淡水河大桥承台裂缝控制技术

摘　要：淡水河大桥主墩承台长41m、宽13.2m、高4.5m，属大体积砼施工。为保证承台的使用寿命达到设计要求，针对其结构特点及环境条件，通过对混凝土配合比参数的选择，辅以必须的温控措施和施工措施，以减小温度应力，避免混凝土结构出现可能会影响结构整体耐久性的裂缝。

关键词：温度 裂缝 控制
1概述
　　淡水河大桥是我国南方一座近海特大桥，其设计使用寿命要求100年，由于桥梁主体钢筋混凝土构件位于海洋环境或者近海环境，容易因氯盐侵蚀到混凝土中诱发钢筋锈蚀膨胀，出现混凝土保护层剥落、开裂、钢筋有效截面减少、钢筋屈服强度降低、混凝土握裹力下降等。暴露于氯盐环境中的海工混凝土结构，在早期容易产生裂缝，不仅影响结构的表观质量，还会加速混凝土结构耐久性的失效，严重威胁整体结构的使用寿命。
　　淡水河主墩承台长41m、宽13.2m、高4.5m，砼强度为C40，共2346m3。由于平面尺寸和混凝土浇筑量较大，通常需要分段或分层浇筑。也将导致混凝土结构出现裂缝。本文主要介绍了大体积混凝土分层连续浇筑防止产生冷缝，控制温差和收缩应力，防止深层贯穿裂缝的原理和工艺方法。
2承台混凝土配合比设计优选
　　本工程混凝土系大体积高强度抗渗混凝土，配合比设计不仅要保证抗压强度和抗渗等级，满足混凝土可泵性（坍落度、和易性），还要充分考虑大体积混凝土的特点，满足连续浇筑对凝结时间的要求，以及降低水泥水化热，减少混凝土收缩裂缝的要求。
2.1骨料
　　粗骨料选用5-31.5mm连续级配碎石，含泥量﹤1%，泥块含量〈0.5%，空隙率〈40%；细骨料用II区中粗砂，含泥量〈1%。低含泥量可以减少混凝土自身收缩，防止混凝土因收缩太大出现裂缝，级配好的骨料除可以改善混凝土拌合物的流动性外还可以降低单方混凝土的水泥用量，降低混凝土的水化热。
2.2水泥
　　水泥水化放热是大体积混凝土中的主要温度因素。降低混凝土水化放热总量及放热速率是大体积混凝土裂缝控制的关键，为降低水化放热总量，首要考虑的就是要降低水泥用量，降低的水泥用量以掺入活性矿物掺合料来等量或超量代替。最大放热速率出现的时间与胶凝材料中水泥所占比例有关，水泥越多，完全水化需要的时间就越长。水化放热试验结果说明，为了降低胶凝材料体系的水化放热，应该在保证混凝土力学性能和耐久性的前提下，尽量增加矿物掺合料的用量。经过试配，本工程最终选用矿渣硅酸盐水泥，不仅其水化热低，而且配置的混凝土凝结时间长，有利于浇筑的连续性。
3.3混凝土配合比及性能
　　以胶凝材料体系水化放热情况为依据，从满足混凝土工作性、力学性能、耐久性能等要求出发，采用大掺量矿物掺合料、尽量减少胶凝材料用量以及使用缓凝型高效减水剂等来配制C40强度等级的承台海工高性能混凝土。从试配的多组混凝土中，优选出坍落度在180-200mm，含气量在4%-5%之间，黏聚性好、不离析、不泌水、不抓底，并具有良好保坍性的混凝土配合比。
3承台混凝土的温控
3.1混凝土温控原则
　　为了尽量降低混凝土内部的最高温度，将承台分为两次浇筑，第一层厚度为1.5m，第二层厚度为3.0m，辅助以内部降温措施，并严格控制混凝土的入模温度及内外温差，做好早龄期混凝土保温、保湿的养护工作，以降低混凝土结构早期因温度、收缩等产生的应力，保证承台大体积混凝土不出现有害裂缝。
3.2混凝土温控指标
　　1）混凝土浇筑温度控制5-28℃；
　　2）混凝土内部最高温度不大于65℃；
　　3）混凝土最大降温速率不大于2.0℃/d；
　　4）混凝土表面与外界及内部的温差均不大于20℃。
3.3混凝土的中心温度及降温速率控制
　　为了尽量降低混凝土结构的内部温度，防止混凝土在硬化过程中因内外温差或降温速率过大而出现裂缝，可以采用内部降温去进行温度控制，即在混凝土中埋设循环冷却散热水管，通过循环水在水管中的流动带走混凝土内部部分热量从而达到降温。
3.4混凝土外部保温措施
　　混凝土浇筑完毕后，应立即覆盖保湿、保温层，进入养护阶段。养护过程应保持混凝土表面一直处于湿润状态，并防止表面温度变化过大，减少结构中心与表面的温度差，使结构中心与表面温度差始终控制在20℃以下。混凝土在降温阶段如遇气温突降天气，必须对混凝土进行更加严格的外部保温。可在上表面用塑料薄膜加土工布覆盖，条件允许时也可蓄水养护，或搭设保温棚，使用热水养护。养护时间不得少于14d，混凝土强度达到1.2Mpa之前，必须做好成品保护工作，不得放置工程材料和机具设备。
4混凝土施工的必要措施
4.1技术准备和管理
　　编制大体积混凝土浇筑施工方案，并对管理人员和作业人员进行交底。在浇筑前事先备足各种材料，泵车按照平面布置图就位，各种施工机械如振捣棒、振动器、污水泵等准备充足，试用正常。编制异常情况如天气变化、易发的堵管或其它情况的应急措施。
4.2混凝裂缝控制措施
　　1）分层浇筑，每层约600mm，连续循环浇筑。在底板钢筋马凳上用红色漆做好分层厚度标志。
　　2）采用斜坡式分层振捣，坡度控制在1：3左右，斜面分层水平方向错开距离4-6m。振捣工作从浇筑面的底层开始逐渐上移，先振捣低处，后振捣高处，防止坡面处混凝土出现振捣松弛现象。
　　3）每次振捣时间为20-30s为宜（混凝土表面不再出现气泡、泛出灰浆为准）。振捣时，要尽量避免碰撞钢筋、管道预埋件等。振动棒插点采用行列式的次序移动，一般振动棒的作用半径为300-400mm，每次移动距离不超过振动棒有效作用半径的1.25倍，振捣操作要快插慢拔，防止出现空洞。
4.3其他措施
　　1）减少结构的外约束，增加混凝土可自由变形程度。后浇带模板采用钢骨架钢板网组合弹性模板，底板垫层和侧模涂刷隔离剂，减小底板混凝土与垫层和侧模之间的摩擦力。
　　2）降低混凝土初始温度。为了降低混凝土内部温度，必须降低混凝土的出机、入模温度。施工时在砂石料场搭遮阳棚，用清凉地下水冲洗碎石骨料和加入冰屑来作为混凝土拌合水，通过降低拌合料温度来降低混凝土初始温度。除此之外，还可以冷却搅拌运输车罐体和泵送管道。
　　3）大体积混凝土浇筑在二次压实、收浆过程中，容易产生泌水现象，泌水严重时，将影响相应部分的混凝土强度指标。消除和排除泌水的方法是将泌水和浮浆导引到集水坑内，再用潜水泵抽排掉，少量泌水采用海绵吸除 处理。
　　4）泵送混凝土经振捣后表面水泥浆较厚，容易造成表面裂缝。因此振捣最上一层混凝土时，应控制好振捣时间，避免表层产生过厚的浮浆层；混凝土初凝前，用长刮尺将多余浮浆层刮除，并将混凝土表面找平，再用磨光机全面打磨，既要确保混凝土的平整度，又要把初期表面的收缩脱水及细缝闭合。
5结语
　　淡水河大桥主墩承台混凝土是在夏季进行浇筑的，通过加入冰屑来降低混凝土的出机温度，将入模温度控制在28℃以下，并在混凝土内部采取通冷却水降温的方式来降低混凝土的温升，缓和降温曲线，浇筑后采取保温保湿养护措施，使得承台上下层混凝土最高温度、降温速率、内外温差都控制在温控指标范围内，最终保证了承台混凝土结构在早龄期没有因温度、收缩等原因出现裂缝，为下一道工序顺利实施提供了保证。　　
参考文献
[1] JGJ55-2000普通混凝土配合比设计规程[S]. 北京：中国建材工业出版社，2001.
[2] 刘东波.论大体积混凝土施工中温度及收缩裂缝控制[J]. 现代商贸工业，2009，（3）.