高速公路桥梁大体积混凝土施工质量控制探讨

　　一、 桥梁大体积混凝土常见问题及原因

　　1. 蜂窝、麻面、孔洞

　　由于大体积混过凝土结构尺寸大，混凝土浇筑时间长，浇筑过程受外界及人为因素较多，容易产生蜂窝、麻面及空洞等问题。 麻面主要是因为模板表面清理不干净、钢模板脱模剂涂刷不均匀、板接缝拼装不严密、振捣不密实等原因造成。蜂窝的原因主要有混凝土配合比不合理、搅拌时间短、操作规程造成混凝土离析、没有分段、分层灌注，振捣不实或下料与振捣配合不好等方面。孔洞的主要原因有：在钢筋密集处或预埋件处，混凝土浇注不畅通，不能充满模板间隙;按顺序振捣混凝土，产生漏振;离析，或严重跑浆;混凝土内掉入工具、木块、泥块等杂物，混凝土被卡住。

　　2. 收缩裂缝和温差裂缝

　　收缩裂缝是混凝土在逐渐散热和硬化过程中其体积的收缩引起的，对于大体积混凝土，这种收缩更加明显。影响混凝土收缩的主要因素主要是混凝土中的用水量、水泥用量及水泥品种。混凝土中的用水量和水泥用量越高，混凝土 收缩就越大。水泥品种对干缩量及收缩量也有很大的影响，一般中低热水泥和粉煤灰水泥 的收缩量较小。

　　温差裂缝对于大体积混凝土尤为明显。大体积混凝土浇筑后的初期，内部混凝土由于水泥水化作用产生放热反应而温度升高，且不易散热，但外部混凝土虽然也同样产生放热反应，由于容易散热，温度较低，故产生内外温差。尤其是当气温骤然下降时，内外温差更大。此时由于内部混凝土产生膨胀，外部混凝土则产生收缩，互相约束，使混凝土产生强迫变形而引起温度应力。当外部混凝土所产生的拉应力超过混凝土的抗拉强度时，就发生表面裂缝。另一方面，内部混凝土逐渐散热降温而收缩时，如受到地基基础的约束，也将产生强迫变形，同样会使底部混凝土发生垂直方向的内部裂缝。

　　二、桥梁大体积混凝土施工控制措施

　　2.1混凝土设计和生产

　　为降低水化热，在条件允许的情况下尽量选用水化热低的水泥，以延缓混凝土胶凝材料的水化速率，降低绝热温峰，必要时可以通过外加剂配方调配来控制混凝土的凝结时间。严格控制砂石的细度和含泥量。混凝土搅拌站具备大宗混凝土连续生产所需的原料储备能力，以使原材料进场后有充足的时间进行检验和均化，保障混凝土连续供应的稳定性。在非特殊情况下不推荐使用冰水拌制混凝土，因为冰水拌制混凝土控制难度大，容易造成混凝土工作性鉴定失准;制作刨冰需要大型制冷设备，可操作性不强。大体积基础混凝土冬季生产时，可在与施工方沟通并采取有效防冻措施的前提下，对骨料和拌和水可不加热，以混凝土出机均匀无冻块、正温运输浇注为标准。

　　2.2混凝土运输和浇筑

　　混凝土入模坍落度应根据规范要求、泵送和施工工序时间安排综合确定。对于预拌混凝土，泵送前在罐车内高速搅拌，以保障混凝土的均匀性。大体积混凝土施工前，正确评估运送量及浇捣速度，准确计算混凝土输出量，以保障混凝土浇注的合理衔接时间，特别是分层浇注应注意两层衔接在混凝土初凝前完成。分层浇注还应注意在上层混凝土振捣时，应将振动棒插入下层混凝土表面之下，以消除分层界面。浇捣时，按规范控制混凝土自由倾落，以保障混凝土不致因高空抛落被钢筋分散。振捣时，振动棒应快插慢拔，按顺序进行，不应遗漏或根据振捣棒作用半径经实际操作验证确定。特殊情况下使用钢模时，用聚苯板将钢模外表面填充覆盖严密，并采取有效的防风措施。

　　2.3拆模和养护

　　大体积混凝土基础浇注周期较长，施工过程中应兼顾前方浇注和后方的抹面、拉毛、养护处理，以免错过后期处理的时机。在混凝土失塑后、初凝之前，至少进行两次表面的抹压，用木抹子反复抹压密实，消除优先出现的表面裂缝。不推荐使用二次振捣法控制表面的塑性裂缝。在冬期施工的条件下，混凝土抹压密实后应及时覆盖塑料薄膜，然后覆盖保温材料。常温施工时，可覆盖塑料薄膜及保温材料，并按施工规范的规定测定混凝土表面和内部温度，必要时采取特殊的保温措施，保障温度梯度稳定。大体积混凝土竖向构件拆模后的养护措施越及时，对混凝土构件越有利。如果冬季低温低湿大风环境，混凝土表面温度在瞬间急剧下降，后果轻则出现塑性收缩、表面裂缝，混凝土表层硬度不够，重则出现结构性裂缝，造成质量事故。具体做法应为：对采用硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥或矿渣硅酸盐水泥拌制的混凝土，养护时间不得少于7d，对掺用缓凝型外加剂或有抗渗要求的混凝土，不得少于14d。在冬期施工条件下，保温保水层应在混凝土表面冷却到5℃以下时才能拆除。在常温条件下，应在混凝土表面与外界温差≯15℃时才能拆除。混凝土保温覆盖拆除后，湿养护继续进行。

　　三、桥梁大体积混凝土施工中的误区及注意事项

　　(1)在桥梁大体积基础设计时，一般对混凝土附带抗渗性等耐久性要求，而为了保障混凝土耐久性，在施工和材料的有关标准中对混凝土胶凝材料用量限制较多，注意的是，规定的水泥用量是指设计的基准混凝土水泥用量，即用矿物掺合料取代水泥前的水泥用量。当遇到特殊大体积混凝土时，可以与设计单位洽商混凝土配合比设计参数。

　　(2)大量使用掺合料以及调配外加剂的缓凝功能，能够将混凝土中胶凝材料的水化反应过程拉长，延缓达到绝热温峰的时间，给水化热散发提供相对较长的时间，使得绝热温峰值降低。但不能降低水泥的单位放热量。这可以理解为水化总热量对水化时间和混凝土温度两个变量的积分。

　　(3) 大体积混凝土基础施工时，一般混凝土均掺膨胀剂以达到补偿收缩和抗渗的目的，目前钙矾石系列的膨胀剂应用比较广泛。但其掺量根据产品说明、混凝土用途来确定。实际上目前主流的膨胀剂就是一种特殊矿物组成的水泥，且早期放热量和放热速度也高于普通水泥。所以，在计算水化热时将膨胀剂考虑进去。

　　(4)一些规范和文献中推荐使用矿渣水泥，以降低水化热。但随着近几年磨细矿渣粉作为混凝土掺合料的广泛使用及相关国家标准的实施，在大体积混凝土中使用矿渣水泥已经没有必要。因为预拌混凝土企业完全可以在混凝土配比设计时用矿渣粉取代水泥，或者说是将在水泥厂加入的那部分矿渣粉移到混凝土生产时再加入。而且将矿渣粉作为单一组分掺加，更有利于生产控制。目前，施工单位和混凝土生产单位应将注意力集中到水泥有效组分与矿物混合材比例上，正确掌握熟料用量和矿物粉料总量，从配比选配阶段控制混凝土水化热。

　　(5)高强混凝土应用越来越广泛。但由高强混凝土水泥用量大带来的大体积混凝土效应，仍未引起足够的重视。

　　(6)大体积混凝土温升、变形、应力计算没有正式规范可依。目前广泛使用的是《冬期施工手册》中推荐的计算步骤和公式。相对于施工标准和原材料的性能发展，该推荐公式显然已经不能满足混凝土施工控制的要求。这里提出两个建议供参考。首先，实施水泥新标准后，水泥厂为了满足产品标准的要求，提高了水泥的粉磨细度，调整了水泥熟料的矿物成分比例，使水泥早期水化速率和强度较以前有了很大提高，根据以往的施工控制经验和文献，也可以采用根据多年的现场实测数据统计而成的经验公式对温差计算进行校核。

　　四、结论

　　大体积混凝土的认识和界定，凡是能产生大体积混凝土效应的混凝土构件均应视为大体积混凝土，施工时应按大体积混凝土来对待。大体积混凝土结构的施工技术和施工组织都比较复杂，施工时应十分慎重，否则会造成结构缺陷。组织大体积混凝土结构施工，在模板、钢筋和混凝土工程方面有许多技术问题需逐个解决。