主塔施工混凝土裂纹及外观质量控制技术

吴问兵

摘 要：某桥为分肢柱式塔、四索面分离式全漂浮体系钢箱梁斜拉桥，主跨长806m；主塔高262.48m，主塔采用液压爬模施工，本文重点介绍主塔混凝土裂纹及外观质量控制技术。

关键词：混凝土裂纹；外观质量；控制；技术

中图分类号：U443.38 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）07-0114-02

1 工程概况

某桥索塔采用独柱形，索塔总高262.48m；以往桥梁主塔施工由于混凝土标号高、水化热量高、水化反应迅速、温升极值高、温升速率快、自约束与外约束效应显著，加上高空混凝土养护环境等因素容易产生冷激及表面开裂现象。施工过程中从大体积混凝土温控等方面进行控制，取得了良好的效果，对后续同类主塔施工的外观质量控制方面有一定的借鉴作用。

2 施工控制内容

2.1 温控理论分析计算

《大体积混凝土施工规范》（GB50496-2009）混凝土结构物实体最小几何尺寸不小于1m的大体量混凝土，或预计会因混凝土中胶凝材料水化引起的温度变化和收缩而导致有害裂缝产生的混凝土。塔柱最小截面厚度均超过1m，为了控制裂纹产生，在塔柱内设置冷却水管进行温控处理。

（1）选取一节塔柱进行建模分析计算：混凝土浇筑完2d时的温峰数据如下图1所示。

（2）混凝土浇筑完对2.5d、3d、4d时的温峰数据如下：

（3）温度计算分析如下表1所示。

（4）塔肢应力计算分析如下表2所示。

由分析计算得知：

无管冷时最高温升为78.8℃，有管冷时最高温为68.0℃；

无管冷措施情况下，最大应力为4～5MPa，施加管冷措施情况下，最大应力为3～4MPa，较大范围内的拉应力降低均为1MPa左右；

在增加管冷的情况下，能够有效降低较大区域范围内的拉应力，能够起到控制裂缝数量及宽度的作用；

若辅以降低入模温度措施（入模温度由25℃降低至18℃），能够进一步降低混凝土内部的拉应力水平0.5～1MPa，对于裂缝控制有较好的改善作用。

2.2 塔内冷却水管设置

每节塔柱高6m，安装7层冷却水管，在混凝土振捣覆盖后现场开始通水，增压泵供入深层江水流量调到最大，通过通水带走水化热控制温峰值。

2.3 模板及线形控制技术

（1）为减少钉眼对表观造成的影响，塔柱模板攻钉从反面攻钉。

（2）模板安装后顶口采取型钢限宽装置，确保模板拉杆收紧时线性尺寸。

（3）塔柱含有135°阳角，为确保棱角效果，将阳角模板制作成整体钢结构确保了棱角线条顺直。

（4）节段的接缝线条主要通过“环切”控制，塔柱节段间施工缝在混凝土强度达到10MPa以上后，用墨线弹出环切线，切割机沿墨线环切，环切深度2cm，确保切缝平齐，保证了节段间的线形。

（5）拆模时先对拉杆进行切割外留1cm左右，随后采用电钻绞丝机升入孔眼内对PVC进行切磨处理，然后通过虎钳慢慢取出PVC，防止对孔形造成破坏；内塞采用孔口工装封堵，端口与周围混凝土面平齐，作业完成后对孔口周边及时清理。

2.4 入模温度控制

混凝土入模温度控制：现场配置了制冰机用于原材料降温，夏季每方混凝土加冰渣50kg；在备料斗中冰渣吸收集料热量融化成冰水，进一步降低了集料的温度，确保混凝土入模温度小于28℃；冬季施工對拌合水进行加热，同时考虑泵送混凝土的和易性，混凝土入模温度控制在10～15℃。

2.5 塔柱混凝土养护系统

（1）松模前养护。夏季混凝土浇筑终凝后松模前，混凝土顶面采用喷壶洒水，达到表面湿润；冬季混凝土浇筑完成后顶口采用防火帆布搭设暖棚，内设暖风机，混凝土终凝后表面洒水至湿润状态；

（2）松模养护。混凝土浇筑完成现场同条件试块达到15Mpa以上进行松模，外侧模先拆除拉杆进行松模，松模间隙为离混凝土面5～10mm为宜；

松摸后立即采用“自动电热水器进行滴灌养护”，在爬架顶层操作平台上设置一个供水水箱和一个可调节温度的加热水箱；点罐水温与混凝土表面温度小于15℃（控制表环温差不超过15℃），塔柱顶面四周布设一圈主水管，主水管外接小的支水管，支水管伸入模板顶口缝隙中进行点滴养护，通过滴灌养护措施保证了松模后混凝土表面的保水效果。

（3）拆模养护。待混凝土表面温度与环境温度小于15℃即可拆模，涂刷养护液，养护液采用滚筒滚涂方式，均匀涂刷两遍，达到有效保水、阻隔效果；

模板拆除后及时采取防风措施，塔身四周侧壁全断面围裹防火布防风；做好混凝土的防风措施。

2.6 防污染控制

在塔壁上采用槽钢作截水槽，沿塔肢四周布设，安装时按要求设置排水坡，截水槽水流至爬架上的汇水桶后进行外排。

2.7 混凝土色泽控制

（1）为保证混凝土外观质量色泽均一，除了从源头上控制原材料的质量，对石子进行清洗、砂子进行过筛处理；

（2）为了确保混凝土的和易性，混凝土搅拌时间延长至180s；

（3）混凝土布料通过分料器接串筒下料，每 2.5m设置一处下料点，均匀布料，防止赶料；

（4）为防止冷缝出现，根据不同节段的混凝土方量调整混凝土初凝时间，浇筑前在钢筋上做好混凝土的分层刻度线，确保上下层混凝土界面得到复振；

（5）混凝土施工振捣结束后，静听30min后再采用振动泵对顶口混凝土机械复振，能有效的控制了顶口的气泡现象。

3 结语

本文针对主塔施工外观质量控制作一简单介绍，在本桥主塔施工中，通过提前对主塔混凝土进行理论分析国内首次在塔柱内设置冷却水管的温控措施等施工过程的细节控制，主塔砼外观质量取得了一定的成效，提高了结构的耐久性，改变了以往人们认为塔柱施工裂纹难以控制的看法；望该文能为其它类似工程项目提供一些借鉴，笔者水平有限，文中错漏之处恳请读者批评指正。