大体积承台混凝土裂缝控制

中图分类号：TV543文献标识码： A 文章编号：

一、引言

混凝土的裂缝控制是工程界一个由来已久的技术课题。水上砼建筑物同陆上混凝土体积较大，混凝土强度等级较高，施工条件较差，且处于不利自然环境下，混凝土裂缝控制的难度更大，开裂后砼工程耐久性更为不利，因此裂缝控制就显得尤为重要。在上海长江大桥工程承台混凝土的施工中，通过选择合适的原材料、优化混凝土配合比设计、强化施工技术和管理，较好地解决了承台大体积混凝土裂缝的控制问题，取得了比较满意的效果。

二、工程概况

上海越江通道工程南起上海市浦东新区外高桥东的五号沟，经长兴岛中部新开港至崇明陈家镇奚家港西，全长25.5km，其中南港水域宽度约6.871Km，长兴岛陆域宽度约3.946Km，北港水域宽度约8.451Km。

三、裂缝控制措施

在承台混凝土的施工中，为了防止和控制裂缝，本工程主要采取了以下技术措施：

1．原材料的优选

1）、水泥：采用嘉新港辉水泥厂生产的嘉新牌硅酸盐52.5水泥。

2）、掺合料：采用优质粉煤灰、矿渣配制成的长江隧桥工程专用掺合料。

3）、砂：选用江西赣江砂。

4）、碎石：选用舟山碎石。

5）、外加剂：选用上海麦斯特生产的 Rheoplus25 型聚羧酸系列混凝土外加剂。

2. 混凝土配合比的设计与优化

在水泥、掺合料的生产厂家和混合比例(水泥和掺合料4：6混合)业主业已研究、确定的情况下， 通过以上配合比的试拌，在满足大桥耐久性技术要求的前提下，综合考虑混凝土的粘聚性、流动性、工作性，最终确定选用水泥：掺合料：砂：石：水：减水剂=168：252：732：1097：151：2.31施工配合比。

3．冷却水循环降低砼内部温度

大体积混凝土浇筑后，减少升温阶段內外温差，防止产生裂缝,采取结构内部循环通水降低内部结构温度,减少内外温度剃度是防止出现裂缝的主要措施。

1）、循环水管布置

承台混凝土施工采用结构内置循环水管，通过循环水降低混凝土内部因水泥水化热引起温度升高峰值，进而降低混凝土内外温差剃度。承台混凝土浇注采用一步成型工艺，墩坑底部到结构砼高度为2.9米，循环水管高度方向布置三层，竖向间距1.025m ，每层循环水管水平间距2米。

2）、通水工艺

直接抽取长江水进行循环水养护。混凝土浇注终凝前即对其进行通循环水降低混凝土内部温度，通循环水时间不小于7天，同时循环水每隔12小时调整一次通水方向，以利于混凝土内部水化热均匀散发。

4． 合理分层浇注筑

根据泵送大体积混凝土的特点，采用“分段定点，一个坡度，薄层浇筑，循序推进，一次到顶”的方法。由于大体积泵送混凝土表面水泥浆较厚，故浇筑结束后须在初凝前用铁滚筒碾压数遍，打磨压实，以闭合混凝土的收水裂缝。

5.严格控制混凝土入模温度

1)、浇注砼时选在温度较低的夜间进行，尽量降低混凝土出模温度。

2)、提前一周将散装水泥进货入仓。

3)、温度超过35度高温时，提前5个小时左右主要对石料进行冲水降温。

6.混凝土浇筑施工质量控制

1)、严格控制混凝土搅拌时间：混凝土在搅拌机中加水连续搅拌的最短时间一般宜在90s以上，现场控制搅拌时间120s。

2)、合理布置布料杆位置：在顶层钢筋网片开四个边长20cm的小洞，将布料杆头部橡胶软管插到底层钢筋顶部，保证混凝土下落高度小于1.5m，不产生离析现象，确保混凝土浇筑质量。

3)、及时对砼泌水和浮浆进行处理：现场配备小水桶，随时将泌水及浮浆清除，提高了混凝土的密实性，确保混凝土特别是顶层不易出现裂缝。

4)、严格控制混凝土施工结束时间：将混凝土的结束时间控制在下午6：00以后温度相对较低的时段。

5)、加强砼振捣抹面：施工时加强墩座插筋位置的振捣、抹压。由于钢筋是热的良导体，易产生大的温度梯度，这是裂缝产生的一个主要环节。同时加强初凝前的抹压，以消除初期干缩裂缝，并加强早期养护，提高砼抗拉强度。

7．结构混凝土养护

养护主要是起到保湿和保温作用，保温的主要目的是减少混凝土表面的热扩散，降低表面的温度梯度，防止产生表面裂缝；保湿的主要目的是防止混凝土表面出现收缩裂缝。

1)、严格控制拆模时间 ：为避免混凝土表面因为温差而产生表面裂缝，控制内外温差梯度，经研究采取延缓钢套箱摸板拆模时间（一般不低于7天）。

2)、、本工程中混凝土在浇注完毕后顶部立即覆盖一层无纺布，防止表层水份的散失。待表面压光6小时后即进行有水养护，养护水直接采用循环水的出水。拆除模板后利用养护船每天定时养护，特别是温度较高时段加强养护频率。承台结构混凝土有水养护时间为14天左右。

3)、由于钢模板的外胀以及混凝土的收缩，混凝土与钢模板之间存在极小缝隙，循环水会沿着缝隙下流，加大了结构侧壁混凝土表层湿度，对结构侧壁混凝土表层进行了养护。

四、混凝土内部温度场分布

1.测温设备布置

为提供可靠的数据控制混凝土内外温差，考虑承台平面对称性，在承台平面1/4位置布置温度应变片，用温度显示仪采集数据。

2.数据分析

根据测量收集的数据对混凝土总体温度变化过程分析：混凝土入模 12小时内升温迅速，温升接近37℃；48h后内部最高温度达到68.8℃的峰值，随后温度开始下降，下降梯度为4.6℃/d；四天后，温度梯度线趋于平缓。自浇注开始至拆模，共通水散热8天。拆模时外界平均气温14℃，承台中心处最高温度为42.8℃，距 离承台外边缘0.1m处的测点的平均温度为24.5℃，拆模时满足内外温差小于25℃要求。

3)从测量的进水温度与循环出水温度分析,从直观上反映了散热管的降温效果，从实际监测数据可以看出，进出水温差在在2～3天内达到11℃左右，在后期温差逐渐下降，平均达到8.5℃，取得了较好的效果。

五、实施效果

上海长江大桥工程于2006年4月8日开始浇注第一个承台结构混凝土，截止到2007年1月27日，共浇筑承台92个，浇注结构混凝土29400m3。通水散热7~10天后(外界气温高时养护时间长)，拆模观察：表面平整、光洁，没有发现温度裂缝，证明采取的温控措施是有效的。

六．几点体会：

1.完善的施工方案、充分的原材料准备、合理的人员和机械设备配置是大体积混凝土施工顺利完成的基本要素。

2.大体积混凝土的施工必须从原材料、混凝土的配合比开始控制。实践证明采用矿粉+粉煤灰等量取代水泥并掺加高效缓凝减水剂，可以明显起到降低水化热和延迟温度峰值出现时间的作用，但并不影响混凝土的强度及和易性、耐久性。

3.合理的设置降温系统、严格的施工过程控制和周密的养护措施是大体积混凝土成功的关键。