淡水河大橋承臺(tái)裂縫控制技術(shù)論文
1概述
淡水河大橋是我國(guó)南方一座近海特大橋，其設(shè)計(jì)使用壽命要求100年，由于橋梁主體鋼筋混凝土構(gòu)件位于海洋環(huán)境或者近海環(huán)境，容易因氯鹽侵蝕到混凝土中誘發(fā)鋼筋銹蝕膨脹，出現(xiàn)混凝土保護(hù)層剝落、開裂、鋼筋有效截面減少、鋼筋屈服強(qiáng)度降低、混凝土握裹力下降等。暴露于氯鹽環(huán)境中的海工混凝土結(jié)構(gòu)，在早期容易產(chǎn)生裂縫，不僅影響結(jié)構(gòu)的表觀質(zhì)量，還會(huì)加速混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的失效，嚴(yán)重威脅整體結(jié)構(gòu)的使用壽命。
淡水河主墩承臺(tái)長(zhǎng)41m、寬13.2m、高4.5m，砼強(qiáng)度為C40，共2346m3。由于平面尺寸和混凝土澆筑量較大，通常需要分段或分層澆筑。也將導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫。本文主要介紹了大體積混凝土分層連續(xù)澆筑防止產(chǎn)生冷縫，控制溫差和收縮應(yīng)力，防止深層貫穿裂縫的原理和工藝方法。
2承臺(tái)混凝土配合比設(shè)計(jì)優(yōu)選
本工程混凝土系大體積高強(qiáng)度抗?jié)B混凝土，配合比設(shè)計(jì)不僅要保證抗壓強(qiáng)度和抗?jié)B等級(jí)，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(diǎn)，滿足連續(xù)澆筑對(duì)凝結(jié)時(shí)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(xù)級(jí)配碎石，含泥量﹤1%，泥塊含量〈0.5%，空隙率〈40%；細(xì)骨料用II區(qū)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(xiàn)裂縫，級(jí)配好的骨料除可以改善混凝土拌合物的流動(dòng)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(guān)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(xiàn)的時(shí)間與膠凝材料中水泥所占比例有關(guān)，水泥越多，完全水化需要的時(shí)間就越長(zhǎng)。水化放熱試驗(yàn)結(jié)果說明，為了降低膠凝材料體系的水化放熱，應(yīng)該在保證混凝土力學(xué)性能和耐久性的前提下，盡量增加礦物摻合料的'用量。經(jīng)過試配，本工程最終選用礦渣硅酸鹽水泥，不僅其水化熱低，而且配置的混凝土凝結(jié)時(shí)間長(zhǎng)，有利于澆筑的連續(xù)性。
3.3混凝土配合比及性能
以膠凝材料體系水化放熱情況為依據(jù)，從滿足混凝土工作性、力學(xué)性能、耐久性能等要求出發(fā)，采用大摻量礦物摻合料、盡量減少膠凝材料用量以及使用緩凝型高效減水劑等來配制C40強(qiáng)度等級(jí)的承臺(tái)海工高性能混凝土。從試配的多組混凝土中，優(yōu)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，并具有良好保坍性的混凝土配合比。
3承臺(tái)混凝土的溫控
3.1混凝土溫控原則
為了盡量降低混凝土內(nèi)部的最高溫度，將承臺(tái)分為兩次澆筑，第一層厚度為1.5m，第二層厚度為3.0m，輔助以內(nèi)部降溫措施，并嚴(yán)格控制混凝土的入模溫度及內(nèi)外溫差，做好早齡期混凝土保溫、保濕的養(yǎng)護(hù)工作，以降低混凝土結(jié)構(gòu)早期因溫度、收縮等產(chǎn)生的應(yīng)力，保證承臺(tái)大體積混凝土不出現(xiàn)有害裂縫。
3.2混凝土溫控指標(biāo)
1）混凝土澆筑溫度控制5-28℃；
2）混凝土內(nèi)部最高溫度不大于65℃；
3）混凝土最大降溫速率不大于2.0℃/d；
4）混凝土表面與外界及內(nèi)部的溫差均不大于20℃。
3.3混凝土的中心溫度及降溫速率控制
為了盡量降低混凝土結(jié)構(gòu)的內(nèi)部溫度，防止混凝土在硬化過程中因內(nèi)外溫差或降溫速率過大而出現(xiàn)裂縫，可以采用內(nèi)部降溫去進(jìn)行溫度控制，即在混凝土中埋設(shè)循環(huán)冷卻散熱水管，通過循環(huán)水在水管中的流動(dòng)帶走混凝土內(nèi)部部分熱量從而達(dá)到降溫。
3.4混凝土外部保溫措施
混凝土澆筑完畢后，應(yīng)立即覆蓋保濕、保溫層，進(jìn)入養(yǎng)護(hù)階段。養(yǎng)護(hù)過程應(yīng)保持混凝土表面一直處于濕潤(rùn)狀態(tài)，并防止表面溫度變化過大，減少結(jié)構(gòu)中心與表面的溫度差，使結(jié)構(gòu)中心與表面溫度差始終控制在20℃以下�；炷猎诮禍仉A段如遇氣溫突降天氣，必須對(duì)混凝土進(jìn)行更加嚴(yán)格的外部保溫�？稍谏媳砻嬗盟芰媳∧ぜ油凉げ几采w，條件允許時(shí)也可蓄水養(yǎng)護(hù)，或搭設(shè)保溫棚，使用熱水養(yǎng)護(hù)。養(yǎng)護(hù)時(shí)間不得少于14d，混凝土強(qiáng)度達(dá)到1.2Mpa之前，必須做好成品保護(hù)工作，不得放置工程材料和機(jī)具設(shè)備。
4混凝土施工的必要措施
4.1技術(shù)準(zhǔn)備和管理
編制大體積混凝土澆筑施工方案，并對(duì)管理人員和作業(yè)人員進(jìn)行交底。在澆筑前事先備足各種材料，泵車按照平面布置圖就位，各種施工機(jī)械如振搗棒、振動(dòng)器、污水泵等準(zhǔn)備充足，試用正常。編制異常情況如天氣變化、易發(fā)的堵管或其它情況的應(yīng)急措施。
4.2混凝裂縫控制措施
1）分層澆筑，每層約600mm，連續(xù)循環(huán)澆筑。在底板鋼筋馬凳上用紅色漆做好分層厚度標(biāo)志。
2）采用斜坡式分層振搗，坡度控制在1：3左右，斜面分層水平方向錯(cuò)開距離4-6m。振搗工作從澆筑面的底層開始逐漸上移，先振搗低處，后振搗高處，防止坡面處混凝土出現(xiàn)振搗松弛現(xiàn)象。
3）每次振搗時(shí)間為20-30s為宜（混凝土表面不再出現(xiàn)氣泡、泛出灰漿為準(zhǔn)）。振搗時(shí)，要盡量避免碰撞鋼筋、管道預(yù)埋件等。振動(dòng)棒插點(diǎn)采用行列式的次序移動(dòng)，一般振動(dòng)棒的作用半徑為300-400mm，每次移動(dòng)距離不超過振動(dòng)棒有效作用半徑的1.25倍，振搗操作要快插慢拔，防止出現(xiàn)空洞。
4.3其他措施
1）減少結(jié)構(gòu)的外約束，增加混凝土可自由變形程度。后澆帶模板采用鋼骨架鋼板網(wǎng)組合彈性模板，底板墊層和側(cè)模涂刷隔離劑，減小底板混凝土與墊層和側(cè)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(nèi)部溫度，必須降低混凝土的出機(jī)、入模溫度。施工時(shí)在砂石料場(chǎng)搭遮陽(yáng)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，通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(yùn)輸車罐體和泵送管道。
3）大體積混凝土澆筑在二次壓實(shí)、收漿過程中，容易產(chǎn)生泌水現(xiàn)象，泌水嚴(yán)重時(shí)，將影響相應(yīng)部分的混凝土強(qiáng)度指標(biāo)。消除和排除泌水的方法是將泌水和浮漿導(dǎo)引到集水坑內(nèi)，再用潛水泵抽排掉，少量泌水采用海綿吸除處理。
4）泵送混凝土經(jīng)振搗后表面水泥漿較厚，容易造成表面裂縫。因此振搗最上一層混凝土?xí)r，應(yīng)控制好振搗時(shí)間，避免表層產(chǎn)生過厚的浮漿層；混凝土初凝前，用長(zhǎng)刮尺將多余浮漿層刮除，并將混凝土表面找平，再用磨光機(jī)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(xì)縫閉合。
5結(jié)語(yǔ)
淡水河大橋主墩承臺(tái)混凝土是在夏季進(jìn)行澆筑的，通過加入冰屑來降低混凝土的出機(jī)溫度，將入模溫度控制在28℃以下，并在混凝土內(nèi)部采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，澆筑后采取保溫保濕養(yǎng)護(hù)措施，使得承臺(tái)上下層混凝土最高溫度、降溫速率、內(nèi)外溫差都控制在溫控指標(biāo)范圍內(nèi)，最終保證了承臺(tái)混凝土結(jié)構(gòu)在早齡期沒有因溫度、收縮等原因出現(xiàn)裂縫，為下一道工序順利實(shí)施提供了保證。
參考文獻(xiàn)
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