水中一次性浇筑大体积承台混凝土的温控防裂集成技术研究

摘要：为解决大体积混凝土施工过程中因混凝土凝结过程水化热的放热而易裂缝的问题，本文结合滨海新区车站北路跨海河桥工程项目，针对水中一次性浇筑大体积承台混凝土的温控防裂集成技术展开研究分析，通过在承台钢筋骨架中预埋水管，利用管中的循环冷水的流动来带走混凝土内部产生的水化热，可以有效控制承台大体积混凝土凝固过程中的内外温差，且也可节约工期约1个月，节约项目管理费用约60万元。

关键词：承台；大体积混凝土；温控防裂集成技术

引言

传统混凝土结构受到温度变化的影响，常常会发生热胀冷缩的现象，而随之而来的温度应力会使混凝土产生裂缝。对于大体积混凝土来说，裂缝的产生和扩展尤为严重，不仅影响了结构的美观性，更重要的是会降低结构的承载能力和使用寿命。在现代建筑工程中，通过应用温控防裂技术来解决大体积混凝土的温度问题已经成为一种常见做法。这些技术包括调整混凝土的配合比、采用骨料预冷、管道冷却、表面保温等手段，从而控制混凝土的温度变化。此外，还可以通过合理的结构布局和施工进度安排，分块浇筑和控制施工温度等方式来减轻混凝土的温度应力，从而有效防止裂缝的产生和扩展。

通过对大体积混凝土温控防裂技术的研究与应用进行全面探讨，旨在提出针对性的解决方案。研究结果将为大规模建筑工程中的混凝土温控防裂问题提供宝贵的理论参考和实践指导，并为相关领域的进一步研究和工程实践提供有益借鉴。

1工程概况

滨海新区车站北路跨海河桥工程项目南起海河南岸现状曙光道，向北以地坪形式布线，后起桥跨越海河后接现状车站北路跨铁路桥。本规划方案公示范围包含海河南岸地坪及跨海河主桥部分，总长度为1306.9m。采用城市主干路标准，双向六车道布置，主线设计速度50km/h。

2施工要点

2.1模板安装

在模板安装前，要根据承台设计尺寸提前把对应模板准备好，并打磨除锈涂刷脱模剂，然后根据模板尺寸按顺序支立。立模时，模板采用竹胶板拼装，吊机配合安装。承台全高为4m，水平一次浇注，浇筑高度为4.0m。模板配置为竖向1.5m+1m+1.5m，首先安装底部1.5m高及中部1m高模板。次龙骨选用6*10cm木方沿竖直方向每隔30cm与木模板固定牢固，主龙骨选用10*10cm双木方沿水平方向绕承台周圈布置。为避免模板在浇筑期间发生爆模，沿模板竖直方向，1.5m高沿模板上口向下20cm、模板下口向上20cm、模板中央设置共3道主龙骨；1m高沿模板上口向下20cm、模板下口向上20cm设置共2道主龙骨。对拉螺杆采用具有防水锥的止水螺杆，螺杆布置间距大致为550mm*600mm。同时外模板外侧支设3道斜撑间距，间距2.5～3m设置一道，更大程度上保证混凝土浇筑过程中模板的稳定，防止跑模。

2.2混凝土的拌和及运输

2.2.1拌和

（1）搅拌混凝土前，清除搅拌机内的积水、杂物，用水湿润搅拌机。

（2）拌和物要进行充分搅拌至均匀为止。自全部材料装入搅拌机起至开始卸料时止，连续搅拌混凝土的时间不低于2min。

（3）混凝土施工配合比根据骨料的含水量进行调整水的用量。

2.2.2运输

（1）混凝土运输采用15～20方混凝土搅拌车运输，在装运混凝土前，认真检查运输设备内是否存留有积水，内壁粘附的混凝土是否清除干净。

（2）混凝土搅拌运输车运送混凝土时，运输过程中以2～4r/min的转速搅动；当搅拌运输车到达浇灌现场时，应高速旋转搅拌20～30s后再将混凝土拌和物卸入混凝土料斗中。

（3）混凝土搅拌车每天工作后或中断运输时间超过混凝土初凝时间后再行运送混凝土时，必须再次清洗罐车搅拌筒。

2.3混凝土的浇筑

浇筑混凝土前，检查钢筋保护层垫块的位置、数量及其紧固程度。构件侧面和底面的垫块至少为4个/㎡，绑扎垫块和钢筋的铁丝头不得伸入保护层内，底层垫块按梅花形布置。

混凝土入模前，测定混凝土的温度、坍落度等性能，只有拌和物性能符合设计或配合比要求的混凝土方可入模浇筑。混凝土的入模温度宜控制在5℃～30℃。自高处向模板内浇注混凝土时，为防止混凝土离析，通过流槽辅助下落；出料口距混凝土浇筑面的高度不超过2m。

混凝土的浇筑采用分层进行，混凝土的一次浇筑层厚度控制在30cm，采用插入式振捣棒振捣，每个承台混凝土浇注时必须保证现场有至少4个振捣棒。混凝土浇筑应连续进行，当因故间歇时，其间歇时间应小于前层混凝土的初凝时间。不同混凝土的允许间歇时间应根据环境温度、水泥性能、水胶比和外加剂类型等条件通过试验确定。

2.4温控措施

在承台钢筋骨架中预埋水管，利用管中的循环冷水的流动来带走混凝土内部产生的水化热。决定冷却效率的主要因素是管距间距、进水温度、水流速度和通水持续时间。在混凝土浇筑完成后开始初凝时水管开始通水，在混凝土温度达到峰值并开始下降直至混凝土内外温差小于25℃后停止通水。水管拟采用Q235A、Φ42.25mm×3.25mm的钢管，冷却管在埋设及浇注混凝土过程中应注意防止堵塞、漏水和震坏。承台内部冷却水系统管道埋设如下1图所示。

图1承台内部冷却水系统管道埋设示意图

冷却系统布置与固定：岸上设置加压泵和水箱，加压泵通过软管由水箱中取水，加压泵出水端采用DN150钢管并由此向下引入围堰内；距基坑基础2米高位置布置扩散管节，采用DN100钢管并焊有6个DN50型号的接头；下一级采用DN50钢管向每个入水孔引水，在每个入水孔正上方设置转环节与外露的φ42.5mm冷却水管相连严密。基坑内管节水平段均采用搭设架手架作为支撑，架体立杆横纵间距为1.2m，架体共两步，步距1m。管道与架体杆件形成稳固连接，确保水管体系在内部水压与水流作用下稳固。冷却水排出使用软管，由围堰内直接引入围堰外河中。

冷却管自浇注混凝土时通入冷水，并连续通水14天，出水口流量10～20L/min。建议进水水温与混凝土内部温差≤20℃，冷却管内进出口水温差≤10℃；应对进出水口水温、混凝土测温孔内温度每隔1～2小时测量记录一次。冷却管使用完毕后即灌浆封孔，并将伸出承台顶面的部分截除。

2.5混凝土振捣

混凝土浇筑过程中，应随时对混凝土进行振捣并使其均匀密实，振捣采用插入式振捣器垂直点阵。振捣时严禁碰撞钢筋和模板。振动时要快插慢拔，不断上下移动振动棒，以便捣实均匀，减少混凝土表面气泡。混凝土振捣过程中应避免重复振捣，防止过振。在振捣过程中应加强检查模板支撑的稳定性和接缝的密合情况，防止在振捣过程中产生漏浆。

振捣时须符合下列规定：

（1）采用插入式振捣器振捣混凝土时，插入式振捣器的移动间距不宜大于振捣器半径的1.5倍，且插入下层混凝土内的深度宜为50～100mm，与侧模应保持50～100mm的距离。

（2）当振动完毕，需变换振捣器在混凝土拌和物中的水平位置时，应边振动边竖向缓慢提出振捣棒，不得将振捣棒放在拌和物内平拖。不得用振捣棒驱赶混凝土。

（3）振捣时，应避免碰撞模板、钢筋及其他预埋部件。

（4）每一振点的振捣延续时间宜为20～30s，以混凝土不再沉落、不出现气泡、表面呈现浮浆为度，防止过振、漏振。

（5）对每一个振点的振捣延续时间以混凝土不再沉落，表面呈现浮浆为度，防止过振、漏振。

3施工效果

经测算，通过施工工艺的改变，预计节省大体积承台施工工期1个月，整体节约项目管理费用约60万元。

参考文献

[1]赵冬冬.超厚大体积混凝土温度裂缝控制技术[J].科学技术创新,2024,(23):179-182.

[2]杨江伟,王伟.临海复杂地质大体积地下混凝土结构裂缝控制[J].四川建材,2024,50(11):113-115.

课题编号：中建二局2024年资助课题2024ZX040001；城市大跨度全焊接中承式钢桁架拱桥建造关键技术研究与应用

课题编号：中建二局课题2024ZC040094；大体积混凝土热控管理的优化及性能控制研究