控制大体积溷凝土裂缝的技术措施..doc

控制大体积混凝土裂缝的技术措施 刘 源，张 靖 (中铁大桥局桥科院，湖北武汉430034) 摘 要：介绍了招宝山大桥主塔墩承台大体积混凝土控制裂缝所采取的几项技术措施，并结合温度测试数据，逐项分析了这些措施的效果，进一步总结了大体积混凝土的施工经验。 关键词：大体积混凝土；温度监测；收缩；裂缝；措施 中图分类号：TU375 文献标识码：A 1、前 言 宁波招宝山大桥主塔墩承台设计尺寸为40 m×20 m× 5.5 m，共有C30混凝土4400 m2。该承台地处甬江人海口处的水下，将常年受到海水侵蚀，因此对整体性、抗渗性、耐久性要求相当高。 大体积混凝土的灌注，由于水泥水化热使混凝土内部温度升高，加上内外约束，将产生温度应力，如采取措施不当很容易产生温度裂缝；另外混凝土在硬化过程中还容易产生收缩裂缝，因此对主塔墩承台灌注过程中如何防止混凝土开裂成为确保工程质量的首要问题。 承台灌注前，根据以往经验，考虑工程具体情况，经过反复讨论拟定了施工方案，其中包括了在降低水化热，减少内外温差，预防混凝土裂缝上采取的多项技术措施。为了及时掌握温度变化情况，在施工中还对温度进行监测。由于施工中采取的各项防裂措施都发挥了应有作用，加上温度监控，不但确保了承台灌注质量，同时也积累了大体积混凝土施工经验。 为了进一步总结这些经验，现在根据当时有关施工资料，结合温度测试数据，逐项分析几种技术措施的实施情况及其效果。 2、减少水泥用量，降低水化热 大体积混凝土升温，主要是由水泥水化热引起的。预防和控制混凝土裂缝，首先应从降低水泥水化热着手，不少工程曾使用低热水泥来减少水化热。据资料介绍，采用低热的矿渣水泥比同一标号普通硅酸盐水泥的水化热可减少1／4左右，效果明显。但由于招宝山大桥工地混凝土拌和设备所限，改用低热水泥困难较大。 降低水化热，另一个途径是减少水泥用量。如选择合适的配合比，并掺人适量的减水剂，可节省一部分水泥。据介绍可减少水泥用量10％左右，在一定程度上降低了由水化热引起的温升。如果再掺人粉煤灰，用粉煤灰代替一部分水泥，效果更为明显，即所谓的“双掺”技术。 这次承台灌注前，通过多次试配，选用“双掺”的配合比，详见表1，即每立方米混凝土中FDN-5掺入减水剂0.5%，另外掺人Ⅱ级粉煤灰125 kg，约占水泥和粉煤灰合计的30%左右。粉煤灰为北仑电厂经过进一步加工的Ⅱ级粉煤灰，其各项指标见表2。 为分析降低水化热效果，下面根据水泥生产厂家和工地试验室提供的数据计算双掺与不掺时混凝土的水化热。 水化热计算公式： th＝WQ／CP (1) 式中，th为每立方米混凝土放出的水化热；w为每立方米混凝土水泥用量；Q为每千克水泥的水化热(由水泥厂提供525号硅酸盐水泥为135.4 kcal/kg)；P为混凝土密度(由试验室提供2290 kg/m3)；C为混凝土比热，根据混凝土中各种组成材料 比的加权平均值，C＝ΣGiCi/ΣGi＝0.248 kcal/kg℃。 根据(1)式分别计算双掺和不掺时的绝热温升并列于表3，表4列出双掺和不掺时计算的混凝土内部最高温度变化过程和实测温度变化过程数据。 根据计算及实测数据画出的温度随时间变化过程曲线见图1。 由此可以看出，采用即掺粉煤灰又掺减水剂的“双掺”技术，降低水化热效果十分明显。从计算数据看可使混凝土内部的最高温升降低20℃以上，实测温度也能证实降低水化热的效果。 从实实测承台内部温度过程线看，要比理论计算降得快，据分析可能与同时采用其它降温措施有关。 另外在混凝土中掺入一定数量粉煤灰，不但可代替部分水泥，降低混凝土水化热，有一定的经济效益，而且还具有一定的活性，能改善混凝土流动性和可泵性，绐施工带来方便。 3、预设冷却管能降低混凝土内部的最高温升 控制大体积混凝土内部的最高温升，另一项措施是在混凝土内部预设冷却水管，用循环水及时将热量排出．以降低混凝土内部最高温升。 这次在承台内预设4层φ4l mm× 2.5 mm冷却水管，间距1.3m，相邻两层交错排列，最下层距承台底0.7 m，每层由4根水管往返排绕，相隔也是1.3 m，见图2。 在使用过程中经实测进出口水温见表5，可见能将混凝土内部热量带出一部分。测温过程中为了测出冷却管的效果，还在距冷却管不同距离安装测温元件，实测温度数据列于表6，测点布置及测温曲线如图3，由实测温度看冷却管也有一定的降温效果。 为了分析冷却管的降温效果．下面根据实测进出口水的温差(平均为5.1 ℃)，按下式可计算出带走的热量： Q水＝C水M水△T水＝856 800 kcal 式中，C水为比热为1.0kcal/kg℃；M水为