1、承台大体积混凝土的裂缝防治探讨摘要：承台大体积混凝土工程的条件复杂多样，施工情况也各不相同，加之原材料的材质也存在诸多差异，因此控制温度变形裂缝就显得尤为困难，其不仅是简单的结构理论问题，而是一个综合了结构计算、构造设计、材料组成及其物理力学性能以及施工工艺等多学科的疑难问题。本文结合实践中的案例，对此问题进行探讨。 关键词：大体积混凝土；裂缝；防治 中图分类号：TU37 文章标识码：A 文章编号： 引言 承台大体积混凝土，是指结构厚、体形大、钢筋密、混凝土用量多、工程条件复杂和施工技术。它除了必须满足强度、刚度、整体性和耐久性要求以外，还必须控制温度变形裂缝的开展。虽然这类大体积混凝土结构，
2、由外荷载引起的裂缝的可能性较小。然而在水泥水化过程中释放的水化热引起的温度变化和混凝土收缩而产生的温度应力和收缩应力则极易导致裂缝的产生，从而给工程带来不同程度的危害。以下就重点对这些方面进行探讨。 1 大体积混凝土的裂缝分类 1.1 微观裂缝 也称为肉眼不可见裂缝，宽度一般在 0.05mm 以下，主要有三种:沿着骨料周围出现的骨料与水泥粘结面上粘着裂缝飞分布于骨料之间水泥浆中的水泥裂缝;骨料本身的裂缝。 1.2 宏观裂缝 宽度不小于 0.05mm 的裂缝是肉眼可见的裂缝，称为宏观裂缝，它是微观裂缝扩展的后果 2 裂缝产生的原因 2.1 水泥水化热 水泥在水化过程中要产生大量的热量，是大体积混
3、凝土内部热量的主要来源。由于大体积混凝土截面厚度大，水化热聚集在结构内部不易散失，使混凝土内部的温度升高。混凝土内部的最高温度，大多发生在浇筑后的 3-5d，当混凝土的内部与表面温差过大时，就会产生温度应力。当混凝土的抗拉强度不足以抵抗该温度应力时，便开始产生温度裂缝，这就是大体积混凝土容易产生裂缝的主要原因。 22.2 约束条件 结构在变形变化时，会受到一定的抑制而阻碍变形，该抑制即为约束，大体积钢筋混凝土与地基浇筑在一起，当温度上升时产生的膨胀变形受到下部地基的约束而形成压应力。由于混凝土的弹性模量小，蠕变和应力松驰度大，使混凝土与地基连接不牢固，因而压应力较小。但当温度下降时，产生较大的
4、拉应力，若超过混凝土的抗拉强度，混凝土就会出现垂直裂缝。 2.3 气温变化 大体积混凝土在施工期间，外界气温的变化对大体积混凝土的开裂有重大影响。混凝土内部温度是由浇筑温度、水泥水化热的绝热温度和混凝土的散热温度三者的叠加。外界温度越高，混凝土的浇筑温度也越高;外界温度下降，尤其是骤降，大大增加外层混凝土与混凝土内部的温度梯度，产生温差应力，造成大体积混凝土出现裂缝。 2.4 收缩变形 混凝土的拌合水中，只有约 20%的水分是水泥水化所必需的，其余80%要被蒸发。混凝土中多余水分的蒸发是引起混凝土体积收缩的主要原因之一。这种收缩变形不受约束条件的影响，若存在约束，就会产生收缩应力而出现裂缝。
5、3 裂缝的控制方法 3.1 选择材料 (1)水泥:选用低水化热和安全性好的水泥，如矿碴水泥、火山灰水泥，并在满足设计强度要求的前提下，尽可能减少水泥用量，以减少水泥的水化热。 (2)骨料:砂、碎石含量不得超标，可在混凝土中掺加一定数量的毛石。 (3)外加剂。 3.2 施工方法的选择 (1)水平分层法 浇筑混凝土时分几个薄层进行混凝土的浇筑，以使混凝土的水化热能尽快散失，并使浇筑后的温度分布均匀。水平分层厚度可控制在 0.6-2.0m 范围内，相邻两浇筑层之间的间歇时间，一般为 5-7d，还可采用二次振捣的方法，增加混凝土的密实度，提高抗裂能力，使上下两层混凝土在初凝前结合良好。 (2)降温法和
6、保温法 混凝土内部埋设管道，通水循环冷却。 夏季施工时，在搅拌混凝土时掺入冰水，降低混凝土入模温度，混凝土浇筑后采用洒水养护降温，水温与混凝土温差不超过 20。冬季采用保温法，在混凝土表面覆盖保温材料，防止冷空气侵袭。 4 某大桥承台大体积混凝土施工 4.1 工程概况 某大桥主桥 1#，2#主墩承台为钢筋混凝土结构，矩形截面。 尺寸为:27m17.4m5m 的 C30 混凝土，每个承台方量为2349m3 属大体积混凝土结构。 承台钢筋配置:底板布 2 层钢筋网，顶板布设 4 层钢筋网，四边由底板、顶板钢筋弯折及半框钢筋绑扎而成，内部为无筋混凝土，墩身钢筋伸入承台 250cm。 4.2 施工方案
7、 鉴于主墩承台混凝土体积较大，按大体积混凝土施工，采用铺设冷却管降温的工艺控制。 综合考虑钢支撑高度、混凝土水化热控制、承台模板的承载能力、结构钢筋、预埋件的设置及混凝土的生产、浇筑能力等因素，承台混凝土分 2 层浇筑。每次浇筑高度为 2.5m，两层之间埋入 16 螺纹钢筋作施工缝连接钢筋。 4.3 混凝土配合比选定 大体积混凝土升温主要是由水泥水化热引起的，为控制混凝土因水化热引起温度升高，我们在配合比选定时，采用了低水化热的矿碴水泥-广西红水河牌 PS32.5 水泥。同时采用了双掺技术。承台混凝土分 2 层浇筑，每层浇筑采用斜向分层，水平推进的方式进行灌注。混凝土生产由1#,2#主墩两个搅
8、拌站同时拌制，一个搅拌站混凝土通过混凝土输送车运至现场泵输入模。一个搅拌站混凝土通过混凝土输送泵直接泵送到模内，每层浇筑的厚度不大于 50cm，混凝土入模时采用溜槽将混凝土卸落至底部。第一层混凝土浇筑完毕后，及时将顶面浮浆刮除，防止浮浆收缩开裂。第二层混凝土浇筑后，应立即刮平抹光，并在初凝前后进行 2 次收浆抹平。 4.4 施工缝的处理 因承台分两次浇筑，水平接缝按照施工缝处理，预埋连接钢筋，钢筋采用 X16 钢筋，埋入下层混凝土 20cm，伸入上层 20cm，间距1.0X1.0m，以加强承台上下层的连接。灌注第二层混凝土时，将第一层混凝土表面凿毛，清除浮浆。混凝土浇筑完毕后，及时洒水养护并覆
9、盖，进行保湿保温养护，避免混凝土表面温度阳氏过快，造成混凝土内外温差大，导致混凝土开裂。冷却管要 24h 通水降温，通水时间要保证达到14d。 4.5 表面覆盖蓄热养生 大体积混凝土内外温差根据体积大小和温度梯度不同，一般控制在25-30不会出现裂缝。当承台混凝土灌注后，内部温度虽然采取措施仍可上升到 60以上，而混凝土表面随气温变化可能造成内外温差超过控制范围。为了控制内外温差，一方面采取措施降低内部温度，另一方面提高混凝土表面温度减少混凝土内外温差，即通过在混凝土表面覆盖撒热水，提高表面温度。混凝土浇筑完成后，进行覆盖洒水养护，因混凝土内部温度一般在浇筑完成 2d 后升高较快，此时将混凝土
10、表面的覆盖物(麻袋)改用冷却管循环出来的热水喷洒养护。 4.6 混凝土的回填 混凝土在浇筑时，覆盖住冷却管并振捣完毕后，即可通水;循环冷却水的流量控制在 1.2-1.5m3/h。24h 通水降温，通水时间要达到 14d。冷却管通水后，技术人员跟班作业，随时量测冷却管的进出水温度及通过测温管量测混凝土不同位置及深度的温差。承台混凝土施工完毕后，经养护 3d 后，即可拆除模板，经监理工程师检查合格后，回填基坑。 混凝土浇筑全部选在晚上进行，减小白天高温对混凝土的影响。由于在承台大体积混凝土灌注前，根据以往经验考虑工程具体情况，经过反复讨论施工方案，制定防止开裂的各项技术措施，施工中还对温度进行了监测。施工中采取的各项防裂措施都发挥了应有的作用，不但确保了承台灌注质量，同时也积累了大体积混凝土施工经验。 参考文献： 1楼晓明，戴仁厚，张一鸣.孔壁形状对钻孔灌注桩承载特性的影响J.工程勘察，2008,(2). 2董金荣，林胜天，戴一鸣.大口经钻孔灌注桩荷载传递机理试验研究田.工程勘察，2004,(5). 3王盛，胡志清.大直径超长钻孔灌注桩试验研究分析J.世界桥梁，2005,(2).
