高速铁路大体积混凝土裂纹控制施工计算

高速铁路大体积混凝土裂纹控制施工计算

林文顺韩晓明

林文顺韩晓明

中交二航局第三工程有限公司

【摘要】本文主要介绍了大体积混凝土浇筑前，根据施工拟采用的防裂措施和已知的施工条件，计算混凝土水泥水化热产生的最大温度收缩应力是否超过混凝土的抗拉强度；在大体积混凝土浇筑后，根据所采取的防裂措施及实测温度值和绘制的温度升降曲线，计算降温阶段的混凝土温度收缩拉应力是否超过同龄期的混凝土抗拉强度。

【关键词】大体积混凝土裂纹应力

Largevolumeconcretecrackcontrolofhighspeedrailwayconstructioncalculation

LinWenshunHanXiaoming

IntwoboardthirdAircraftEngineeringCompanyLimited

[Abstract]thisarticlemainlyintroducedthebigvolumeconcreteplacement,accordingtotheconstructionoftheproposedmeasurestocrackandknownconstructionconditions,calculationofconcretehydrationheatofcementtoproduceamaximumtemperatureshrinkagestressexceedsthetensilestrengthofconcrete;inlargevolumeconcretepouring,accordingtothemeasuresofpreventionandmeasurementoftemperaturevalueanddrawingtemperaturecurve,calculationofcoolingstageoftheconcretetemperatureshrinkagestressismorethanthesameageandthetensilestrengthofconcrete.

[Keywords]largevolumeconcretecrackstress

一、前言

随着高铁建设的高速发展，在高铁桥梁上施工大体积混凝土的情况越来越多，大部分的承台、墩身、梁体均为大体积混凝土。大体积混凝土具有形体庞大、混凝土数量较多、混凝土绝热温升高和收缩等特点。这就提出了大体积混凝土开裂的问题，开裂问题是在工程建设中带有一定普遍性的技术问题，裂缝一旦形成，特别是贯穿裂缝的出现，危害极大，它会降低结构的耐久性，削弱构件的承载力，同时会影响结构的安全使用，加之高铁高标准、严要求的特点，工程不仅要求混凝土工作性能好、强度指标高、耐久性好等，而且还要求混凝土结构有光洁如镜的外观。所以如何采取有效措施防止大体积混凝土的开裂，是一个值得关注的问题。本文旨在通过计算过程中混凝土的最大收缩应力和露天养护期间(28d)产生的温度收缩应力与同期混凝土的抗拉强度对比，判定混凝土抗裂安全系数可否满足要求，同时可根据计算结果，调整拟采取的抗裂措施，改善施工条件，用于指导后续施工。

二、混凝土浇筑前裂纹控制施工计算

本文以青荣项目清水河特大桥C35墩身混凝土为例进行计算。墩身混凝土采用C35，配合比见表1：

水泥

粉煤灰

矿粉

砂

碎石

减水剂

引气剂

拌和用水

胶材总量

238

119

40

717

1031

3.97

1.19

155

397

由计算可知，墩身在露天养护（没有任何覆盖措施）期间混凝土将出现裂纹，在养护期间混凝土表面应采取养护和保温措施，使养护温度（即加大），综合温差减小，使计算小于2.13MPa，则可控制裂纹的出现。

三、混凝土浇筑后裂纹控制施工计算

根据以上结论，以清水河特大桥8#墩为例，拟采用降低混凝土入模温度，采用土工布加塑料薄膜双层覆盖保湿养护，并根据检测温度变化数据进行试算，如能满足抗裂要求，可判断采取的方法有效，并可推广。8#墩2011年10月21日开始浇筑，浇筑后利用SZWT-MCU自动温度测量系统进行测温。

（六）各龄期弹性模量

（6）总降温产生的最大温度拉应力：

C35混凝土抗拉强度设计值取2.20，则混凝土的抗裂安全系数＞1.15（混凝土的抗裂安全度），满足抗裂条件。

四、结语

控制大体积混凝土裂纹的措施有很多，如调整混凝土配合比降低水泥用量，降低混凝土的入模温度，加强混凝土的保温保湿养护工作（减少混凝土内外温差及控制混凝土的降温速度），提高混凝土的抗拉强度（控制砂石料的含泥量）等。大部分项目，试验部门都会将混凝土的配合比优化，降低水泥用量（即可降低成本又可降低混凝土水化热），那么我们（施工现场）就需采用其它措施去控制混凝土裂纹。本文主要从两方面对青荣项目清水河特大桥进行计算，一是浇筑前对拟采取的养护方式进行验算，确定所采取的养护方式是否能满足混凝土抗裂要求；二是混凝土浇筑后，通过自动测温仪测得混凝土芯部、表层的数据，计算混凝土是否会开裂。通过计算我们得知，降低混凝土的入模温度及采用土工布加塑料薄膜双层覆盖保湿养护，并根据检测温度变化控制拆模时间的方法，是行之有效的防止混凝土抗裂措施。

参考文献：

周水兴，何兆益，邹毅松、《路桥施工计算手册》、人民交通出版社，2001年5月

《铁路混凝土工程施工技术指南》铁建设[2010]241号、中国铁道出版社，2010年12月