高速公路橋梁大體積混凝土施工質量控制探討

　　一、 橋梁大體積混凝土常見問題及原因

　　1. 蜂窩、麻面、孔洞

　　由于大體積混過凝土結構尺寸大，混凝土澆筑時間長，澆筑過程受外界及人為因素較多，容易產生蜂窩、麻面及空洞等問題。 麻面主要是因為模板表面清理不干凈、鋼模板脫模劑涂刷不均勻、板接縫拼裝不嚴密、振搗不密實等原因造成。蜂窩的原因主要有混凝土配合比不合理、攪拌時間短、操作規程造成混凝土離析、沒有分段、分層灌注，振搗不實或下料與振搗配合不好等方面。孔洞的主要原因有：在鋼筋密集處或預埋件處，混凝土澆注不暢通，不能充滿模板間隙;按順序振搗混凝土，產生漏振;離析，或嚴重跑漿;混凝土內掉入工具、木塊、泥塊等雜物，混凝土被卡住。

　　2. 收縮裂縫和溫差裂縫

　　收縮裂縫是混凝土在逐漸散熱和硬化過程中其體積的收縮引起的，對于大體積混凝土，這種收縮更加明顯。影響混凝土收縮的主要因素主要是混凝土中的用水量、水泥用量及水泥品種。混凝土中的用水量和水泥用量越高，混凝土 收縮就越大。水泥品種對干縮量及收縮量也有很大的影響，一般中低熱水泥和粉煤灰水泥 的收縮量較小。

　　溫差裂縫對于大體積混凝土尤為明顯。大體積混凝土澆筑后的初期，內部混凝土由于水泥水化作用產生放熱反應而溫度升高，且不易散熱，但外部混凝土雖然也同樣產生放熱反應，由于容易散熱，溫度較低，故產生內外溫差。尤其是當氣溫驟然下降時，內外溫差更大。此時由于內部混凝土產生膨脹，外部混凝土則產生收縮，互相約束，使混凝土產生強迫變形而引起溫度應力。當外部混凝土所產生的拉應力超過混凝土的抗拉強度時，就發生表面裂縫。另一方面，內部混凝土逐漸散熱降溫而收縮時，如受到地基基礎的約束，也將產生強迫變形，同樣會使底部混凝土發生垂直方向的內部裂縫。

　　二、橋梁大體積混凝土施工控制措施

　　2.1混凝土設計和生產

　　為降低水化熱，在條件允許的情況下盡量選用水化熱低的水泥，以延緩混凝土膠凝材料的水化速率，降低絕熱溫峰，必要時可以通過外加劑配方調配來控制混凝土的凝結時間。嚴格控制砂石的細度和含泥量。混凝土攪拌站具備大宗混凝土連續生產所需的原料儲備能力，以使原材料進場后有充足的時間進行檢驗和均化，保障混凝土連續供應的穩定性。在非特殊情況下不推薦使用冰水拌制混凝土，因為冰水拌制混凝土控制難度大，容易造成混凝土工作性鑒定失準;制作刨冰需要大型制冷設備，可操作性不強。大體積基礎混凝土冬季生產時，可在與施工方溝通并采取有效防凍措施的前提下，對骨料和拌和水可不加熱，以混凝土出機均勻無凍塊、正溫運輸澆注為標準。

　　2.2混凝土運輸和澆筑

　　混凝土入模坍落度應根據規范要求、泵送和施工工序時間安排綜合確定。對于預拌混凝土，泵送前在罐車內高速攪拌，以保障混凝土的均勻性。大體積混凝土施工前，正確評估運送量及澆搗速度，準確計算混凝土輸出量，以保障混凝土澆注的合理銜接時間，特別是分層澆注應注意兩層銜接在混凝土初凝前完成。分層澆注還應注意在上層混凝土振搗時，應將振動棒插入下層混凝土表面之下，以消除分層界面。澆搗時，按規范控制混凝土自由傾落，以保障混凝土不致因高空拋落被鋼筋分散。振搗時，振動棒應快插慢拔，按順序進行，不應遺漏或根據振搗棒作用半徑經實際操作驗證確定。特殊情況下使用鋼模時，用聚苯板將鋼模外表面填充覆蓋嚴密，并采取有效的防風措施。

　　2.3拆模和養護

　　大體積混凝土基礎澆注周期較長，施工過程中應兼顧前方澆注和后方的抹面、拉毛、養護處理，以免錯過后期處理的時機。在混凝土失塑后、初凝之前，至少進行兩次表面的抹壓，用木抹子反復抹壓密實，消除優先出現的表面裂縫。不推薦使用二次振搗法控制表面的塑性裂縫。在冬期施工的條件下，混凝土抹壓密實后應及時覆蓋塑料薄膜，然后覆蓋保溫材料。常溫施工時，可覆蓋塑料薄膜及保溫材料，并按施工規范的規定測定混凝土表面和內部溫度，必要時采取特殊的保溫措施，保障溫度梯度穩定。大體積混凝土豎向構件拆模后的養護措施越及時，對混凝土構件越有利。如果冬季低溫低濕大風環境，混凝土表面溫度在瞬間急劇下降，后果輕則出現塑性收縮、表面裂縫，混凝土表層硬度不夠，重則出現結構性裂縫，造成質量事故。具體做法應為：對采用硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥或礦渣硅酸鹽水泥拌制的混凝土，養護時間不得少于7d，對摻用緩凝型外加劑或有抗滲要求的混凝土，不得少于14d。在冬期施工條件下，保溫保水層應在混凝土表面冷卻到5℃以下時才能拆除。在常溫條件下，應在混凝土表面與外界溫差≯15℃時才能拆除。混凝土保溫覆蓋拆除后，濕養護繼續進行。

　　三、橋梁大體積混凝土施工中的誤區及注意事項

　　(1)在橋梁大體積基礎設計時，一般對混凝土附帶抗滲性等耐久性要求，而為了保障混凝土耐久性，在施工和材料的有關標準中對混凝土膠凝材料用量限制較多，注意的是，規定的水泥用量是指設計的基準混凝土水泥用量，即用礦物摻合料取代水泥前的水泥用量。當遇到特殊大體積混凝土時，可以與設計單位洽商混凝土配合比設計參數。

　　(2)大量使用摻合料以及調配外加劑的緩凝功能，能夠將混凝土中膠凝材料的水化反應過程拉長，延緩達到絕熱溫峰的時間，給水化熱散發提供相對較長的時間，使得絕熱溫峰值降低。但不能降低水泥的單位放熱量。這可以理解為水化總熱量對水化時間和混凝土溫度兩個變量的積分。

　　(3) 大體積混凝土基礎施工時，一般混凝土均摻膨脹劑以達到補償收縮和抗滲的目的，目前鈣礬石系列的膨脹劑應用比較廣泛。但其摻量根據產品說明、混凝土用途來確定。實際上目前主流的膨脹劑就是一種特殊礦物組成的水泥，且早期放熱量和放熱速度也高于普通水泥。所以，在計算水化熱時將膨脹劑考慮進去。

　　(4)一些規范和文獻中推薦使用礦渣水泥，以降低水化熱。但隨著近幾年磨細礦渣粉作為混凝土摻合料的廣泛使用及相關國家標準的實施，在大體積混凝土中使用礦渣水泥已經沒有必要。因為預拌混凝土企業完全可以在混凝土配比設計時用礦渣粉取代水泥，或者說是將在水泥廠加入的那部分礦渣粉移到混凝土生產時再加入。而且將礦渣粉作為單一組分摻加，更有利于生產控制。目前，施工單位和混凝土生產單位應將注意力集中到水泥有效組分與礦物混合材比例上，正確掌握熟料用量和礦物粉料總量，從配比選配階段控制混凝土水化熱。

　　(5)高強混凝土應用越來越廣泛。但由高強混凝土水泥用量大帶來的大體積混凝土效應，仍未引起足夠的重視。

　　(6)大體積混凝土溫升、變形、應力計算沒有正式規范可依。目前廣泛使用的是《冬期施工手冊》中推薦的計算步驟和公式。相對于施工標準和原材料的性能發展，該推薦公式顯然已經不能滿足混凝土施工控制的要求。這里提出兩個建議供參考。首先，實施水泥新標準后，水泥廠為了滿足產品標準的要求，提高了水泥的粉磨細度，調整了水泥熟料的礦物成分比例，使水泥早期水化速率和強度較以前有了很大提高，根據以往的施工控制經驗和文獻，也可以采用根據多年的現場實測數據統計而成的經驗公式對溫差計算進行校核。

　　四、結論

　　大體積混凝土的認識和界定，凡是能產生大體積混凝土效應的混凝土構件均應視為大體積混凝土，施工時應按大體積混凝土來對待。大體積混凝土結構的施工技術和施工組織都比較復雜，施工時應十分慎重，否則會造成結構缺陷。組織大體積混凝土結構施工，在模板、鋼筋和混凝土工程方面有許多技術問題需逐個解決。