方金宇, 肖侑坪
(十九冶成都建设有限公司, 四川成都 610019)
随着大跨度桥梁的大量出现，在桥梁中大体积混凝土承台、墩柱等应用也日趋增加。大体积混凝土在凝结硬化过程中释放的水化热会产生较大的温度变化及约束作用，由此产生的温度应力是混凝土出现裂缝的主要因素。
防止大体积混凝土产生温度裂缝的方式涉及了混凝土配置、施工过程控制、养护等多个环节，而大体积混凝土配置主要集中在原材料选择和配合比优化上。目前生产不开裂大体积混凝土主要有两大方向：
(1)采用双掺矿粉和粉煤灰[1]或大掺量粉煤灰[2]的方法生产大体积混凝土，但所生产的大体积混凝土早期强度不高、养护周期长、无法适应快节奏的施工，且对搅拌站基础设施有较高要求，不利于所有搅拌站普及生产。
(2)采用低热水泥生产大体积混凝土，原材料成本较高，且低热水泥属特种水泥，采购渠道来源及价格有所限制，亦无法广泛应用。
普通硅酸盐水泥是目前最常用的水泥，但不同生产厂家生产的同强度等级水泥往往因原材料不同、选择的矿物掺合料不同而具有不同的水化热值，其中铝酸三钙(C3A)的含量对水泥早期强度影响最大，其水花速度块，放热大，在水泥熟料中，C3A含量大约为5%～12%[3]。当C3A含量不小于8%，水泥水化热值较高，混凝土开裂风险显著增加。
常用的水泥中，江油红狮水泥有限公司P.O 42.5R水泥3天水化热为235 kJ/kg、7天水化热为267 kJ/kg，属于中热水泥范围，且非常接近低热水泥水化热指标(3天水化热不大于230 kJ/kg、7天水化热不大于260 kJ/kg)。适当掺加粉煤灰进一步降低胶材总体水化热指标，理论上效果等同于使用低热水泥生产大体积混凝土。
1.1 原材料选择
红狮水泥P.O 42.5R水泥，其掺活性混合材料为矿粉，其中C3A含量为7%、3天水化热为235 kJ/kg、7天水化热为267 kJ/kg、28天胶砂强度51 MPa。
粉煤灰为F类Ⅱ级粉煤灰，有利于成本控制。
砂石含泥量对混凝土开裂影响显著，应严格控制该项指标。本试验选取的碎石为乐山产5～26.5 mm连续级配碎石，泥量0.5%、压碎值4.9。砂为金堂产机制砂，细度模数2.9，含泥量2.7%。
外加剂为攀枝花吉源科技科技有限责任公司生产的JY-PC-02型聚羧酸系高性能减水剂，减水率27%，与红狮水泥适应性良好。
1.2 配合比确定
水胶比大，用水量多对限制裂缝不利。混凝土中粗骨料较多有利于限制胶凝材料硬化体的变形作用。设计坍落度(180±20)mm，水胶比0.45，砂率45%，拌和用水量170 kg/m3。搅拌站与项目地址之间运输时间为30～45 min，根据试配结果择优选出可泵性好、强度符合要求、不开裂的配合比。试验配合比及试验结果见表1。
表1 C35试验配合比及试验结果
考虑到生产、运输、施工、养护各环节可能出现的各种影响因素，为增加混凝土合格保证率，适当提高混凝土设计强度，C35混凝土强度富余系数为115%，即达到40.3 MPa为合格，序号1号～4号试配强度均达标。4号、5号样坍落度损失较大，不利于泵送；
1号、2号试样强度富余过高，不利于成本控制。综合考虑，确定配比3号为最优配合比，其放置1h坍落度180 mm，流动性较好，适合泵送，7天强度达到设计强度94%，28天强度达到设计强度128%，将以此作为生产配合比。
某特大桥位于四川省成都市简阳市，立交总长2 053 m，其中桥梁总长1 764 m，挡墙长287 m，桥梁宽度引桥段为双幅28.5 m，单幅宽度12.75 m，双向六车道。桥梁承台设计强度为C35，主要承台尺寸及数量：2个20.5 m×17 m×4 m、4个10 m×17 m×4 m、16个5.2 m×5.2 m×2 m、94个2.5 m×6.25 m×2.5 m等，属于大体积混凝土施工。
3.1 混凝土浇筑前的准备措施
在按技术交底进行钢筋绑扎、冷却水管排布、测温管布设、钢筋工程验收后进行模板工程施工。对模板涂刷脱模剂处理、支设并加固后进行模板工程验收,验收通过后进行混凝土浇筑。
3.2 混凝土浇筑
由于大体积混凝土承台高度有4 m，浇筑时采用分层浇筑法，每层浇筑厚度30 cm。同时因承台高度大于2 m，浇筑时采用串筒入模。为防止出现冷缝，项目配备了3台天泵同时作业，确保分层浇筑在下一层混凝土未初凝前完成。
3.3 混凝土早期养生
混凝土浇筑完成后，在其收浆后马上进行覆盖并洒水保湿养护14天。当气温低于5 ℃时，停止混凝土表面洒水，采取了搭设暖棚等保温养护措施。
3.4 混凝土测温及冷却水降温措施
46-2承台尺寸为20.5 m×17 m×4 m，混凝土入模平均温度14 ℃，环境温度6～13 ℃。
在混凝土浇筑后，施工方对大体积混凝土浇筑体里表温差、降温速率及环境温度进行测试，频率为每2 h一次。其内部最高温度50 ℃、内表温差20 ℃。
使用冷却水管通水降温时，进出口水的温差不大于10 ℃，且水温与内部混凝土的温差不大于20 ℃，降温速率不大于2 ℃/d。
承台大体积混凝土施工配合比及强度检测结果见表2。
表2 承台大体积混凝土施工配合比及强度检测结果
混凝土泵送性良好，拆模后混凝土外观有少量细微气泡孔、未发现裂纹；
养护14天后混凝土外观未发现裂纹；
28天同条件养护试块强度为42.4 MPa，达到设计强度121%。该项目使用的所有原材料检测均合格，混凝土质量检测亦达标，说明该配合比符合要求。
采用单掺粉煤灰，通过原材料择优选择及配合比优化制备桥梁大体积混凝土，相对于采用低热水泥生产大体积混凝土而言，成本较低；
相对于采用双掺方法而言，对生产设备要求较低，且具有较高的早期强度。制备的大体积混凝土具有成本较低、生产设备要求较低、不开裂、有较高早期强度等特点，为赶在汛期来临前完成筑岛内施工奠定基础，亦加快了整体施工进度。该研究亦可向普通房建、地铁隧道等工程项目的防渗抗裂混凝土延伸，具有较高的推广价值。