浅谈大体积高标号混凝土的施工

浅谈大体积高标号混凝土的施工

摘要：本文结合作者在沪蓉西高速公路铁罗坪特大桥中主塔承台施工的实际例子，

对大体积高标号砼施工提出一些方法和建议，供大家借鉴和参考。

关键词：大体积砼施工 温控 裂纹

abstract: with example of the author in the

shanghai-chengdu expressway iron luo ping bridge, the main tower construction, put forward some methods and

recommendations for the large volume of high-grade concrete construction.

key words: mass concrete construction; temperature control; crack 1、 概述

在进行大体积、高标号砼施工时，容易出现裂纹，

尤其表面，在施工前期应最大限度地降低砼入模温度，砼浇注完毕后，养生过程中混凝土内外温差应控制在25℃范围之内，保证砼的质量。 2、 工程概况

铁罗坪特大桥全桥布置为6×30+140+322+140+3×30米，其中主

桥部分（140+322+140）为预应力混凝土双塔双索面斜拉桥，7#、8#墩为索塔，6#、9#墩为过渡墩；索塔基础为24根直径2.4m挖孔灌注桩，承台为大体积实体砼结构，承台尺寸为20.6m×16.4m×5m,左、右幅承台间有两道系梁，每一道系梁尺寸为18.5m×3m×5m。承台砼采用c40砼，合计用砼3933.4m3。索塔设计为“h” 型，塔身分上、中、下塔柱，为薄壁五边形变截面空心墩设2道横梁，塔高190.397m。 3施工方法及过程 3.1模板及支撑

底面采用原施工平台土找平夯实，采用厚30cm厚 的片石砼硬化。承台侧模均采用1m×1.5m大块钢模 板。侧模外侧横向设2[8槽钢背带，上下间距75cm， 竖向采用间距100cm的2[8槽钢作加劲背带，拉筋采 用ф16mm。

系梁内外模均采用1m×1.5m大块钢模板。侧模外 侧横向设2[8槽钢背带，间距100cm，竖向采用2[8 槽钢作加劲背带，间距为100cm。在3米宽度范围内 设置φ16的对拉杆，间距100×100cm。模板左右幅 统一按同一高度配置。

3.2 钢筋加工

承台钢筋一次性绑扎成型，绑扎时可用钢管做临 时支撑和定位。 3.3 砼施工

3.3.1混凝土配合比设计及原材料

由于承台承重较大，决不允许出现有害裂纹，坍落

度需要满足泵送施工要求，并保证在1小时之内无明显损失。结合本地区水泥供应实际情况，选用华新42.5#矿喳水泥，该水泥属中水化热品种的水泥，为有效地降低混凝土内绝热温升，达到低水化热品种的水泥效果，掺加适量的i级粉煤灰和复合型高效外加剂，以改变混凝土流变特性及降低水泥水化热。控制混凝土的粗骨料采用5—25mm连续级配的碎石，针片状颗粒含量不应大于10%，泥土粉尘含量不大于1%，细骨料采用优质中粗砂，泥污含量不应大于2%，细度模数控制在3左右。混凝土配合比经过多次试配，基本配合比为：1：1.87:2.58：0.37:0.01:0.10，每立方米用量：水泥403㎏，砂753㎏，碎石1040㎏，水1㎏，外加剂4.43㎏，粉煤灰40㎏。

砂、石、水泥、水集中存放在搅拌站，均进行详细 的计算，保证材料储备充分。 3.3.2 浇注工艺

砼采用hzs50型搅拌站进行集中拌和，采用hbt-80

混凝土输送泵进行泵送到承台。主塔承台的砼浇注分左、右幅浇

注，第一次先浇注右幅承台和部分系梁，第二次浇注左幅承台和剩余系梁，详见下面浇注图，每次浇注砼方量为1966.7m3。

3.3.2.1每次按水平分层浇筑，保证分层砼的连续性良好。分层厚度宜为30cm，搅拌站每小时拌和能力可保证40 m3，所以分层间隔灌注时间最多不得超过6小时，试验所确定的混凝土初凝时间为18小时。混凝土终凝之前进行早期保湿、保温养护，减少干燥收缩。并防止混凝土浇筑面受到风吹日晒，表面干燥过快，产生较大的收缩，受到内部混凝土的约束，在表面产生拉应力而开裂。 3.3.2.2 混凝土浇筑顺序：顺桥向一台泵从宜昌方向向恩施方向，泵管布设在承台右侧，另一台布置在左侧，从宜昌段向恩施段浇筑，每3米设置一个混凝土入模口，待30cm厚的薄层混凝土全断面布料完毕，振捣密实背后再重复上述方式浇注混凝土。 3.3.2.3 横桥向单幅设置4个简易漏斗和4套串筒，纵桥方向布置5排。并根据施工进度适当移动漏斗和串筒。下料之后，应及时组织摊。

3.3.2.4 混凝土振捣采用ф50mm插入式振捣器。注意钢筋密集的砼的振捣，保证振捣密实，严格控制振捣时间，移动距离和插入深度，严防漏振及过振。振捣深度对于大面积分层浇注混凝土，如果下层混凝土已进入初凝或即将初凝，则振捣棒振捣时不宜插入下层，以达下层表面为宜，如下层混凝土未达初凝可插入下层5cm，

保证下层在初凝前再进行一次振捣，使混凝土具有良好的密实度，防止漏振，也不能过振，确保质量良好。保证混凝土供应，浇筑不留冷缝，保证浇筑的交接时间，应控制在初凝前。

3.3.2.5混凝土在浇筑振捣过程中产生的大量泌水，采用小型潜水泵，及时排除并及时清除钢筋表面和侧模上部溅上的混凝土。边缘部分在初凝前人工找平，保证接缝处顺直，其他部位大致整平即可。 4 温控方案 4.1 温控计算

已知：承台施工配比为，水泥403㎏，砂750㎏，碎石1040㎏，水1㎏，外加剂4.43㎏，粉煤灰40㎏。 4.1.1 混凝土绝热温度 t(t)= th(1-e-mc )

式中：t(t) ---在τ 龄期时混凝土的绝热升温（℃）； th ---混凝土的最终绝热温升（℃）， th=(w+kf)cρ q k-–折减系数,k=0.25。 f–-混合材料用量 e --自然常数。e≈2.718;

m–-随水泥品种、比表面及浇筑温度而异， 见下表；

τ--龄期（d）

计算水化热温升时的m值

浇注温度（℃） 5 10 15 20 25 30

m(1/d) 0.295 0.318 0.34 0.362 0.384 0.406 w--每m3混凝土中水泥用量（㎏/ m3）； q—自然常数, e≈2.718;

c—混凝土的比热,在计算时可取0.97(kj/㎏k) ρ—混凝土的容重，取为2401.43㎏/ m3 （1）最终绝热升温

th=(w+kf)cρ q=(403+0.25×40)0.97×2401.43×285=50. ℃

(2)龄期3天时混凝土的绝对升温。按气温15℃考虑 t(3)= th(1-e-mc ) = (w+kf)cρ q(1-e-mc )

= (403+0.25×40)0.97×2401.43×285×(1-e-0.34×3 ) = 32.3 ℃

(3)龄期4天时混凝土的绝对升温 t(4)= th(1-e-mc ) = (w+kf)cρ q(1-e-mc )

= (403+0.25×40)0.97×2401.43×285×(1-e-0.34×4 )

= 37.6℃

（4）龄期5天时混凝土的绝对升温t(5)=41.3℃ （5）龄期6天时混凝土的绝对升温t(6)=44℃ （6）龄期7天时混凝土的绝对升温t(7)=45.9℃ 4.1.2 混凝土内部温度

混凝土内部的中心温度，可按下式计算： t(τ)max=tj+thξ（τ）

式中：t(τ)max—在龄期τ时，混凝土内部中心的最高温度（℃） tj—混凝土的浇筑温度 （℃） th—混凝土的最终绝热温升（℃）

ξ（τ）--不同浇筑块厚度在龄期时的温降系数，

（1）3天时，浇注厚度h=5m，查相关不同龄期水化热温升与浇筑块厚度关系表ξ（τ）=0.8 t(τ)max=tj+thξ（τ） =15+50.56×0.8 =55.4℃

（2）4天时，浇注厚度h=5m, ξ(4)=0.797 t(4)max =15+50.56×0.797=55.3℃ (3)7天时，浇注厚度h=5m, ξ(7)=0.787 t(7)max =15+50.56×0.787=.8℃ 4.1.3混凝土表面温度

混凝土的表面温度为

tb（τ）=tq+4h2h′(h- h′) △t(τ)

式中：tb(τ)—龄期τ时，混凝土的表面温度（℃） tq--龄期τ时,棚内大气的平均温度（℃）， 此处取值为20；

△t(τ)—龄期τ时，混凝土的中心温度与外界气温之差（℃），中心温度按式（1）计算；

h′--混凝土的虚厚度（m）,按下式计算： h′=kλr

λ—混凝土的导热系数，可取λ=2.33（w/mk） 按下式计算：

β=1 ∑δi λi + 1 βq δi—各种保温材料的厚度（m）； λi—各种保温材料的导热系数（w/mk） βq—空气层传热系数，可取23 w/m2k； k—计算折减系数，根据试验资料可取为0.666； h—混凝土计算厚度，按下式计算： h=h+2h′

h—混凝土的实际厚度（m）； 采用蓄水保温，厚度20厘米 β=1 ∑δi λi + 1 βq

=1/(0.20.58 +123 ) =2.58

h′=0.666×2.332.58 =0.6m

h =5+2×0.6=6.2m

(1)3天时tb（3）=tq+4h2h′(h- h′) △t(3) =20+46.22 ×0.6×(6.2-0.6) × (55.4-20) =32.4℃

(2)4天时 tb（4）=32.3℃ (7)7天时 tb（7）=32.2℃

4.1.4混凝土表面温度与混凝土的中心温度 t(3)max- tb（3）=55.4-32.4=23℃＜25℃ t(4)max- tb（4）=55.3-32.3=23℃＜25℃ t(7)max- tb（7）=.8-32.2=22.6℃＜25℃ 均满足规范要求

4.2控制混凝土入模温度措施：拌和用水直接抽

取井水，对砂、石料用彩条布覆盖防止日晒，降低混凝土入模温度，浇筑过程中将保温棚四周的土工布掀起，以便散热透气，降低混凝土入模温度，浇筑完毕后及时封好保温。 4.3 在砼浇筑完后对冷却水管供水冷却。在安

装完冷却水管后，须对进行通水试验，确保在浇注混凝土时水泥浆不会把水管堵塞。具体方法是：冷却水管安装完毕后，把一端封住，对另一端进行通水，检查水管是否漏水。 4.4承台冷却水管采用外径40mm，壁厚2.5mm。

钢管加工，现场接头采用套管焊接成型，每层冷却管有一个进水口，设在中间；两端设两个出水口，每层出水口错位布置，共设四层。出水口从侧面引出，根据现场具体情况可向承台顶面引出。进出口位置要各自对应标注清楚，技术人员现场标示清楚。冷却管采用大于10毫米的短钢筋架立点焊固定。且出水口有调节流量的水阀和测流量设备。埋设位置及测温点见冷却水管布置示意图。

4.5每层循环水管被混凝土覆盖并振捣完毕后，

即可在该层水管内通水，通水冷却，保证混凝土内外温差，表面与环境温差，层间温差均按＜25℃控制。采用扬程为200m，流量为15m3/t的水泵抽水，确保冷却管进水口有足够的压力，并有备用泵。所用水不能立即循环，以便有效的控制水温。通过测温点测量，掌握内部各测点温度变化，在每个出水口安装流量表，按温度变化情况及时调整冷却水的流量，控制温差，使进、出水的温差控制在5℃--10℃范围内。

4.6 承台从浇注起至浇注完砼后半月内不间断注水。所用水须冷却后才可再循环使用，以控制水

温。砼养生完成后，冷却管内压入m30水泥砂浆。

4.7温度测试与测点布置为了更好地控制温差需对承台混凝土温度进行监测。

监测的时间为混凝土浇注完毕后15天内。考虑到承台的对称性，在承台的1/4范围内布置测点。温度测点在平面内承台对角线上布置3个点；立面上，沿高度方向布置三层，一共21个点（如上图）。且温度测点位置应适当离开冷却水管。各测点采用铂热电阻温度传感器测试温度。在浇注完后初期，每2个小时对各点测试一次，记录数据，连续24小时监测。 5养护

5.1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 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，相对地表面收缩内部膨胀，表面收缩 受内部约束产生拉应力。混凝土浇注完毕后必须用土 工布覆盖，砼表面放入10cm的从冷却管出来的循环热水，加强保湿、保温养护，延缓降温速率，养护期间不得中断冷却水及养护用水的供应，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。

5.2搭设暖棚，内侧一层土工布，外侧一层彩

条布。

5.3 水泥水化需要大量的水，直接利用冷却管

出口的热水对砼表面进行养生，专人负责洒热水工作，保持其湿润，以防止砼的干裂。 6结束语

6.1通过对该工程施工，掌握了大体积砼的施工方法。同时在施工中应严格按照设计及规范要求选用材料，科学组织施工，严格工序检查，严把质量关，才能达到预期的目的。

6.2采取了上述施工方法，施工效果很好，支撑牢固，能够很好地控制结构尺寸，且保证了施工表面的整体性、平整度，并解决了大体积砼常见的裂纹问题。

6.3承台的预留孔洞，完工后在堵洞时，表面色泽较难一致，多少会留下堵洞痕迹，影响外观。故在施工后，一定要对封堵水泥浆多做几次调试，以保证其终凝后的颜色必须与承台表面颜色一致。 参考文献：

1、 路桥施工计算手册/周水兴，何兆益，邹毅松等编著.北京：人民交通出版社，2001.5 isbn 7-114-03855-0

2、 公路桥涵施工技术规范/路桥集团第一公路工程局主编，-北京：人民交通出版社，2000.10（重印2007.8） isbn 978-7-114-03770-2

3、 大体积混凝土温度应力与温度控制，中国电力出版社，1999