淡水河大橋承臺裂縫控制技術論文
淡水河大橋承臺裂縫控制技術論文
1概述
淡水河大橋是我國南方一座近海特大橋，其設計使用壽命要求100年，由於橋樑主體鋼筋混凝土構件位於海洋環境或者近海環境，容易因氯鹽侵蝕到混凝土中誘發鋼筋鏽蝕膨脹，出現混凝土保護層剝落、開裂、鋼筋有效截面減少、鋼筋屈服強度降低、混凝土握裹力下降等。暴露於氯鹽環境中的海工混凝土結構，在早期容易產生裂縫，不僅影響結構的表觀質量，還會加速混凝土結構耐久性的失效，嚴重威脅整體結構的使用壽命。
淡水河主墩承臺長41m、寬13.2m、高4.5m，砼強度為C40，共2346m3。由於平面尺寸和混凝土澆築量較大，通常需要分段或分層澆築。也將導致混凝土結構出現裂縫。本文主要介紹了大體積混凝土分層連續澆築防止產生冷縫，控制溫差和收縮應力，防止深層貫穿裂縫的原理和工藝方法。
2承臺混凝土配合比設計優選
本工程混凝土系大體積高強度抗滲混凝土，配合比設計不僅要保證抗壓強度和抗滲等級，滿足混凝土可泵性（坍落度、和易性），還要充分考慮大體積混凝土的特點，滿足連續澆築對凝結時間的要求，以及降低水泥水化熱，減少混凝土收縮裂縫的要求。
2.1骨料
粗骨料選用5-31.5mm連續級配碎石，含泥量﹤1%，泥塊含量〈0.5%，空隙率〈40%；細骨料用II區中粗砂，含泥量〈1%。低含泥量可以減少混凝土自身收縮，防止混凝土因收縮太大出現裂縫，級配好的骨料除可以改善混凝土拌合物的流動性外還可以降低單方混凝土的水泥用量，降低混凝土的水化熱。
2.2水泥
水泥水化放熱是大體積混凝土中的主要溫度因素。降低混凝土水化放熱總量及放熱速率是大體積混凝土裂縫控制的關鍵，為降低水化放熱總量，首要考慮的就是要降低水泥用量，降低的水泥用量以摻入活性礦物摻合料來等量或超量代替。最大放熱速率出現的時間與膠凝材料中水泥所佔比例有關，水泥越多，完全水化需要的時間就越長。水化放熱試驗結果說明，為了降低膠凝材料體系的水化放熱，應該在保證混凝土力學效能和耐久性的前提下，儘量增加礦物摻合料的'用量。經過試配，本工程最終選用礦渣矽酸鹽水泥，不僅其水化熱低，而且配置的混凝土凝結時間長，有利於澆築的連續性。
3.3混凝土配合比及效能
以膠凝材料體系水化放熱情況為依據，從滿足混凝土工作性、力學效能、耐久效能等要求出發，採用大摻量礦物摻合料、儘量減少膠凝材料用量以及使用緩凝型高效減水劑等來配製C40強度等級的承臺海工高效能混凝土。從試配的多組混凝土中，優選出坍落度在180-200mm，含氣量在4%-5%之間，黏聚性好、不離析、不泌水、不抓底，並具有良好保坍性的混凝土配合比。
3承臺混凝土的溫控
3.1混凝土溫控原則
為了儘量降低混凝土內部的最高溫度，將承臺分為兩次澆築，第一層厚度為1.5m，第二層厚度為3.0m，輔助以內部降溫措施，並嚴格控制混凝土的入模溫度及內外溫差，做好早齡期混凝土保溫、保溼的養護工作，以降低混凝土結構早期因溫度、收縮等產生的應力，保證承臺大體積混凝土不出現有害裂縫。
3.2混凝土溫控指標
1）混凝土澆築溫度控制5-28℃；
2）混凝土內部最高溫度不大於65℃；
3）混凝土最大降溫速率不大於2.0℃/d；
4）混凝土表面與外界及內部的溫差均不大於20℃。
3.3混凝土的中心溫度及降溫速率控制
為了儘量降低混凝土結構的內部溫度，防止混凝土在硬化過程中因內外溫差或降溫速率過大而出現裂縫，可以採用內部降溫去進行溫度控制，即在混凝土中埋設迴圈冷卻散熱水管，透過迴圈水在水管中的流動帶走混凝土內部部分熱量從而達到降溫。
3.4混凝土外部保溫措施
混凝土澆築完畢後，應立即覆蓋保溼、保溫層，進入養護階段。養護過程應保持混凝土表面一直處於溼潤狀態，並防止表面溫度變化過大，減少結構中心與表面的溫度差，使結構中心與表面溫度差始終控制在20℃以下。混凝土在降溫階段如遇氣溫突降天氣，必須對混凝土進行更加嚴格的外部保溫。可在上表面用塑膠薄膜加土工布覆蓋，條件允許時也可蓄水養護，或搭設保溫棚，使用熱水養護。養護時間不得少於14d，混凝土強度達到1.2Mpa之前，必須做好成品保護工作，不得放置工程材料和機具裝置。
4混凝土施工的必要措施
4.1技術準備和管理
編制大體積混凝土澆築施工方案，並對管理人員和作業人員進行交底。在澆築前事先備足各種材料，泵車按照平面佈置圖就位，各種施工機械如振搗棒、振動器、汙水泵等準備充足，試用正常。編制異常情況如天氣變化、易發的堵管或其它情況的應急措施。
4.2混凝裂縫控制措施
1）分層澆築，每層約600mm，連續迴圈澆築。在底板鋼筋馬凳上用紅色漆做好分層厚度標誌。
2）採用斜坡式分層振搗，坡度控制在1：3左右，斜面分層水平方向錯開距離4-6m。振搗工作從澆築面的底層開始逐漸上移，先振搗低處，後振搗高處，防止坡面處混凝土出現振搗鬆弛現象。
3）每次振搗時間為20-30s為宜（混凝土表面不再出現氣泡、泛出灰漿為準）。振搗時，要儘量避免碰撞鋼筋、管道預埋件等。振動棒插點採用行列式的次序移動，一般振動棒的作用半徑為300-400mm，每次移動距離不超過振動棒有效作用半徑的1.25倍，振搗操作要快插慢拔，防止出現空洞。
4.3其他措施
1）減少結構的外約束，增加混凝土可自由變形程度。後澆帶模板採用鋼骨架鋼板網組合彈性模板，底板墊層和側模塗刷隔離劑，減小底板混凝土與墊層和側模之間的摩擦力。
2）降低混凝土初始溫度。為了降低混凝土內部溫度，必須降低混凝土的出機、入模溫度。施工時在砂石料場搭遮陽棚，用清涼地下水沖洗碎石骨料和加入冰屑來作為混凝土拌合水，透過降低拌合料溫度來降低混凝土初始溫度。除此之外，還可以冷卻攪拌運輸車罐體和泵送管道。
3）大體積混凝土澆築在二次壓實、收漿過程中，容易產生泌水現象，泌水嚴重時，將影響相應部分的混凝土強度指標。消除和排除泌水的方法是將泌水和浮漿導引到集水坑內，再用潛水泵抽排掉，少量泌水採用海綿吸除處理。
4）泵送混凝土經振搗後表面水泥漿較厚，容易造成表面裂縫。因此振搗最上一層混凝土時，應控制好振搗時間，避免表層產生過厚的浮漿層；混凝土初凝前，用長刮尺將多餘浮漿層刮除，並將混凝土表面找平，再用磨光機全面打磨，既要確保混凝土的平整度，又要把初期表面的收縮脫水及細縫閉合。
5結語
淡水河大橋主墩承臺混凝土是在夏季進行澆築的，透過加入冰屑來降低混凝土的出機溫度，將入模溫度控制在28℃以下，並在混凝土內部採取通冷卻水降溫的方式來降低混凝土的溫升，緩和降溫曲線，澆築後採取保溫保溼養護措施，使得承臺上下層混凝土最高溫度、降溫速率、內外溫差都控制在溫控指標範圍內，最終保證了承臺混凝土結構在早齡期沒有因溫度、收縮等原因出現裂縫，為下一道工序順利實施提供了保證。
參考文獻
[1] JGJ55-2000普通混凝土配合比設計規程[S]. 北京：中國建材工業出版社，2001.
[2] 劉東波.論大體積混凝土施工中溫度及收縮裂縫控制[J]. 現代商貿工業，2009，（3）.