高温地区高强度大体积混凝土防裂技术的研究

马 江

(四川川交路桥有限责任公司，四川广汉618399)

混凝土凝结能产生大量的水化热，易导致裂缝的产生，尤其是大体积混凝土。在高温地区，大体积混凝土的现浇构件能产生较低温地区更多的裂缝。混凝土裂缝对构件的耐久性、稳定性、结构安全性有较大的危害。因此，较好地控制高温地区高强度大体积混凝土的裂缝对工程构件至关重要[1～3]。本文通过对丽攀高速公路倮果金沙江特大桥0号段C65混凝土配合比研究，并配合合理的原材料选择以及施工注意事项，有效地控制了现浇0号段的有害裂缝。

1 工程概况

丽攀高速公路倮果金沙江特大桥在四川省西南部攀枝花市，地处川滇交界山区。桥位区位于攀枝花市中部中高山峡谷地带，总体气候属南亚热带气候到北温带气候，属于相差巨大的垂直立体气候，具有夏季长、气温日变化大，干热、日照强、降雨集中等特点。常年极端高温40℃，年平均气温20.3℃，年平均日照数2 700～3 000 h，年太阳总辐射33～36 kJ/cm2。

倮果金沙江特大桥，全桥长862 m，主桥采用(120+230+120)m的连续刚构结构方式。主墩6号、7号墩，墩柱高度79 m、82 m，0号段高度14.8 m。墩柱为空心薄壁墩，混凝土设计标号C40，梁体混凝土设计强度等级C65，泵送混凝土，泵送高度垂直距离97 m，水平距离115 m。

施工环境气温高、混凝土设计强度等级高、现浇构件的体积大，防止开裂的配合比研究是施工中的一大难题。

2 既有工程配合比

根据资料搜集，附近区域既有高速公路的C65混凝土配合比见表1，采用的外加剂为眉山永江FOM-5-1高性能减水剂。

表1 既有桥梁C65配合比一览表 kg/m3

使用如上配合比的高速公路桥梁，混凝土开裂较严重，但强度及性能尚能满足后期运营的需求，但耐久性尚待研究。

3 防裂配合比研究

针对本工程的施工情况，拟定倮果金沙江特大桥0号段的混凝土抗裂措施为混凝土配合比设计。即在保证混凝土具有良好的工作性情况下，尽可能减少混凝土的单位用水量，采用“三低(低砂率、低塌落度、低水胶比)、二掺(掺高效减水剂和高性能引气剂为复合型)、一高(高粉煤灰掺量)”的设计准则，设计“高强、高韧性、中弹、低热和高抗拉值”的抗裂混凝土。

3.1 原材料的选择原则

在选择高性能混凝土用水泥时，在条件许可的情况下，优先选用收缩性小或微膨胀的水泥。因为这种水泥在水化膨胀期(1～5d)可产生一定的预压应力可部分抵消温度徐变应力，减少混凝土内的拉应力，提高混凝土的抗裂能力。为此水泥熟料中碱含量应低且适宜，熟料中MgO含量在3.0%～5.0%，石膏与C3A的比值尽量大些，C3A、C3S和C2S含量分别控制。

加强对混凝土用集料的含泥量的控制，保证混凝土用料含泥量小于1%。另外，选择材料时要线膨胀系数小，岩石弹模较低，表面清洁无包裹层，级配良好的骨料。砂子中可含有一定量的石粉，加强混凝土的工作性，保证混凝土的密实度。一般控制在15%～18%。

粉煤灰应选择细度与水泥颗粒相当、烧失量小、含硫量和含碱量低且需水比小的粉煤灰。混凝土掺入粉煤灰后，可以提高混凝土的抗渗性、耐久性、减少收缩，降低胶凝材料体系的水化热，提高混凝土的抗拉强度，抑制碱骨料反应，减少新拌混凝土的泌水等。这些诸多好处都有利于提高混凝土的抗裂性能。

高性能减水剂和引气剂复合使用对减少混凝土的单位用水量和胶凝材料用量，改善新拌混凝土的工作度，提高硬化混凝土的力学、热学、变形、耐久性等性能起着极为重要的作用。也是混凝土向高性能混凝土发展不可或缺的重要组分。

3.2 原材料的选择

根据上述原则，进行了混凝土的选材及适配：

水泥选用云南红河水泥有限公司生产的红河牌PO52.5硅酸盐水泥。该水泥性能稳定，膨胀系数小，含碱量低等优点。 细骨料采用金江马电河料场生产的天然河沙。含泥量小于1%，级配良好，细度模数2.8的中沙。

粗骨料采用金江马电河料场生产的卵碎石。碎石质地坚硬，压碎值小，针片状含量低，含碱量低等特点。

粉煤灰采用攀枝花环业公司生产的粉煤灰。属于二级粉煤灰，具有烧失量小、需水比小含碱量低等特点。

外加剂是成都合力混凝土外加剂有限公司生产的HLS-SC聚羧酸高性能减水剂，减水率高，适应性好。

外掺料为聚丙烯纤维，重庆宜筑工程纤维制造有限公司生产。

3.3 配合比选取

根据室内试验，选取的C65混凝土配合比如表2。

表2 选取的C65配合比一览表 kg/m3

该混凝土配合比的工作性能经过多次试配，工作性能均满足施工的要求，抗裂性能极好。在混凝土施工过程中取得较好的效果，最终确定该混凝土配合比为金沙江倮果特大桥使用。

4 施工注意事项

在采用了防裂配合比浇筑混凝土构件时，施工过程也需注意。

首先应尽量减少混凝土的用水量。过量用水易造成混凝土中的空隙增多，产生更多的收缩、徐变，不利于裂缝的控制。

其次应加强混凝土施工后的养护，在有限的养护期内采取覆盖养生，保持混凝土表面湿润等。

5 结论

在高温地区，高强度大体积混凝土的现浇构件能产生较低温地区更多的裂缝。控制高温地区高强度大体积混凝土的裂缝对工程构件至关重要。本文通过对丽攀高速公路倮果金沙江特大桥0号段C65混凝土配合比研究，有效地控制了现浇0号段的有害裂缝。

在采用防开裂配合比的同时，原材料的选择也很主要。外掺料的选择使用也很关键，掺入粉煤灰降低水化热，加入硅粉增加水化过程的速度。

施工的过程中，也应尽量减少用水量，同时加强施工后的养护，保持混凝土表面的湿润。

因此，有效控制高温地区高性能大体积混凝土的裂缝应采用合理的配合比，加强原材料的选择，并加强施工过程的控制。只有几个方面同时注意，才能达到预期的效果。

[1] 叶明，王骏涛.某大桥大体积混凝土施工温度裂缝防治[J].低温建筑技术，2005,(3)：118-119

[2] 孙衍福，郭治胜，吴大宏.大体积混凝土桥墩裂缝分析整治及建议[J].铁道工程学报，2006,(5)：67-112

[3] 周英，张晓光，陈花美.大体积混凝土高桩墩台的施工设计[J].中国港湾建设，2007,(6)：52-54