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摘要铁路桥梁墩身大体积混凝土表面易出现纵横裂缝，影响混凝土质量。本文以广州至珠海铁路鹤山特大桥墩身施工为例，详细介绍了利用防裂钢筋网、墩身冷却管、控制混凝土入模温度等方法控制裂缝产生的技术。
关键词墩身大体积 混凝土裂缝 控制技术
中图分类号： TV544+.91 文献标识码： A 文章编号：
1.工程概述
广州至珠海铁路DK85+074.78鹤山特大桥15号墩墩身为实体圆端型桥墩，墩高1025cm，墩身为素混凝土，设计无护面钢筋，墩身上口圆端直径为115cm，直段长度为650cm，坡比为70:1，墩顶尺寸2.3*8.8m，墩底尺寸2.529*9.029m。
2.工程重点
根据以往工程特点，大体积混凝土受水泥水化热、外界气温、混凝土自身收缩等因素影响，容易产生裂缝。尤其本工程地处广东且是夏季施工，外界气温较高，产生裂缝风险更大。
3.墩身总体施工方案
墩身、托盘、顶帽及接触网支架基础一次性浇筑成型，垫石分开施工。墩身模板采用定型钢模板。混凝土浇筑使用混凝土输送泵泵送。
为防止本工程混凝土结构较大且夏季施工而出现混凝土裂缝，本工程主要采用墩身加设防裂钢筋网、预埋冷却管、控制混凝土入模温度等措施组织施工。
4.冷却管及防裂钢筋网设计及施工
4.1墩身横向防裂钢筋网的安设
在墩身两侧平面的中间位置，距离承台顶面0.5m，开始布置φ6.5@150mm，横向宽度6.5米，高度2米的钢筋网。
4.2冷却管、测温元件、数据线的埋设
冷却管采用φ1.5英寸（内径，38.1mm）钢管。冷却管固定采用与墩身拉杆用铁丝固定的方式进行。冷却水管要保证不漏水。纵横间距按附图方式布置。
注意测温元件的预埋，测温元件要埋设准确并且安全，保证测温元件能安全工作。测温元件的布置原则是布置在平面1/4范围内，从中心向空间发散，横纵桥向间距为3m，不足部分按实际设置，并保证在保护层范围有测温元件埋设，从而保证准确测量混凝土内外实际温差。测温元件高度方向上从承台顶面以上1.5m设置第一层，以后每隔3m设置一层，15号墩共设置3层，每层5个点，共15个。
温度巡检仪放置在中间一层测温元件数据线出口旁的临时脚手架平台上，与各层引出的数据线相连。
制作2m3容积的钢板水箱一个，放置在底层冷却水管进出口旁边，各层冷却水管与水泵及水箱相连。为确保降温效果，要确保冷却管内水始终循环，当水箱内水温偏高时，采用更换水箱内水或加冰块方式进行降温。
养护期间混凝土的芯部与表面、表面与环境之间的温差不宜超过20℃。
4.3冷却管、防裂钢筋网设计图
4.3.1平面图（单位：cm）
4.3.2立面图（单位：cm）
4.3.3侧面图（单位：cm）
4.4冷却水管使用及其控制
①、冷却水采用自来水；
②、冷却水管使用前进行压水试验，防止管道漏水、阻水；
③、为确保混凝土内部通水冷却效果，冷却水通水流量应达到32～40L/min，且应控制冷却水流向，使冷却水从混凝土高温区域流向低温区域；
④、为确保混凝土内部冷却均匀，冷却水管进出水温差小于5℃；
⑤、混凝土浇筑到各层冷却水管标高后开始通水，各层混凝土峰值过后，降温速率超过2℃／d时停止通水。为防止上层混凝土澆筑后下层混凝土温度的回升，采取二次通水冷却，通水时间根据测温结果确定。
⑥、控制进出水温度，夏季进水温度不宜超过25℃，可选取地下水或水库深层水，必要时采取加冰块进行降温处理；冬季不应低于10℃，可与冷却水出水混合提高温度。
5.混凝土入模温度控制措施
混凝土浇筑采用混凝土运输车、混凝土泵车及人工配合进行浇筑。严格控制混凝土浇筑速度在2m/h。混凝土振捣严禁碰触预埋冷却管及护面防裂钢筋网，并派专人在墩身模板内部实时监测冷却管、护面防裂钢筋网的位置、间距及牢固性，发现变形、移位，应及时进行调整。墩身混凝土的浇注尽量控制在一天气温较低的时刻（晚上）开始浇注。
5.1温控标准
根据混凝土温度控制的原则，结合本工程的实际情况，制定如下温控标准：混凝土夏季最高浇筑温度≤30℃；混凝土最大水化热温升： C30混凝土≤29℃；最大内表温差：≤20℃；允许混凝土最大降温速率≤2.0℃／d。
5.2具体施工方法
在混凝土浇筑之前，通过测量水泥、粉煤灰、砂、石、水的温度，可以估算浇筑温度。若浇筑温度不在控制要求内，则应采取相应措施。
①、水泥使用前应充分冷却，确保施工时水泥温度≤50℃。
②、搭设遮阳棚，堆高骨料、底层取料、用水喷淋骨料。
③、避免模板和新浇筑混凝土受阳光直射，入模前的模板与钢筋温度以及附近的局部气温不超过40℃。为此，应合理安排工期，尽量采用夜间浇筑。浇筑混凝土前，若模板过热，需采取外部淋水降温措施。
④、当浇筑温度超过30℃，应采用拌和水加冰措施。
⑤、当气温高于入模温度时，应加快运输和入模速度，减少混凝土在运输和浇筑过程中的温度回升。混凝土输送管外用草袋遮阳，并经常洒水。
⑥、混凝土升温阶段，为降低最高温升，应对模板及混凝土表面进行冷却，如洒水降温、避免暴晒等。
6.混凝土养护
混凝土浇注完成后立即将顶面进行覆盖，洒水养生，以降低混凝土表面的温度，养护利用温水，不直接利用地下的井水。当混凝土的强度达到可拆模强度的立即拆模，保证拆模时间不超过3天，拆模时先将部分拉筋解开，先初步放松墩身内部应力，然后再大面积拆除模板。拆模后用塑料薄膜覆盖洒水养生。
混凝土养护期间，应重点加强混凝土的湿度和温度控制，尽量减少表面混凝土的暴露时间，及时对混凝土暴露面进行紧密覆盖，防止表面水分蒸发。
在任意养护期间，若淋于混凝土表面的养护水温度低于混凝土表面温度时，二者间温差不得大于15°C。
混凝土养护包括湿度和温度两个方面。结构表层混凝土的抗裂性和耐久性在很大程度上取决于施工养护过程中的温度和湿度养护。因为水泥只有水化到一定程度才能形成有利于混凝土强度和耐久性的微结构。湿养护时间应视混凝土材料的不同组成和具体环境条件而定。对于低水胶比又掺用掺和料的混凝土，潮湿养护尤其重要。
7.方案实施成果
鹤山特大桥15#墩于2009年5月21日早上8:45开始浇筑混凝土，13:02浇筑完C35混凝土，16:30浇筑完C30混凝土，总共浇筑167.5m3，共计用时7小时45分。
混凝土浇筑到各层冷却水管标高后开始通水，各层混凝土峰值过后，降温速率小于2℃／d时停止通水。为防止上层混凝土浇筑后下层混凝土温度的回升，采取二次通水冷却，通水时间根据测温结果确定。测温曲线表见下图。
鹤山特大桥15号墩墩身冷却管测温曲线图
通过实测数据可知，混凝土内部中心温度与环境温度差值小于20℃，避免了因温差过大所产生的温度应力大于混凝土本身的抗拉强度而造成混凝土的开裂。
8.结束语
本文通过广珠铁路桥墩的施工对大体积混凝土裂缝的控制措施进行了初步的探讨，个人认为只要对大体积混凝土所处的自然环境充分分析，优化混凝土材料及配合比，严格控制浇筑工艺，强化温度控制，同时在施工过程中多观察、多比较、多分析、多总结，结合多种预防处理措施，大体积混凝土的裂缝是完全可以控制和避免的。
参考文献
[1] 叶琳昌、沈义。大体积混凝土施工［M］。北京：中国建筑出版社，1987
[2] 韩素芳主编。混凝土工程病害与修补加固。北京：海洋出版社，1996
[3] 过镇海。钢筋混凝土原理。北京：清华大学出版社，1999
[4] 《客货共线铁路桥涵工程施工技术指南》（TZ203-2008）
关键词墩身大体积 混凝土裂缝 控制技术
中图分类号： TV544+.91 文献标识码： A 文章编号：
1.工程概述
广州至珠海铁路DK85+074.78鹤山特大桥15号墩墩身为实体圆端型桥墩，墩高1025cm，墩身为素混凝土，设计无护面钢筋，墩身上口圆端直径为115cm，直段长度为650cm，坡比为70:1，墩顶尺寸2.3*8.8m，墩底尺寸2.529*9.029m。
2.工程重点
根据以往工程特点，大体积混凝土受水泥水化热、外界气温、混凝土自身收缩等因素影响，容易产生裂缝。尤其本工程地处广东且是夏季施工，外界气温较高，产生裂缝风险更大。
3.墩身总体施工方案
墩身、托盘、顶帽及接触网支架基础一次性浇筑成型，垫石分开施工。墩身模板采用定型钢模板。混凝土浇筑使用混凝土输送泵泵送。
为防止本工程混凝土结构较大且夏季施工而出现混凝土裂缝，本工程主要采用墩身加设防裂钢筋网、预埋冷却管、控制混凝土入模温度等措施组织施工。
4.冷却管及防裂钢筋网设计及施工
4.1墩身横向防裂钢筋网的安设
在墩身两侧平面的中间位置，距离承台顶面0.5m，开始布置φ6.5@150mm，横向宽度6.5米，高度2米的钢筋网。
4.2冷却管、测温元件、数据线的埋设
冷却管采用φ1.5英寸（内径，38.1mm）钢管。冷却管固定采用与墩身拉杆用铁丝固定的方式进行。冷却水管要保证不漏水。纵横间距按附图方式布置。
注意测温元件的预埋，测温元件要埋设准确并且安全，保证测温元件能安全工作。测温元件的布置原则是布置在平面1/4范围内，从中心向空间发散，横纵桥向间距为3m，不足部分按实际设置，并保证在保护层范围有测温元件埋设，从而保证准确测量混凝土内外实际温差。测温元件高度方向上从承台顶面以上1.5m设置第一层，以后每隔3m设置一层，15号墩共设置3层，每层5个点，共15个。
温度巡检仪放置在中间一层测温元件数据线出口旁的临时脚手架平台上，与各层引出的数据线相连。
制作2m3容积的钢板水箱一个，放置在底层冷却水管进出口旁边，各层冷却水管与水泵及水箱相连。为确保降温效果，要确保冷却管内水始终循环，当水箱内水温偏高时，采用更换水箱内水或加冰块方式进行降温。
养护期间混凝土的芯部与表面、表面与环境之间的温差不宜超过20℃。
4.3冷却管、防裂钢筋网设计图
4.3.1平面图（单位：cm）
4.3.2立面图（单位：cm）
4.3.3侧面图（单位：cm）
4.4冷却水管使用及其控制
①、冷却水采用自来水；
②、冷却水管使用前进行压水试验，防止管道漏水、阻水；
③、为确保混凝土内部通水冷却效果，冷却水通水流量应达到32～40L/min，且应控制冷却水流向，使冷却水从混凝土高温区域流向低温区域；
④、为确保混凝土内部冷却均匀，冷却水管进出水温差小于5℃；
⑤、混凝土浇筑到各层冷却水管标高后开始通水，各层混凝土峰值过后，降温速率超过2℃／d时停止通水。为防止上层混凝土澆筑后下层混凝土温度的回升，采取二次通水冷却，通水时间根据测温结果确定。
⑥、控制进出水温度，夏季进水温度不宜超过25℃，可选取地下水或水库深层水，必要时采取加冰块进行降温处理；冬季不应低于10℃，可与冷却水出水混合提高温度。
5.混凝土入模温度控制措施
混凝土浇筑采用混凝土运输车、混凝土泵车及人工配合进行浇筑。严格控制混凝土浇筑速度在2m/h。混凝土振捣严禁碰触预埋冷却管及护面防裂钢筋网，并派专人在墩身模板内部实时监测冷却管、护面防裂钢筋网的位置、间距及牢固性，发现变形、移位，应及时进行调整。墩身混凝土的浇注尽量控制在一天气温较低的时刻（晚上）开始浇注。
5.1温控标准
根据混凝土温度控制的原则，结合本工程的实际情况，制定如下温控标准：混凝土夏季最高浇筑温度≤30℃；混凝土最大水化热温升： C30混凝土≤29℃；最大内表温差：≤20℃；允许混凝土最大降温速率≤2.0℃／d。
5.2具体施工方法
在混凝土浇筑之前，通过测量水泥、粉煤灰、砂、石、水的温度，可以估算浇筑温度。若浇筑温度不在控制要求内，则应采取相应措施。
①、水泥使用前应充分冷却，确保施工时水泥温度≤50℃。
②、搭设遮阳棚，堆高骨料、底层取料、用水喷淋骨料。
③、避免模板和新浇筑混凝土受阳光直射，入模前的模板与钢筋温度以及附近的局部气温不超过40℃。为此，应合理安排工期，尽量采用夜间浇筑。浇筑混凝土前，若模板过热，需采取外部淋水降温措施。
④、当浇筑温度超过30℃，应采用拌和水加冰措施。
⑤、当气温高于入模温度时，应加快运输和入模速度，减少混凝土在运输和浇筑过程中的温度回升。混凝土输送管外用草袋遮阳，并经常洒水。
⑥、混凝土升温阶段，为降低最高温升，应对模板及混凝土表面进行冷却，如洒水降温、避免暴晒等。
6.混凝土养护
混凝土浇注完成后立即将顶面进行覆盖，洒水养生，以降低混凝土表面的温度，养护利用温水，不直接利用地下的井水。当混凝土的强度达到可拆模强度的立即拆模，保证拆模时间不超过3天，拆模时先将部分拉筋解开，先初步放松墩身内部应力，然后再大面积拆除模板。拆模后用塑料薄膜覆盖洒水养生。
混凝土养护期间，应重点加强混凝土的湿度和温度控制，尽量减少表面混凝土的暴露时间，及时对混凝土暴露面进行紧密覆盖，防止表面水分蒸发。
在任意养护期间，若淋于混凝土表面的养护水温度低于混凝土表面温度时，二者间温差不得大于15°C。
混凝土养护包括湿度和温度两个方面。结构表层混凝土的抗裂性和耐久性在很大程度上取决于施工养护过程中的温度和湿度养护。因为水泥只有水化到一定程度才能形成有利于混凝土强度和耐久性的微结构。湿养护时间应视混凝土材料的不同组成和具体环境条件而定。对于低水胶比又掺用掺和料的混凝土，潮湿养护尤其重要。
7.方案实施成果
鹤山特大桥15#墩于2009年5月21日早上8:45开始浇筑混凝土，13:02浇筑完C35混凝土，16:30浇筑完C30混凝土，总共浇筑167.5m3，共计用时7小时45分。
混凝土浇筑到各层冷却水管标高后开始通水，各层混凝土峰值过后，降温速率小于2℃／d时停止通水。为防止上层混凝土浇筑后下层混凝土温度的回升，采取二次通水冷却，通水时间根据测温结果确定。测温曲线表见下图。
鹤山特大桥15号墩墩身冷却管测温曲线图
通过实测数据可知，混凝土内部中心温度与环境温度差值小于20℃，避免了因温差过大所产生的温度应力大于混凝土本身的抗拉强度而造成混凝土的开裂。
8.结束语
本文通过广珠铁路桥墩的施工对大体积混凝土裂缝的控制措施进行了初步的探讨，个人认为只要对大体积混凝土所处的自然环境充分分析，优化混凝土材料及配合比，严格控制浇筑工艺，强化温度控制，同时在施工过程中多观察、多比较、多分析、多总结，结合多种预防处理措施，大体积混凝土的裂缝是完全可以控制和避免的。
参考文献
[1] 叶琳昌、沈义。大体积混凝土施工［M］。北京：中国建筑出版社，1987
[2] 韩素芳主编。混凝土工程病害与修补加固。北京：海洋出版社，1996
[3] 过镇海。钢筋混凝土原理。北京：清华大学出版社，1999
[4] 《客货共线铁路桥涵工程施工技术指南》（TZ203-2008）