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摘要：文章通过介绍高架桥工程大体积现浇箱梁混凝土的施工方法。着重探讨了防止大体积混凝土现浇箱粱裂缝的施工措施。
关键词：大体积；现浇箱梁；混凝土；裂缝；防治
中国分类号：U445.57 文献标识码：A 文章编号：1000-8136(2009)23-0045-02
公路工程国内招标文件范本规定：混凝土结构物中实体最小尺寸大于或等于1 m的部位所使用的混凝土，称为大体积混凝土。它的主要特点是体积大，其表面系数较小，水泥水化热释放较集中，内部升温较快。混凝土内外温差较大时，会使混凝土产生温度裂缝，影响结构安全和正常使用。大体积混凝土的施工技术要求较高，特别在施工中要防止混凝土因水泥水化热引起的温度差产生温度应力裂缝。因此需要从材料选择、技术措施等有关环节做好充分的准备工作。本文以大体积现浇箱梁混凝土项目为例，论述裂缝产生的原因及其防治措施。
1 工程概况
本工程主桥标准采用大悬臂预应力砼宽幔箱梁，单箱三室界面，梁高2.3 m，等高度梁。箱梁顶板宽度24.8 m，底板宽度15.5 m，悬臂长度3.65 m。
2 产生裂缝的主要原因
2.1 水泥水化热
水泥在水化过程中要释放出一定的热量，而大体积混凝土结构断面较厚，表面系数相对较小，所以水泥发生的热量聚集在结构内部不易散失。这样，混凝土内部的水化热无法及时散发出去，以至于越积越高，使内外温差增大。单位时间混凝土释放的水泥水化热，与混凝土单位体积中水泥用置和水泥品种有关，并随混凝土的龄期而增长。由于混凝土结构表面可以自然散热，实际上内部的最高温度，多数发生在浇筑后的最初3～5天。
2.2 外界气温变化
大体积混凝土在施工阶段，它的浇筑温度随着外界气温变化而变化。特别是气温骤降，会大大增加内外层混凝土温差。所以应采取温度控制措施，以防止混凝土内外温差引起的温度应力。
2.8 混凝土的收缩
混凝土收缩的主要原因是内部水蒸发引起混凝土收缩。干湿交替会引起混凝土体积的交替变化，这对混凝土是很不利的。
3 浇筑前的准备工作
为了很好地防止大体积现浇箱梁混凝土产生裂缝，本驻地办在施工前，专门召开了大体积砼施工专题会议，详细阐述了影响混凝土收缩，主要是水泥品种、外加剂和掺合料的选择、混凝土配合比设计以及施工工艺(特别是养护措施)等需注意的事项。
3.1 材料选择
本工程采用商品混凝土浇筑，对主要材料要求如下：
(1)水泥：由于普通水泥水化热较高，应选用水化热低、凝结时间长的水泥，优先选用大坝水泥、矿渣硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥。但由于本工程地处市区，只能采用商品混凝土，因各拌和站均使用山水水泥。所以只能使用山水集团生产的“东岳”牌P.O42.5散装水泥，通过掺加矿渣以改善混凝土的性能。
(2)粗骨料：应选用粒径较大、级配良好的石子配制的混凝土，和易性较好，抗压强度较高，同时可以减少用水量及水泥用量，从而使水泥水化热减少。降低混凝土温升。本工程采用章丘海瑞石料厂生产的碎石，粒径5mm～10mm和10mm～20mm组成的级配碎石，含泥量不大于1％。
(3)细骨料：对于大体积混凝土，最好采用粗砂，因为其孔隙率小，总表面积小，这样混凝土的用水量和水泥用量就可以减少，水化热就低，裂缝就减少，另一方面，要控制砂的含泥量。含泥量越大，收缩变形就越大，裂缝就越严重。因此，细骨料尽量用干净的粗砂。三合同采用泰安大汶河产粗砂，含泥量为1.2％，远小于规范要求的3％。
(4)外加剂NC-F2：可降低水化热峰值。对混凝土收缩有补偿功能，且可提高混凝土的抗裂性。
(5)矿渣：本工程设计文件要求掺加粉煤灰必须采用I级。但当地适宜的料源较少，故三合同采用济钢产磨细粒化高炉矿渣。由于其改善了混凝土结构中“水泥水化产物(或二次水化产物)之间的空隙”的薄弱环节(或部位)，混凝土的各种性能(拌和物性能、力学性能和长期耐久性能等)自然能够得以改善。掺加磨细的矿渣粉，可大幅降低水泥用量，同时可推迟水化热热峰的出现时间，提高混凝土的抗渗性、抗冻性、抗裂性、耐腐蚀性，并可延长混凝土的使用寿命。
第三合同段所用泵送混凝土配合比见表1。
注：四合同所用矿渣为鲁润S95型，外加剂为淄博华伟NOF-2B型。
3.2 混凝土的拌制
(1)采用搅拌站供应的商品混凝土，驻地办、项目部、混凝土搅拌站要提前做好混凝土试配。
(2)混凝土配合比应按试配确定。施工配合比要按试配结果、开盘前砂石含水量进行调整，以保证混凝土的工作性能。
(3)在混凝土拌制过程中，要严格控制原材料计量准确。同时严格控制混凝土出机塌落度。
(4)要严格控制混凝土的人模温度。拌和混凝土用水，第一，尽量采用地下水。其水温较低；第二，送冷风对拌和物进行冷却；第三，加冰拌和。一般使新拌混凝土的温度控制在6℃左右；第四，混凝土浇筑时选择在温度较低的阴天或小雨天进行，以降低混凝土的人模温度。
4 浇筑时采取的措施
浇筑方案，除应满足每一处混凝土在初凝以前就被上一层新混凝土覆盖并捣实完毕外，还应考虑结构大小、钢筋疏密、预埋管道、混凝土供应情况以及水化热等因素的影响，本工程混凝土浇筑重点控制如下：
(1)准备好充足的备用机械：在进行准备工作检查时。驻地办对备用机械每次要进行检查，必须存放现场，或有规定时间到达现场的能力。
(2)混凝土采用商品混凝土，用混凝土运输车运到现场，每联采用2台混凝土输送泵送筑。
(3)混凝土浇筑时应采用“分区定点、一个坡度、循序推进、一次到顶”的浇筑工艺。根据泵车布料杆的长度，划定浇筑区域，每台泵车负责本区域混凝土浇筑。浇筑时先在一个部位进行，直至达到没计标高，混凝土形成扇形向前流动，然后在其坡面上连续浇筑，循序推进。这种浇筑方法能较好地适应泵送工艺，使每车混凝土都浇筑在前一车混凝土形成的坡面上，确保每层混凝土之间的浇筑间歇时间不超过规定的时间。同时，可解决频繁移动泵管的问题，便于浇筑完的部位进行覆盖和保温。
(4)混凝土浇筑时在每台泵车的出灰口处配置1～2台振捣器。因为混凝土的坍落度比较大，在1.5m厚的底板内可斜向流淌1 m远左右，2台振捣器主要负责下部斜坡流淌处振捣密实，另外2～4台振捣器主要负责顶部混凝土振捣。
(5)由于混凝土坍落度比较大，会在表面钢筋下部产生水分。或在表层钢筋上部的混凝土产生细小裂缝。为了防止出现这种裂缝。在混凝土初凝前和混凝土预沉后采取二次抹面压实措施。
5 养护阶段注意事项
大体积混凝土的裂缝，特别是表面裂缝，主要是由于内外温差过大产生的。浇筑后，水泥水化热使混凝土温度升高，表面易散热温度较低，内部不易散热温度较高，表面相对收缩内部膨胀。表面收缩受内部约束产生拉应力。通常这种拉应力较小，不至于超过混凝土抗拉强度而产生裂缝。但由于混凝土外部受太阳曝晒、雨水、冷空气等的袭击，也会使表面升降温差较大从而产生裂缝。因此，养护是防止混凝土开裂的关键。混凝土浇筑完毕后必须加强保湿。保湿养护，延缓降温速率。以降低内外温差。养护期间要加强施工中的温度监测和管理，及时调整保温及养护措施。
大体积混凝土养护时要注意温度控制。不仅要满足强度增长的需要，还应通过人工的温度控制，防止因温度变形引起混凝土的开裂。
混凝土养护阶段的温度控制应遵循以下几点：
(1)混凝土的中心温度与表面温度之间、混凝土表面温度与室外最低气温之间的差值均应小于20℃；当结构混凝土具有足够的抗裂能力时，不大于25℃～30℃。
(2)新浇筑的混凝土水化速度比较快，先盖上塑料薄膜后再进行用毛毡保温养护，防止混凝土表面因脱水而产生干缩裂缝，同时可避免毛毡因吸水受潮而降低保温性能。
(3)混凝土拆模时，混凝土的温差不超过20℃。其温差应包括表面温度、中心温度和外界气温之间的温差。
6 总结
总之，大体积混凝土的裂缝是目前学者和工程界关注的一个重要问题。通过以上分析可知。大体积混凝土的材料型裂缝主要是由温度应力和混凝土的收缩引起的，所以在济南二环东路高架桥工程的施工过程中要精心选择原材料，并在施工中采用合理的方法，有效地防止裂缝的发生，达到山东省交通厅提出的“三高一典范”的总体目标。
关键词：大体积；现浇箱梁；混凝土；裂缝；防治
中国分类号：U445.57 文献标识码：A 文章编号：1000-8136(2009)23-0045-02
公路工程国内招标文件范本规定：混凝土结构物中实体最小尺寸大于或等于1 m的部位所使用的混凝土，称为大体积混凝土。它的主要特点是体积大，其表面系数较小，水泥水化热释放较集中，内部升温较快。混凝土内外温差较大时，会使混凝土产生温度裂缝，影响结构安全和正常使用。大体积混凝土的施工技术要求较高，特别在施工中要防止混凝土因水泥水化热引起的温度差产生温度应力裂缝。因此需要从材料选择、技术措施等有关环节做好充分的准备工作。本文以大体积现浇箱梁混凝土项目为例，论述裂缝产生的原因及其防治措施。
1 工程概况
本工程主桥标准采用大悬臂预应力砼宽幔箱梁，单箱三室界面，梁高2.3 m，等高度梁。箱梁顶板宽度24.8 m，底板宽度15.5 m，悬臂长度3.65 m。
2 产生裂缝的主要原因
2.1 水泥水化热
水泥在水化过程中要释放出一定的热量，而大体积混凝土结构断面较厚，表面系数相对较小，所以水泥发生的热量聚集在结构内部不易散失。这样，混凝土内部的水化热无法及时散发出去，以至于越积越高，使内外温差增大。单位时间混凝土释放的水泥水化热，与混凝土单位体积中水泥用置和水泥品种有关，并随混凝土的龄期而增长。由于混凝土结构表面可以自然散热，实际上内部的最高温度，多数发生在浇筑后的最初3～5天。
2.2 外界气温变化
大体积混凝土在施工阶段，它的浇筑温度随着外界气温变化而变化。特别是气温骤降，会大大增加内外层混凝土温差。所以应采取温度控制措施，以防止混凝土内外温差引起的温度应力。
2.8 混凝土的收缩
混凝土收缩的主要原因是内部水蒸发引起混凝土收缩。干湿交替会引起混凝土体积的交替变化，这对混凝土是很不利的。
3 浇筑前的准备工作
为了很好地防止大体积现浇箱梁混凝土产生裂缝，本驻地办在施工前，专门召开了大体积砼施工专题会议，详细阐述了影响混凝土收缩，主要是水泥品种、外加剂和掺合料的选择、混凝土配合比设计以及施工工艺(特别是养护措施)等需注意的事项。
3.1 材料选择
本工程采用商品混凝土浇筑，对主要材料要求如下：
(1)水泥：由于普通水泥水化热较高，应选用水化热低、凝结时间长的水泥，优先选用大坝水泥、矿渣硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥。但由于本工程地处市区，只能采用商品混凝土，因各拌和站均使用山水水泥。所以只能使用山水集团生产的“东岳”牌P.O42.5散装水泥，通过掺加矿渣以改善混凝土的性能。
(2)粗骨料：应选用粒径较大、级配良好的石子配制的混凝土，和易性较好，抗压强度较高，同时可以减少用水量及水泥用量，从而使水泥水化热减少。降低混凝土温升。本工程采用章丘海瑞石料厂生产的碎石，粒径5mm～10mm和10mm～20mm组成的级配碎石，含泥量不大于1％。
(3)细骨料：对于大体积混凝土，最好采用粗砂，因为其孔隙率小，总表面积小，这样混凝土的用水量和水泥用量就可以减少，水化热就低，裂缝就减少，另一方面，要控制砂的含泥量。含泥量越大，收缩变形就越大，裂缝就越严重。因此，细骨料尽量用干净的粗砂。三合同采用泰安大汶河产粗砂，含泥量为1.2％，远小于规范要求的3％。
(4)外加剂NC-F2：可降低水化热峰值。对混凝土收缩有补偿功能，且可提高混凝土的抗裂性。
(5)矿渣：本工程设计文件要求掺加粉煤灰必须采用I级。但当地适宜的料源较少，故三合同采用济钢产磨细粒化高炉矿渣。由于其改善了混凝土结构中“水泥水化产物(或二次水化产物)之间的空隙”的薄弱环节(或部位)，混凝土的各种性能(拌和物性能、力学性能和长期耐久性能等)自然能够得以改善。掺加磨细的矿渣粉，可大幅降低水泥用量，同时可推迟水化热热峰的出现时间，提高混凝土的抗渗性、抗冻性、抗裂性、耐腐蚀性，并可延长混凝土的使用寿命。
第三合同段所用泵送混凝土配合比见表1。
注：四合同所用矿渣为鲁润S95型，外加剂为淄博华伟NOF-2B型。
3.2 混凝土的拌制
(1)采用搅拌站供应的商品混凝土，驻地办、项目部、混凝土搅拌站要提前做好混凝土试配。
(2)混凝土配合比应按试配确定。施工配合比要按试配结果、开盘前砂石含水量进行调整，以保证混凝土的工作性能。
(3)在混凝土拌制过程中，要严格控制原材料计量准确。同时严格控制混凝土出机塌落度。
(4)要严格控制混凝土的人模温度。拌和混凝土用水，第一，尽量采用地下水。其水温较低；第二，送冷风对拌和物进行冷却；第三，加冰拌和。一般使新拌混凝土的温度控制在6℃左右；第四，混凝土浇筑时选择在温度较低的阴天或小雨天进行，以降低混凝土的人模温度。
4 浇筑时采取的措施
浇筑方案，除应满足每一处混凝土在初凝以前就被上一层新混凝土覆盖并捣实完毕外，还应考虑结构大小、钢筋疏密、预埋管道、混凝土供应情况以及水化热等因素的影响，本工程混凝土浇筑重点控制如下：
(1)准备好充足的备用机械：在进行准备工作检查时。驻地办对备用机械每次要进行检查，必须存放现场，或有规定时间到达现场的能力。
(2)混凝土采用商品混凝土，用混凝土运输车运到现场，每联采用2台混凝土输送泵送筑。
(3)混凝土浇筑时应采用“分区定点、一个坡度、循序推进、一次到顶”的浇筑工艺。根据泵车布料杆的长度，划定浇筑区域，每台泵车负责本区域混凝土浇筑。浇筑时先在一个部位进行，直至达到没计标高，混凝土形成扇形向前流动，然后在其坡面上连续浇筑，循序推进。这种浇筑方法能较好地适应泵送工艺，使每车混凝土都浇筑在前一车混凝土形成的坡面上，确保每层混凝土之间的浇筑间歇时间不超过规定的时间。同时，可解决频繁移动泵管的问题，便于浇筑完的部位进行覆盖和保温。
(4)混凝土浇筑时在每台泵车的出灰口处配置1～2台振捣器。因为混凝土的坍落度比较大，在1.5m厚的底板内可斜向流淌1 m远左右，2台振捣器主要负责下部斜坡流淌处振捣密实，另外2～4台振捣器主要负责顶部混凝土振捣。
(5)由于混凝土坍落度比较大，会在表面钢筋下部产生水分。或在表层钢筋上部的混凝土产生细小裂缝。为了防止出现这种裂缝。在混凝土初凝前和混凝土预沉后采取二次抹面压实措施。
5 养护阶段注意事项
大体积混凝土的裂缝，特别是表面裂缝，主要是由于内外温差过大产生的。浇筑后，水泥水化热使混凝土温度升高，表面易散热温度较低，内部不易散热温度较高，表面相对收缩内部膨胀。表面收缩受内部约束产生拉应力。通常这种拉应力较小，不至于超过混凝土抗拉强度而产生裂缝。但由于混凝土外部受太阳曝晒、雨水、冷空气等的袭击，也会使表面升降温差较大从而产生裂缝。因此，养护是防止混凝土开裂的关键。混凝土浇筑完毕后必须加强保湿。保湿养护，延缓降温速率。以降低内外温差。养护期间要加强施工中的温度监测和管理，及时调整保温及养护措施。
大体积混凝土养护时要注意温度控制。不仅要满足强度增长的需要，还应通过人工的温度控制，防止因温度变形引起混凝土的开裂。
混凝土养护阶段的温度控制应遵循以下几点：
(1)混凝土的中心温度与表面温度之间、混凝土表面温度与室外最低气温之间的差值均应小于20℃；当结构混凝土具有足够的抗裂能力时，不大于25℃～30℃。
(2)新浇筑的混凝土水化速度比较快，先盖上塑料薄膜后再进行用毛毡保温养护，防止混凝土表面因脱水而产生干缩裂缝，同时可避免毛毡因吸水受潮而降低保温性能。
(3)混凝土拆模时，混凝土的温差不超过20℃。其温差应包括表面温度、中心温度和外界气温之间的温差。
6 总结
总之，大体积混凝土的裂缝是目前学者和工程界关注的一个重要问题。通过以上分析可知。大体积混凝土的材料型裂缝主要是由温度应力和混凝土的收缩引起的，所以在济南二环东路高架桥工程的施工过程中要精心选择原材料，并在施工中采用合理的方法，有效地防止裂缝的发生，达到山东省交通厅提出的“三高一典范”的总体目标。