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来源：职称驿站所属分类：材料科学论文 发布时间：2012-08-21浏览：22次
摘要：由于混凝土的体积大，聚集的水化热大，在混凝土内外散热不均匀以及受到内外约束的情况时，混凝土内部会产生较大的温度应力，导致裂缝产生，为结构埋下了严重的质量隐患。因此，大体积混凝土施工中的温度监控是控制裂缝产生的关键。
关键词：灵江特大桥；大体积混凝土；温度裂缝；控制
1工程概况
BB灵江特大桥是沿海铁路大动脉甬台温铁路重点工程，设计为双线铁路桥，桥梁全长2183.19m设计时速250km。本桥在灵江主干流长甸附近跨越灵江，水中墩共计9个，其中跨越主航道的40#~45#墩间采用一联五跨(70+3×120+70)m连续梁，主墩基础均在水中，承台为矩形采用双壁钢套箱围堰施工。其中41#承台为江中最大承台，混凝土等级C30，承台尺寸为23.2m×16.8m×5.0m，混凝土数1862.2m3，属于大体积混凝土基础。施工时温度裂缝的控制是保证承台施工质量的关键。
２温度裂缝产生原因
混凝土是一种由砂石骨料、水泥、水及其它外加材料混合而成的非均质脆性材料，由于施工和本身变形约束等一系列因素，硬化成形的混凝土存在着众多的微空隙、气穴和微裂。大体积混凝土浇筑后，在水泥硬化过程中产生大量的水化热，因体积较大，大量的水化热聚积在混凝土内部而不易散发，导致内部温度急剧上升，而混凝土表面温度为外界环境温度，这样就形成了内外较大的温差。较大的温差使内外热胀冷缩的程度不一致，使混凝土产生一定的拉应力。当拉应力超过混凝土的抗拉强度时，出现裂缝。另外，在拆模前后，表面温度陡降，也会导致表面裂缝。
３混凝土配合比设计
由于承台承重较大，决不允许出现有害裂纹，为满足《铁路混凝土工程质量验收补充标准》铁建设［2005］160号的技术要求，试配强度按照fcut=fcuk+1.645σ公式（式中fcuk表示混凝土立方体抗压强度标准值）计算结果作为参考，保证具有95％的保证率，并经过多次试配确定。陷度需要满足泵送和吊斗施工要求，并保证在一小时之内无明显损失。结合台州地区水泥供应实际情况，选用缙云红狮牌42.5＃普通硅酸盐水泥，该水泥属中水化热品种的水泥，为有效地降低混凝土内绝热温升，达到低水化热品种的水泥效果，掺加适量的Ⅱ级粉煤灰和复合型高效外加剂，以改变混凝土流变特性及降低水泥水化热。
控制混凝土的粗骨料采用5~31.5mm连续级配的碎石，针片状颗粒含量不应大于10％，泥土粉尘含量不大于1％，细骨料采用优质中粗砂，泥污含量不应大于2％，细度模数控制在2.5左右。
3.1原材料
（1）、水泥：采用缙云红狮牌P.O42.5普通硅酸盐水泥；
（2）、石子：采用临海汇溪碎石5~31.5mm连续级配碎石，含泥量小于0.5%；
（3）、砂：采用福建闽江中粗砂，Mx=2.45~2.55，含泥量小于1%；
（4）、水：自来水；
（5）、粉煤灰：采用温州电厂Ⅱ级粉煤灰；
（6）、外加剂：采用天津鑫永强厂TM30缓凝高效减水剂
3.2配合比
混凝土配合比经过多次试配，选择了合适的配合比。
水泥粉煤灰砂碎石水外加剂(kg)
266114766110314411.4
4浇筑工艺
（１）该工程结合施工现场情况，混凝土搅拌采用集中拌制、自动计量上料。用五辆８方罐车运输，以确保混凝土的供应及时。混凝土采用分层连续灌注，一次成型，分层厚度宜为30cm左右，分层间隔灌注时间不得超过试验所确定的混凝土初凝时间，以防出现施工冷缝。
（２）混凝土浇筑顺序采取横桥方向按1:4的坡度顺桥向断面摊铺，待30cm厚的薄层混凝土全断面布料完毕，再重复顺沿横桥方向浇注混凝土。
（３）顺桥向设置３个简易滑槽，滑槽下部可移动有利于混凝土均匀摊铺。横桥方向布置１个简易滑槽和一个输送泵，各漏斗间距按照8m3混凝土灌注斗计算确定间距约为5m。下料之后，应及时组织摊铺。
５温控及防裂措施
5.1合理选择原材料，优化混凝土配合比
（１）选用中热或低热水泥
温差主要是水化热产生的，为了减小温差，就要尽量降低水化热，要用早期水化热低的水泥，选择适宜的矿物组成，调整水泥的细度模数。试验证明，水泥中的铝酸三钙和硅酸三钙含量高水化热就高。所以，为了减小水化热，应采用熟料中含铝酸三钙和硅酸三钙交少的中热硅酸盐水泥和低热化矿渣水泥、粉煤灰水泥等。
（２）掺加粉煤灰
为了减少水泥用量，降低水化热并提高和易性，可以把部分水泥用粉煤灰代替。掺入粉煤灰有以下作用：粉煤灰中含有大量的硅、铝氧化物（其中SiO2含量40％~60％，Al2O3含量17％~35％），这些硅铝氧化物能够与水泥的水化产物进行二次反应，是其活性的来源，可以取代部分水泥，降低混凝土的热胀；粉煤灰颗粒较细，能够参加二次反应的界面相应增多，在混凝土中分散更加均匀；同时粉煤灰的反应进一步改善混凝土内部的孔结构，使混凝土中总的空隙率降低，孔结构进一步系化，分布更加合理，使硬化后的混凝土更加致密，相应收缩值也减小。但要注意，粉煤灰比重较小，混凝土振捣时比重小的粉煤灰容易上浮到混凝土表面，使混凝土强度偏低，表面容易产生塑性裂缝。
（３）选择合适的骨料
尽量扩大粗骨料的粒径，因为粗骨料越大，级配越好，空隙充满越小，空隙面积越小，每m3的水泥砂浆量和水泥用量相应越省，水化热随之降低，对防止裂缝有好处。
（４）掺入外加剂
减水剂的主要作用是改善混凝土的和易性，降低水灰比，提高混凝土强度或在保持混凝土同等强度时减少水泥用量。而水灰比的降低，水泥用量的减少对防止裂缝十分有利。加入缓凝剂能够延缓混凝土的放热峰值出现的时间，由于混凝土的强度会随龄期的增长而增大，所以等放热峰值出现时，混凝土的强度已增大，从而减小裂缝出现的机率；二是改善和易性，减少运输过程中的坍落度损失。
5.2混凝土结构内部埋设冷却水管
(1)冷却水管埋设
冷却循环水管采用φ45mm铁管，按照冷却水由热中心区流向边区的原则，进水管口设在近混凝土中心处，出水管口设在混凝土边区处。进、出水口均引出混凝土面以上。共设置三层每层水管的垂直进、出水口互相错开，且出水口有调节流量的水阀和测流量设备。（２）冷却水管安装时，要以钢筋骨架和支撑桁架固定牢靠，以防混凝土灌注时水管变形及脱落而发生堵水和漏水，在使用前应做通水试验。
（３）每层循环水管被混凝土覆盖并振捣完毕，即可在该层水管内通水。循环冷却水的流量可控制在1.2~1.5m3/h，使进、出水的温差不大于6℃。
6结束语
灵江特大桥41#承台我们从合理选择原材料、混凝土水化热、缓凝时间、以及浇注工艺、温度监控、养护等方面采取了有效措施，因此，该大体积承台施工顺利，混凝土表面光滑，无蜂窝、麻面、漏浆现象，外观及质量良好。面对日益应用广泛的大体积混凝土工程，大体积混凝土裂缝的控制是一个很重要的课题。我们必须不断总结经验，完善技术措施，从而使大体积混凝土施工走上成熟和规范化的道路。
参考文献
1 朱伯芳．大体积混凝土温度应力与温度控制．北京：中国电力出版社，1999
2 唐宏伟，高岩，大体积混凝土裂缝控制技术，铁道标准设计，2001年4月第21卷第4期
3 吴科如．建筑材料．上海：同济大学出版社，1996
《大体积混凝土温度裂缝控制》
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文章名称： 大体积混凝土温度裂缝控制
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