体积混凝土的施工控制在国道205线滨州黄河大桥的应用

摘要：本文通过大体积混凝土在国道205线滨州黄河大桥施工中的运用，着重探讨了大体积混凝土施工质量管理中的各主要工作环节及质量控制要点，以防止大体积混凝土有害裂缝老化的发生，希望能对类似的工程有一定的借鉴作用。

关键词：大体积混凝土施工质量管理

前言

近年来，随着建造行业的迅猛发展，大体积混凝土得到了越来越广泛的应用，如桥梁混凝土结构、混凝土大坝、高层建筑的地下室混凝土底板都是用大体积混凝土浇筑而成的。但在建造和使用过程中，有关因出现裂缝而影响工程的质量甚至导致结构垮塌的事故也时有发生。因此，探讨裂缝产生的原因和防止裂缝的出现就显得格外重要。本文结合国道205线滨州黄河大桥项目工程，通过对大体积混凝土裂缝产生的原因和类型的论述，从原材料选择、施工操作及增加投入等方面分析探讨并着手解决这一难题。

工程简介

国道205线滨州黄河公路大桥是滨博高速公路的咽喉，是山东省的重点工程，工期紧、任务重，技术难度高。二合同段是该桥的主桥部分，起讫桩号：K9+742.719~K10+510.719，全长768米，主跨结构为42+42+300+300+42+42米三塔斜拉桥，主跨长度均为300米，桥面宽32.8米，主塔高125米，合同工期28个月，造价近1.6亿元人民币。

工程许多部位涉及到大体积混凝土的施工质量控制，其中主桥9#墩下塔柱为直径8M，高6M的实心柱体结构，采用C55高标号混凝土，单方胶体总用量很大，且水泥为P.O42.5硅酸盐水泥。

大体积混凝土产生裂缝的原因主要可归结为：水泥水化热、约束条件、外界气温变化、混凝土的收缩变形。

一、原材料

在大体积混凝土施工准备过程中，混凝土原材料的选择十分重要，合理的选择可有效地降低混凝土浇筑块体因水泥水化热引起的升温，达到降低温度应力和防止混凝土开裂的作用。

1、由于混凝土标号高、体积大，水泥水化速度快且集中，而热量又不容易散失，造成混凝土内部绝对温升较高，而高温更加促使水泥的快速水化，使得水泥在2~3天的时间内即可接近水化完成。

工程施工过程中，多选用几个水泥品牌进行有针对性的比对试验，进而选择适合的水泥品牌。此项目选用山东铝业公司、山东水泥厂、鲁南水泥厂等知名厂家的水泥有针对性地进行水化热检验。不同的水泥采用相同混凝土配合比，在相同条件下各浇筑一个几何尺寸为2m×2m×2m的试件，在试件内布置好测温点，观测各点在混凝土硬化过程中的温度变化情况，绘制温度变化曲线，得出各个试件的温升峰值及混凝土中心位置与边缘部位的温差梯度，然后根据试验数据综合分析。通过此试验发现各厂家水泥所产生的水化热及混凝土绝对温升等指标差别细微，考虑施工成本问题，确定采用山铝水泥。

2、由于高效减水剂具有加速水泥水化反应的作用，为此，本项目试拌了华新、华迪、奥森、华伟、合力、莱芜、滁州七个厂家不同品牌、型号的高效减水剂，优选出前三家的产品，又分别试拌了不同水灰比，不同粉煤灰掺量的配合比对混凝土强度及工作性能的影响，最终确定具有早强、缓凝性能的华迪高效减水剂。

二、施工操作技术

从混凝土原材料选择上并不能从根本上完全解决混凝土出现裂缝这一难题，需制定了严格的施工操作技术规程，通过原材料预冷、加强覆盖养生、增设冷却管、合理选择浇筑时间等措施，以进一步降低混凝土内部温度，避免温度裂缝的出现。

1、降低入模温度：控制混凝土出机及入模温度，使混凝土入模时温度不超过26℃。

1) 水泥：进场时水泥温度高达80~90℃，为降低水泥温度，可采用为水泥罐加设了遮阳蓬、并在水泥罐顶设置了水管，通过洒冷水降温的办法，可使水泥温度在使用前降至40~50℃。另外也可以根据工程实际情况采用提前购进水泥使水泥自然冷却的方法。

2) 砂石料：用蓬布覆盖砂石料，并在混凝土拌和前24小时洒冷水降温。混凝土拌和前由试验室检测砂石料的含水量，据此调整砂石料及拌合用水的用量。

3) 加冰拌和：本项目购进日产5吨的片冰机和12m3冰柜各一部。混凝土拌和时用冰拌和，以降低混凝土的出机口温度。通过公式：

T0=∑TiGiCi-80ηGc+Q/∑GiCi

式中：T――混凝土出机口温度，℃；

Ti――第i种材料的平均进料温度，℃

Gi――第i种材料的重量，Kg；

Ci――第i种材料的比热，kcal / Kg•℃；

η――冰的冷量利用率，取0.9；

Q――每m3混凝土拌制产生的机械热，1500kcal / m3；

80――冰的融化潜热，kcal / Kg；

可计算出中塔横梁C55号混凝土加冰拌制混凝土的出机口温度的理论值与实测值如表所示：

其中各配比中：

水泥的重量为423Kg，比热为0.18kcal/kg/℃；

粉煤灰的重量为93Kg，比热为0.18kcal/kg/℃；

石子的重量为1085Kg，比热为0.229kcal/kg/℃；

砂的重量为724Kg，比热为0.229kcal/kg/℃；

外加剂的重量为12.9Kg，比热为1kcal/kg/℃；

水的比热为1kcal/kg/℃；

冰的冷量利用率η=0.9；

每方混凝土拌制产生的机热为1500kcal/m3;

4)混凝土运输：混凝土采用罐车运输，通过调整拌和时间与浇筑的速度，尽量减少混凝土在罐车内的停留时间。当外界温度较高或有较强阳光照射时，在罐车的储料斗上洒冷水降温。

5）选择合理的浇筑时间：混凝土的浇筑应选择在一天中气温较低时进行。一般选择在夜间22：00以后开始浇筑。浇筑时控制浇筑速度不大于15m3/h。

2、加密降温管

在结构物内部体积较大部位增加降温管的数量。如在中塔下塔柱原有冷却管的基础上，在下塔柱中心增设长度为浇筑段高度（6m）、直径1m、壁厚10mm钢管；在以塔柱中心为圆心，半径为3m的圆周上增设直径为114mm的钢管，钢管长度为浇筑段高度，钢管中心间距为1m，同时将每6~7根钢管串联形成闭合循环回路。钢管表面要全部除锈、打磨干净。在混凝土浇筑开始时即通冷却水降温。待混凝土内部温度降至规定范围内，将直径1m的钢管内壁清洗干净再浇筑混凝土，钢管内混凝土中增加膨胀剂，采用膨胀混凝土；对Ф114mm钢管及冷却管采用水泥压浆处理。

3、混凝土的养护及拆模

1）混凝土养护的重点是混凝土表面的保温、保湿、防风和遮阳。

混凝土浇筑完成后，用湿麻布片和塑料薄膜覆盖混凝土表面，并不断对混凝土表面间歇性地喷洒水雾，防止表面水分过分蒸发。在模板外侧裹一层彩条布。在保温的同时，采取保湿措施，在混凝土表面上先用麻布片覆盖，再覆盖塑料布，防止水分蒸发过快。在模板外侧和麻布片上喷洒温水，水温不低于30℃。同时在阳光照射面搭设遮阳蓬或覆盖。

2）当混凝土在实际温度养护条件下，确保强度达到设计强度75%以上、混凝土中心与表面最低温度温差不大于25℃、混凝土表面与外界气温最大温差不超过25℃时才允许拆模。拆模时间选择在一天中气温较高时进行。拆模后及时用塑料布包裹混凝土表面，继续做到保温、保湿、防风、遮阳，持续养护14天。

4、作好测温工作

选择反映结构混凝土温度的最高、最低、中间及变截面处存在应力集中的部位设置测温点，进行测温跟踪，每隔两小时实测混凝土内部、表面及环境温度，及时对混凝土表面实施保温、保湿措施。

通过以上措施，有效地控制了混凝土温度裂缝的产生和发展，从而保证了混凝土的质量。