨料进行覆盖或设置遮阳装置避免日光直晒，运输工具如具备条件也应搭设避阳设施，
9、以降低混凝土拌合物的入模温度。二是加强测温和温度监测与管理，实行信息化控制，随时控制混凝土内的温度变化，内外温差控制在 25以内，基面温差和基底面温差均控制在 20以内，及时调整保温及养护措施，使混凝土的温度梯度和湿度不至过大，以有效控制有害裂缝的出现。第三，大体积5混凝土养护。在混凝土浇筑之后，做好混凝土的保温保湿养护，缓缓降温，充分发挥徐变特性，减低温度应力，夏季应注意避免曝晒，注意保湿，冬期应采取措施保温覆盖，以免发生急剧的温度梯度发生。 大体积砼施工是一个系统工程，不仅要有技术措施，而且还要有组织措施和管理措施，为保证施工处于受控状态，浇筑时应建立由施工、监理、甲方等多方共同组成的现场质量保证体系机构，对保证混凝土的浇筑质量和连续施工有很好的作用；后期的监测、养护最为关键，一定要在时间、人员、材料、设备予以保证。本工程现已竣工投产，除表面有一些细微裂缝外，未出现任何贯穿性的影响结构的裂缝。掺加较高比例的粉煤灰以及加入一定比例的减水剂、抗裂增强型膨胀剂是十分必要的，不仅提高混凝土的性能，而且使大面积底板混凝土的连续施工成功，保证了施工质量。 参 考 文 献 1江正荣，朱国梁编著.简明施工计算手册M.北京：中国建筑工业出版社，2002 2DK157+788.03 跨京原铁路特大桥施工设计图北同蒲应原施桥-01.2006
