1、1南京长江四桥大体积承台预防裂缝发生的质量控制措施摘要：南京长江四桥大体积承台在施工过程中就大体积混凝土由于水泥水化热、收缩裂缝、外界气温变化等方面分析了大体积混凝土发生裂缝原因和机理，从而提出了相应的质量控制措施以防止裂缝的发生。 关键词：大体积混凝土；裂缝；产生原因；质量控制措施 中图分类号：TV543 文献标识码： A 文章编号： 一工程概况 南京长江第四大桥北塔墩基础承台为哑铃形，平面尺寸72.5m27m，厚 8.5m。承台顶、底标高分别为+5.5m，-3.0m。承台设计为 C35 号混凝土，混凝土方量为 11713.9m3，分为圆端区、系梁区和后浇带三部分。单幅圆端方量为 4866.
2、7m3，单幅圆端单次浇筑最大方量为1717.7m3。该基础属大体积混凝土范畴。 承台结构详见图 1。 承台结构图 图 1。 二 裂缝产生原因及质量控制措施： 1 裂缝产生原因： 大体积混凝土产生裂缝的主要原因有:水泥水化热影响、内外约束条件影响、外界气温变化的影响、混凝土的收缩及混凝土的沉降裂缝。该2承台基础底板厚度很大, 浇筑后由于水泥水化热和表面散热边界的影响, 内部温度将显著升高, 并明显高于表面温度。内部温度过高及内外温差过大将导致温度拉应力大于混凝土的抗拉强度而开裂, 这将影响结构的整体性和耐久性。因此, 温度裂缝的控制是该基础施工的关键, 如何有效地控制该混凝土内外温差及最高温度又
3、是防止温度裂缝出现和扩展的关键。 2 质量控制措施： 北主塔墩承台体积大，总方量达 11713.9m3 左右，为大体积钢筋混凝土结构，根据设计图要求分三次浇筑，最大一次浇筑量为 1717.7m3。为有效降低混凝土内外温差，防止温度应力产生裂缝，在配合比设计和施工中采取了以下措施: 2.1、合理选择原材料，设计优化配合比 2.1.1、原材料 、水泥：镇江句容台泥 PO42.5 普通硅酸盐水泥。根据试验结果，该水泥的水化放热量及外掺料情况如下表所示。 掺合料：镇江级粉煤灰； 砂：江西赣江中粗砂，细度模数为 2.62.9； 碎石：安徽和县类（石灰岩） ，最大粒径不大于 31.5mm； 水：地下水，已
4、委外进行水质分析试验，结果符合拌合标准； 外加剂：巴斯夫化学建材 RHEOPLUS 326(SQ)，该外加剂含减水、引3气、缓凝成份，未掺加其它任何外加剂，同时该材料已委外进行试验检测。 2.1.2、优化混凝土配合比 “双掺”技术是指为改善混凝土的性能，同时掺加粉煤灰和外加剂。对于大体积混凝土而言，粉煤灰取代部分水泥，降低了混凝土的水化热，可以有效的防止温度裂缝。 主墩承台第一层为 35 号自防水混凝土，其抗渗要求为 w12，其余为C35 混凝土。根据试验结果，配置的混凝土已满足自防水等级要求，计划各层均采用该配合比。 每立方 C35 混凝土用料及该配合比下的各种性能如下表所示: 配合比参数
5、2.2、优化施工工艺，加强施工管理 为保证结构的整体性，混凝土应连续浇筑，并在混凝土初凝前完成全部浇筑工作。 另外，适当延长混凝土的搅拌时间可提高拌和物的均匀性、进行二次振捣可增加混凝土的密实度、制定科学合理的养护工艺等，可以在一定程度上减少混凝土的收缩和提高混凝土的极限拉伸值，这对防止裂缝的产生也可起到一定的作用。 、合理分层浇筑 4当大体积混凝土结构尺寸过大，通过计算证明整体一次性浇筑会产生较大温度应力，并导致裂缝时，应采用合理的分层浇筑方案。主墩承台分为三层，浇筑高度依次为 2.5m、3.0m、3.0m。浇筑方量分别为2862.8m3（435m3） 、3435.3m3（522m3） 、3
6、435.3m3（522m3） ，后浇带方量为 501.5m3。 、控制混凝土浇筑温度 混凝土的内部温度是水化热的绝热温升、浇筑温度和结构的散热温度等各种温度的叠加；浇筑温度越高，混凝土的内部温度值也越高。承台施工正值炎热季节，应控制混凝土的入模温度不超过 30。 、混凝土搅拌之前采取冷却措施对拌和用水进行降温，按具体气温条件、施工部位及预期入模温度要求选择更换地下水、加冰块降温等一种或多种措施。加冰块措施如图 2 所示。 、混凝土搅拌之前用地下水对预计使用的粗骨料（包括储料斗）进行喷洒降温，使整个拌和过程中粗骨料充分湿润、充分降温，并采取局部覆盖防晒措施保持降温效果。 要求水泥厂对进场水泥温度
7、进行控制，确保水泥粉磨入库后散热不得少于 7 天方可出厂，尽可能降低水泥温度。 砂、石料场搭设防晒棚，要求遮盖面积满足日最高拌和使用数量的需要。防晒防雨棚如图 3 所示。 52.3、采取水管冷却降热措施 在承台混凝土中设置冷却管，承台冷却管采用导热性能好、并有一定强度、公称直径为 32mm（42.33.25mm）的黑铁管。冷却管安装完毕后，做密水检查和压水试验，保证注水时管道畅通，防止管道漏水、阻水。混凝土浇筑到各层冷却管标高后即开始通水，可直接采用江水冷却，通水量应达到 20L/min，通水时间一般为 714 天或根据测温结果确定。为防止第二层混凝土浇筑后的水化热温升引起第一层混凝土的温度回
8、升，第一层混凝土的冷却水管应进行第二次通水冷却，通水时间根据测温结果确定。循环冷水温度应适当，入水温度与混凝土中心最高温差不宜大于 10，以避免在降温过程中冷却管周围混凝土产生冷缩裂缝。根据水化热计算分析，设置冷却水管可明显降低温度，减少温度应力。待冷却管通水全部结束并混凝土养生完成后，冷却管压入 35 号水泥浆封孔并将伸处承台顶面的部分割除。冷却水管的布置根据温控计算结果可能会有调整。 2.4、减小早期收缩措施 、加强早期保湿养护，因为湿养对减小收缩防止干裂有利，同时还可以减少降温过程产生的收缩应力。 、对初凝及终凝阶段产生的沿水平钢筋走向的沉降裂纹应采用人工压抹一遍至两遍，而后及时覆盖保温
9、。 、混凝土表面裂缝多发生在浇筑的初期，而初期的气温聚降是引6起表面裂缝的主要原因：当平均气温在 23 天内连续下降 69时，未满 28 天龄期的混凝土暴露表面可能产生裂缝；因此当 23 天内气温连续下降 69时，必须采取必要的保温措施。 2.5、 加强混凝土养护 承台施工季节在 910 月份，气温较高，所以采取以下措施进行养护： 第一层混凝土：由于承台中间有很多竖向钢筋，所以承台混凝土初凝后，表面采用蓄水养护，蓄水深度约 20cm，内部通循环水冷却，以控制内外温差，防止出现裂纹。蓄水养护时间不宜少于 10 天。 第二层、第三层混凝土：混凝土初凝后，表面蓄水养护，蓄水深度约 20cm，内部通循
10、环水冷却，蓄水养护时间各层均不宜少于 7 天。 脱模后，表面立即采用喷淋养护系统，沿塔柱布置布置水管和喷头，在承台上设置供水系统对塔柱混凝土进行洒水养护，经常洒水，保持潮湿状态最少 7d，如图 4 所示。 图 4 喷淋养护系统 三取得效果： 优化配合比，合理选择原材料，有效控制了混凝土水化热温升；水冷降温及合理的养护措施控制混凝土内部最高温度、内外温差及降温速率，合理分层避免结构应力集中；降低拌合用水及原材料的温度，使得混凝土入模温度不超过 30。通过以上措施实施，有效的控制了大体积7混凝土裂缝的产生，该基础结构物表面平整、色泽均匀、外观良好，外形尺寸符合设计要求；总体建设水平达到国内一流、国际领先。 四 结论 水泥混凝土大体积结构在现代桥梁工程中得到了广泛的应用， 其裂缝的产生与控制受到施工过程中诸多因素的影响，但只要我们能够充分地考虑各种因素，对于大部分裂缝是可以通过合理设计、高效施工、完善养护等措施有效避免的。因此，在混凝土桥梁建设和后期运行管理过程中，要严格按照规范要求制定完善的桥梁施工和运行管理方案，并在具体工作中认真观测，及时总结，加强预防处理措施。对桥梁有问题的地方应立即采取有针对性的治理措施，解决好混凝土桥梁裂缝问题，有效提高混凝土内在和外观质量水平，保证其高效稳定运行。
