1、工程概况 ....................................................................... 1 2、试验目的及要求 .............................................................. 1 3、大体积混凝土的砼配合比 ................................................. 2 4、适宜的气候条件 .............................................................. 2 5、砼的原材选择 ................................................................. 2 6、大体积砼的施工过程控制 ................................................. 3 7、试验总结 ....................................................................... 8
大体积混凝土承台施工试验总结
江南高速公路第二合同段松西河特大桥17#主墩承台大体积混凝土施工自2012年1月10日至2012年1月16日施工完成松西河17#主墩承台大体积混凝土的浇筑施工，现将大集体混凝土施工情况总结如下：
1、工程概况
松西河特大桥以（68＋120＋68m）连续梁跨越松西河主航道，下设17#、18#主墩，主墩采用空心薄壁墩，群桩基础，每个空心薄壁墩由8根直径1.8m的钻孔灌注桩支撑平面尺寸为12m×10.8m，高3.5m的承台承载。
松西河主墩17#承台工程数量如下表：
松西河主墩深水基础工程材料一览表
钢 筋 墩台部 位 号 Φ6 17# 承台 2568.1 Φ12 1387.2 Φ25 24313.6 Φ28 54802.6 C30 907.2 二级钢筋（kg） m³ 砼 2、试验目的及要求
根据《公路桥涵施工技术规范》（JTG/T F50-2011）要求：现场浇筑的最小边尺寸大于或等于1m，且必须采取措施以避免因水化热引起的内表温差过大而导致裂缝的混凝土工程称为大体积混凝土。
大体积混凝土由于结构尺寸大，水泥水化热引起混凝土温度升高，热量不易及时散发而形成较大的内外温度差，较大的温度差引起混凝土体积变化的差异，使混凝土各部位受到约束而不能自由伸缩，当温度变形产生的拉应力大于混凝土的抗拉应力时，便产生了裂缝。为解决砼施工产生的水化热、防止混凝土产生裂缝和混凝土浇筑等问题。为保证大体积混凝土施工顺利进行，确立最佳的温控方式控制大
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体积混凝土内外温差以防止温度裂缝的产生。我们采用预埋测温元件，监测冷却水管进出口水温并记录对比以确定最佳的人员、设备和施工方法等工艺控制性参数。
3、大体积混凝土的砼配合比
大体积砼配合比需满足底水化热值和砼强度等级C30的要求，为此我们做出了以下几点调整：
⑴、掺加高效减水剂，以减少水和水泥的用量，延长混凝土达到最高温度的时间；
⑵、掺加粉煤灰取代一部分水泥以降低水化热产生的高温峰值，同时可改善混凝土的和易性；
⑶、选用水化热低、凝结时间长的水泥，以降低混凝土的温度； ⑷、尽量减少单位体积混凝土的用水量，严格控制水灰比，采用低流动性混凝土。
经过项目部试验室反复试配，驻监办试验室复核最终确定配合比：
水泥：粉煤灰：细骨料：粗骨料：水：外加剂=288:96:776:1071:169:3.84
4、适宜的气候条件
由于主墩深水基础受枯水季节施工工期的影响，主墩承台施工安排在1月10日至1月16日期间，气温在-2℃到10℃之间，平均气温4℃左右，气候条件较为不利，需加强混凝土外部的保温。
5、砼的原材选择
砼中的水化热是由于水与水泥的化学反应引起的，水化热造成大体积砼的中心温度大大高于外界温度，导致大体积砼内外温差过大，降温梯度过大，而引起砼的开裂。砂、石中含泥量过大，也会加大砼的收缩变形，从而引起砼的开裂。石子粒径偏小、砂细度太大都会加大水泥用量而增加水化热。因而在原材选择上做了如下考虑：
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①、选择中低热水泥。考虑到甲方指定和大体积砼的强度等级C30，综合计算比较，选择华新水泥P.O42.5。
②、严格控制砂、石的含泥量。砂含泥量控制2.5%以内，石子含泥量控制在1%以内。综合考虑施工具体情况后，石子粒径定为5－25mm，砂选用二区中砂(洞庭湖河砂)。
6、大体积砼的施工过程控制 6.1砼浇注
结合施工现场情况，我们采用两台HZS120型拌和机，拌和站集中拌制以确保混凝土的供应及时。砼浇注采用泵车泵送，启用37m泵车一台，每小时输送砼30-35m³，备用泵车一台。
混凝土采用分层连续灌注，一次成型，分层厚度为30cm，分层间隔灌注时间没有超过试验所确定的混凝土初凝时间，以防可能出现的施工冷缝。
6.2砼的振捣
大体积砼的施工过程中，砼振捣越密实，越不易开裂，为此混凝土振捣采用直径50mm的插入式振捣棒5台，备用振捣棒2台。按部位，将振捣密实责任落实到人，以防漏振。
振捣深度对于大面积分层浇筑混凝土，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。
6.3砼的入模温度控制
砼的入模温度直接影响砼中心温升值，因而降低砼的入模温度是大体积砼施工的一个重要控制内容。在砼浇筑前，控制砼的入模温度宜8℃≤C≤25℃（大体积混凝土施工规范规定为28℃、冬季施工规
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定5℃），为达到这一要求，砼搅拌站采取了如下措施：
1、砼罐车保温； 2、砂、石场地覆盖； 3、砼用水采用温水拌合。
采取以上措施后，砼的出站温度在10℃－16℃左右。由于大体积砼浇筑在1月初开始，室外气温白天基本在-2℃－10℃之间，入模温度难以达到预期要求，实际入模温度在8℃－13℃之间。
6.4砼的现场入模
大体积砼的浇筑需避开雨天，因而从当地气象部门得到的气象资料和常年雨季分布日情况，定浇筑日为晴天。浇筑从晚上9点开始，利用一个晚上和一个白天，完成大体积砼的浇筑。
6.5砼的保温和测温
由于大体积砼的浇筑在1月份开始，气温很低，在入模温度难以达到预定值后，砼的保温和测温工作就成为控制砼内外温差和降温速度的唯一措施，其重要性在大体积砼施工中就抗裂措施方面属第一位。因而，在方案考虑和现场施工中，砼的保温和测温工作不能忽视，为此现场采取如下措施。
6.5.1埋设冷却水管和测温点
混凝土结构内部埋设冷却水管和测温点，通过冷却水循环，降低混凝土内部温度，减小内表温差，控制混凝土内外温差小于20℃，通过测温点测量，掌握内部各测点温度变化，以便及时调整冷却水的流量，控制温差。
6.5.1.1 埋设冷却水管 承台冷却管布置如下图：
为了降低大体积混凝土由于水泥水化热而引起的内外温差，在钢筋绑扎过程中，分层分区埋设好冷却水管网，安装好控制阀门。
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承台冷却管布置图
在绑扎钢筋的同时，进行冷却水管的安装，冷却管的每个接头都要到密封、不渗漏，并在指定部位设测温装置。同时外部接进出水总管、水泵。混凝土内冷却管采用直径32mm钢管。平面布设间距为100cm×100cm，层间距170cm，上层离表面100cm，下两层离表面80cm。冷却水管布设后进行水密性试验，经检验，渗漏及水流能够满足施工要求。
冷却水管安装时，以钢筋骨架和支撑桁架固定牢靠，以防混凝土灌注时水管变形及脱落而发生堵水和漏水。
每层循环水管被混凝土覆盖并振捣完毕，即可在该层水管内通水。循环冷却水的流量控制在2～3m³/h，随时调整水流量，使进、出水的温差不大于10℃。
循环冷却管排出的水在混凝土灌注未完之前，应立即排除基坑
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外，不得排至混凝土顶面。
6.5.1.2 埋设测温点
为了准确测量、监控混凝土内部的温度，指导混凝土的养护，确保大体积混凝土的施工质量，在构件内合理布设温度测量元件。测温元件布设如下图： 6
根据砼的升温速率来决定测温频次，在砼浇筑完三天至五天时间内，基本保证2－4小时测一次，之后，4－6小时测一次。当砼中心与表面温度小于15°C时，方可拆模。
6.5.2 大体积砼表面保温
为避免砼的表面温度与中心温度之差过大(规范规定≤20℃)，保证日降温速度在1.5℃左右（规范规定不大于2℃/d），大体积砼浇筑完需在表面覆盖保温材料，通过保温材料的增减来控制砼表面温度、降低砼内外温差。结合砼的养护，现场覆盖一层塑料布，两层土工布，实现大体积砼的保温和养护。
6.6砼的养护
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。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。因此，养护是防止混凝土开裂的关键。混凝土浇注完毕后必须用土工布覆盖，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，同时加强施工中的温度监测和管理，及时调整保温及养护措施。
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7、试验总结
2012年1月27日，松西河特大桥主墩17#承台大体积混凝土测温显示砼内外温差始终低于25℃，此时拆除侧模。经观察，砼表面平整光滑无裂纹。大体积混凝土浇筑一次成功。总结如下：
本次大体积混凝土浇筑施工是成功的，这将为我们的下一道工序施工做出了指导：
混凝土属于脆性材料，其抗压强度远远大于其抗拉强度，而由于在混凝土内外温差产生应变，而结构物的约束阻止这种应变，从而产生了温度应力，所以一旦温度应力超过混凝土所能承受的极限抗拉强度时，就会产生温度裂缝。所以大体积混凝土在施工阶段所产生的裂缝一般为温度裂缝。
其主要产生的原因有两个方面：
（1）混凝土的内部因素:大体积混凝土由于水泥水化热导致混凝土内部温度较高,当混凝土内部温度与表面温度（或承台表面下5cm处）相差过大时,会产生温度深层裂缝甚至贯穿性裂缝 。
（2）混凝土的外部因素:如大气或环境温度的变化情况等 。当混凝土表面温度（或承台表面下5cm处）与气温相差过大时,会产生温度混凝土表面裂缝。
所以我们温控的工作是为了减少直至至杜绝混凝土温度裂缝的出现，从而承台水化热温控的主要工作为：
1.控制砼内部最高温度不大于55℃且与承台表面下5cm处的温差≤25℃；
2.控制承台表面温度（或承台表面下5cm处）与气温≤25℃。 具体控制内容为：
A.升温阶段：根据大气温度来控制承台表面覆盖土工布厚度及塑料薄膜（保持砼表面湿润），在承台表面温度（或承台表面下5cm处）温度一定的条件下，当砼内部最高温度与承台表面温度（或承台表面
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下5cm处）≥25℃，就采取稍微加大入水口的水流速度；反之减小入水口的水流速度的方式防止内外温差过大产生温差裂缝；
B.降温阶段：降温阶段保证降温速率≤1.5℃/d：为防止后期降温速率太大而导致内外温差变化太大而引起的温度裂缝，所以减小入水口水流量（以测量的数据为标准）。
具体控制措施及注意事项：
1.冷却管通水时间：以砼浇筑中砼完全埋没冷却管到砼浇筑完后的14天；
2.承台表面覆盖：表面麻袋或土工布覆盖物间需完全覆盖接头，从而防止局部暴露因缺水养生而出现局部龟裂甚至局部温度裂缝；在承台表面覆盖物之前，若气温太低，可采取用塑料薄膜严实覆盖承台外，当然塑料薄膜不得粘贴上部砼表面。
3.温控温度测量时间，内容及频率：
砼刚浇筑时，测量水泥温度，拌合后温度，砼入模温度，气温，水温，在浇筑过程中，从砼埋没第一层温度传感器后，开始测量，然后每隔8小时测量一次。到浇筑完成后，从承台表面达到测量条件（能够上人测量）后，每隔2小时测量1次，连续3天。测量内容为：砼表面温度，气温，各冷却管的出入水口的水温，每只埋设的温度传感器温度。后期每隔4小时测量1次，测量时间为4天，以后每隔6小时测量1次，连续7天。
4.拆模时间，在考虑强度的同时主要需以现场的砼内部最高温度与气温差≤25℃为准，时间一般以浇筑后6天为宜，如现场早晚温差太大，在不影响施工的前提下，再延迟1-1.5天以上。如有提前拆模需经监理同意并通知到监理单位并得到监理单位的认可后方可拆模。
5.承台的保温
a:承台表面的保温：从浇筑后混凝土初凝后(工作人员可上承台表面)将承台表面完全用薄膜和土工布覆盖养护，保证温差在可控范围
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内。
b:承台四周模板及拆模板后的保温：用土工布覆盖承台，并加塑料薄膜严实包裹的方式，为模板保温。具体保温措施的施行时间可在混凝土开始浇筑前。
大体积混凝土的表面保温十分重要，这将直接影响到混凝土的外观品质。因此，在施工过程中要特别注意砼表面保温养护，同时加强砼内部降温，防止内外温差过大产生的裂缝。
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