新拌混凝土的泌水》（刘加平，慕 儒，冉千平，黄允宝）
摘要：本文系统分析了新拌混凝土泌水的机理、泌水对混凝土性能的影响、影响新拌混凝土泌水的因素，总结提出了解决新拌混凝土泌水的措施方法。
新拌混凝土的性能主要包括和易性、坍落度损失、含气量、泌水率等。如果混凝土的配合比设计合理，原材料合格，则和易性（除保水性外）、坍落度损失、含气量等都可以通过混凝土外加剂进行调整，而泌水率则没有可以进行直接调整的方法。长期以来，新拌混凝土的泌水一直是一个难题，原因在于泌水受到很多因素的影响，但是没有哪个因素能起关键作用，不能通过该因素直接解决泌水问题。
1．泌水的机理
混凝土由水、胶凝材料、细骨料、粗骨料、外加剂等拌合硬化而成，质量好新拌混凝土应该是所有组分及气泡分布均匀稳定。产生不均匀的情况有三种，一是骨料沉底、浆体上浮，二是浆体沉底、骨料上浮，这两种情况即经常遇到的混凝土离析，三是泌水即水分上浮逸出。产生不均匀的直接原因是各组分密度不同导致沉降或上浮。前两种情况直接导致混凝土的宏观不均匀性。泌水后的混凝土在宏观上仍然是均匀的，但是会导致混凝土上表面不均匀和内部局部不均匀。
根据水分在混凝土中的存在状态，新拌混凝土中的水分可以划分为结合水、润湿水与自由水*。水泥中反应速度快的部分在加水以后可能会发生水化反应，消耗部分水，这部分水定义为新拌混凝土中的结合水，这部分水不能被邻近部位的水分置换，也无法逸出拌和物；水遇到干燥状态的胶凝材料、骨料等以后，胶凝材料和骨料表面会吸附一定量的水，使干燥的材料湿润，这部分水受到固体材料表面的吸附，不能逸出拌和物，但是可以被邻近部位的水分置换，定义这部分水为润湿水；新拌混凝土中其余的水分为自由水，在新拌混凝土中起润滑的作用，混凝土坍落度在很大程度上取决于自由水量的多少和其润滑效果，这部分水与固体材料的联系较少，可以逸出混凝土，所有原材料中水的密度最小，逸出以后上浮，形成泌水，这部分水也称为可泌水分。
水分要从混凝土内部泌出到表面，需要经过较长的距离，犹如经过弯弯曲曲的微细水管，最后到达表面。如果各种颗粒级配好，堆积密实，孔隙微细，则水分泌出需要经过的距离很长，则会使泌水量减小。或者如果水分泌出的通道被阻断，泌水量也会减小。
2．泌水对混凝土性能的影响
泌水对混凝土性能影响认识已经比较清楚，但也有工程人员对此尚有误解，如有人认为泌水以后混凝土中的实际水量下降，水灰比会有所降低，会使混凝土强度提高，对混凝土有益。显然这种认识是不正确的，泌水以后会使混凝土不均匀，并且泌水本身在混凝土中是不均匀的，肯定对混凝土是不利的。泌水部位的混凝土中会产生缺陷，泌水部位水灰比下降的同时，在该部位留下缺陷，导致该部位强度降低而不是增加。
另一方面，试验测试得到混凝土强度取决于测试试件的最薄弱部位，泌水以后即使混凝土水灰比降低也是局部的，混凝土中还是存在水灰比不变甚至由于泌水而使水灰比增加的部位，这部分强度的下降会导致混凝土整体强度降低。所以，泌水并不能使混凝土强度提高。
其实，泌水对混凝土强度的影响很有限，而对混凝土耐久性的影响至关重要。从泌水的机理可知，水分从混凝土内部泌出到表面以后，在混凝土中形成了从内到外的通道。这些通道首先降低混凝土的抗渗透能力，虽然这些通道很难直接或通过仪器观察到，但对于混凝土的抗渗透性能影响很大，这一点对于有抗渗透性能要求的混凝土，如水工混凝土、海工混凝土工程等非常重要。其次，泌水对混凝土的抗腐蚀能力、抗冻性能影响很大，原因同样与泌水以后留下的通道有关，腐蚀性介质通过泌水通道很容易进入混凝土内部，到达钢筋表面产生钢筋锈蚀，或者直接与水化产物发生腐蚀反应；同样通过泌水通道使得混凝土内部很容易达到水饱和状态，高度饱和的混凝土在冻融循环作用下劣化的速度很快，产生冻融破坏。
3．影响混凝土泌水的因素
混凝土的泌水几乎与混凝土生产的所有环节有关，如胶凝材料、配合比、含气量、外加剂、振捣过程等。
3.1胶凝材料对混凝土泌水的影响
胶凝材料影响混凝土泌水主要与其反应活性、细度、颗粒形貌等有关。胶凝材料细度越高，比表面积越大，则湿润胶凝材料表面所需的水量越多，即润湿水量较多；同时如果胶凝材料较细，其反应活性增加，初期反应所需要的结合水也会增加。这两部分水的增加会使可以逸出形成泌水的自由水量减少，从而对降低泌水有利。另外，较细的胶凝材料会细化混凝土中的孔隙，降低孔隙连通性，导致泌水通道数量减少和泌水通道距离增大，使得泌水量减少。
胶凝材料形貌不同，其比表面积也不同，所以需要的润湿水不同，最终影响混凝土的泌水。
3.2粉煤灰对泌水的影响
粉煤灰对混凝土泌水的影响具有两面性。掺加粉煤灰减少混凝土泌水可以从三个方面理解：一是粉煤灰的颗粒小于水泥颗粒，比表面积较水泥大很多，因此对水分的吸附作用加强，因而可泌自由水减少；二是粉煤灰颗粒细小，混凝土中固相堆积密实度提高，混凝土中的孔隙细化，泌水通道减小，通道距离增加，也阻碍了水分泌出；三是粉煤灰的密度较小，相对于水泥颗粒而言，不易产生浆体沉降离析，拌和物经时均匀性较好，有利于减少泌水。当然，粉煤灰对改善泌水的有利作用是在粉煤灰品质较好的前提下。如果粉煤灰品质较差，需水量增大，会使混凝土中可泌水量增大。掺加混凝土使混凝土泌水增加的原因有：一是粉煤灰的反应活性远低于水泥，会使混凝土中的结合水量显著减少，导致可泌水分增加；二是粉煤灰颗粒的形貌一般是球形玻璃体，这种形貌不利于吸附混凝土的水分，也可能使混凝土中的可泌水分增加，当然这种形貌对于改善混凝土和易性非常有利。粉煤灰对新拌混凝土泌水的影响取决于具体的粉煤灰品质。
3.3配合比对混凝土泌水的影响
影响混凝土泌水的配合比因素主要有胶凝材料用量和砂率。胶凝材料用量增加或者砂率增加，会使拌和物颗粒的总比表面积增加，润湿水分量增加，使可泌水量减少。同时，细颗粒用量增加，会使泌水通道长度增加，对减小混凝土泌水有利。胶凝材料用量增加，会使混凝土的粘聚性增加、保水性改善，对减少泌水有利。混凝土中的单位用水量与泌水有直接的关系，如果其他材料比例关系保持不变，用水量增加，会使新拌混凝土中的可泌自由水量增加，泌水增大。
3.4含气量对泌水的影响
含气量对新拌混凝土泌水有显著影响。新拌混凝土中的气泡由水分包裹形成，如果气泡能稳定存在，则包裹该气泡的水分被固定在气泡周围。如果气泡很细小、数量足够多，则有相当多量的水分被固定，可泌的水分大大减少，使泌水率显著降低。同时，如果泌水通道中有气泡存在，气泡犹如一个塞子，可以阻断通道，使自由水分不能泌出。即使不能完全阻断通道，也使通道有效面积显著降低，导致泌水量减少。图1的试验数据也证明了新拌混凝土含气量对泌水的影响。
图1 新拌混凝土含气量与泌水的关系
可见，含气量对泌水的影响非常重要，当然必须使用优质引气剂，混凝土中的气泡能稳定存在，而且气泡足够细小。众所周知，由于气泡的润滑作用可以有效减小颗粒间的摩擦阻力，引气同时改善混凝土的和易性。
3.5减水剂对泌水的影响
根据减水剂的作用机理，极性分子吸附在水泥颗粒周围，使得颗粒之间相互排斥，减少絮凝作用，释放被水泥颗粒包裹的水分，同时使水泥颗粒表面的吸附水层变薄，所需的润湿水量大大减少。以此机理，减水剂会使新拌混凝土中的可泌自由水量增加，使泌水增大。但是另一方面，由于减水剂的减水作用，同样坍落度的混凝土所需的拌和水量大大减水，使混凝土中的可泌自由水量减水。最终的泌水情况取决于哪种作用起主导作用。
外加剂与水泥的适应性也影响混凝土的泌水，关于适应性机理，目前还没有公认的研究成果。
3.6施工对混凝土泌水的影响
施工过程中影响混凝土泌水的主要因素是振捣，振捣过程中，混凝土拌和物处于液化状态，此时其中的自由水在压力作用下，很容易在拌和物中形成通道泌出。另外，如果是泵送混凝土，泵送过程中的压力作用会使混凝土中气泡受到破坏，导致泌水增大。
4．解决混凝土泌水的途径
根据混凝土泌水的原理和各因素影响泌水的机理，解决混凝土泌水主要方法有以下几种。
混凝土配合比方面，适当增加胶凝材料用量，适当提高混凝土的砂率，在不满足其他性能的前提下，使混凝土适量引气。在保证施工性能的前提下，尽量减少单位用水量。
原材料方面，选用较细的胶凝材料和高品质的引气剂。
减水剂方面，选用泌水较小的减水剂。如果配合比固定，在满足标准和使用要求的情况下，选用减水率合适的减水剂掺量，避免减水率过高造成泌水。
施工方面，严格控制混凝土振捣时间，避免过振。另外，对于新拌混凝土的性能控制，选取适当的控制点，使得控制有利于减小混凝土泌水。假如要控制最大含气量，控制点可选在入仓口，将混凝土输送过程中含气量损失对泌水的影响降到最低。
5．通过外加剂改善混凝土的泌水
混凝土外加剂（减水剂）一般是有机高分子物质。有机高分子的分子量、或者分子链长度直接影响其性能。如果减水剂的分子量较大、分子链较长，会使混凝土的泌水减少，但是同时减水剂的减水率较低；如果分子量较小、分子链较短，则使减水率增加，同时使混凝土的泌水率增大。有些减水剂在主分子链上存在支链，无论主链支链，较长时会使混凝土泌水减水，但减水率也相应降低，如果主链短而支链长，则会使泌水减少的同时，对减水率影响不大。一般情况下，减水剂不是由单一分子量的分子组成，而是各种分子量的分子混合组成。在既要减少泌水又要保证减水率的情况下，需要优化减水剂的分子量级配，使得小分子和大分子物质达到最佳搭配关系。
目前的混凝土外加剂一般是复合型外加剂，生产一般分为两个过程，即合成过程和复配过程，合成过程中的改进如上所述，主要是优化有机高分子减水剂的分子量级配。复配过程中，可以复合对改善泌水有利的组份，如适量的引气剂或其他能减水泌水的物质。
6．小结
由于缺乏直接的减少混凝土泌水的方法，解决混凝土的泌水必须从各个环节共同改进，使得各因素的作用得到综合发挥，才能使新拌混凝土的泌水得到彻底解决。
对混凝土施工的几点意见
混凝土质量的好坏，既对结构物的安全，也对结构物的造价有很大影响，因此在施工中我们必须对混凝土的施工质量有足够的重视。
1.混凝土强度及主要影响因素。
混凝土质量的主要指标之一是抗压强度，从混凝土强度表达式不难看出，混凝土抗压强度与混凝土用水泥的强度成正比，按公式计算，当水灰比相等时，高强度等级水泥比低强度等级水泥配制出的混凝土抗压强
度高许多。另外，水灰比也与混凝土强度成正比，因此，当水灰比不变时，企图用增加水泥用量来提高温凝土强度是错误的，此时只能增大混凝土和易性，增大混凝土的收缩和变形。
综上所述，影响混凝土抗压强度的主要因素是水泥强度和水灰比，要控制好混凝土质量，最重要的是控制好水泥和混凝土的水灰比两个主要环节。此外，影响混凝土强度还有其它不可忽视的因素。
粗骨料对混凝土强度也有一定影响，当石质强度相等时，碎石表面比卵石表面粗糙，它与水泥砂浆的粘结性比卵石强，当水灰比相等或配合比相同时，两种材料配制的混凝土，碎石的混凝土强度比卵石强。因此我们一般对混凝土的粗骨料控制在3.2cm左右， 细骨料品种对混凝土强度影响程度比粗骨料小，所以混凝土公式内没有反映砂种柔效，但砂的质量对混凝土质量也有一定的影响。因此，砂石质量必须符合混凝土各标号用砂石质量标准的要求。由于施工现场砂石质量变化相对较大，因此现场施工人员必须保证砂石的质量要求，并根据现场砂含水率及时调整水灰比，以保证混凝土配合比，不能把实验配比与施工配比混为一谈。混凝土强度只有在温度、湿度条件下才能保证正常发展，应按施工规范的规定予以养护、气温高低对混凝土强度发展有一定的影响。冬季要保温防冻害，夏季要防暴晒脱水。现冬季施工一般采取综合蓄热法及蒸养法。
2.混凝土标号与混凝土平均强度及其标准差的关系。
混凝土标号是根据混凝土标准强度总体分布的平均值减去1.645倍标准值确定的。这样可以保证混凝土确定均有95%的保证率，低于该标准值的概率不大于5%，充分保证了建筑物的安全，从此推定，抽样检查的几组试件的混凝土平均确定一定大于等于混凝土设计等级，其值大小取决于施工质量水平，即取决于大小。通过公式计算可以看出，施工人员不但要使混凝土平均确定大于混凝土标号，更重要的是千方百计的减少混凝土确定的变异性，即要尽量使混凝土标准差降到较低值，这样，既保证了工程质量，也降低了工程造价。
3.混凝土质量控制的关键环节
混凝土质量控制包含两个基本内容：
（1）使混凝土达到设计要求的质量标准。
（2）在满足设计要求的质量指标前提下尽量降低成本，这两条要求实际上是尽量降低泥凝土的标准差。混凝土的强度有一定离散性，这是客观的，但通过科学管理可以控制其达到最小值，因此混凝土标准差能反映施工单位的实际管理水平，管理水平越高，标准差越小。
可以说，混凝土质量控制实质上是标准差的控制。实际上控制标准差应从以下几个方面入手。
（1）设计合理的混凝土配合比。合理的混凝土配合比由实验室通过实验确定，除满足强度、耐久性要求和节约原材料外，应该具有施工要求的和易性。因此要实验室设计合理的配比，必须提供合格的水泥、砂、
石。水泥控制强度，砂控制细度、含水率、含泥量等，石控制含水率及含泥量等。只有材料达到合格要求，才能做出合理的混凝土配合比，才能使施工得以正常合理的进行， 达到设计和验收标准。
（2）正确按设计配合比施工。按施工配合比施工，首先要及时测定砂、石含水率，将设计配合比换算为施工配合比。其次，要用重量比，不要用体积比，最后，要及时检查原材料是否与设计用原材料相符，这要求供方提供两份同样材料，一份提供给实验室，一份给工地，工地收料人员应按样本收料，如来料与样本不符，应马上向上级汇报，及时更改配合比（材料不合格不收料除外）。
（3） 加强原材料管理。混凝土材料的变异将影响混凝土强度。因此收料人员应严把质量关，不充许不合格品进场，另外与原材料不符的要及时汇报，采取相应措施，以保证混凝土质量。
（4）进行混凝土强度的测定，我们以28天强度为准， 为施工简便和质量保证，我们一般做7天试块等，以对混凝土强度尽量根据其龄期测定其发展，以明确确定其质量。
综上所述，应从各个方面控制混凝土质量，以确保工程质量，进而保证企业的信誉和长期的发展。
裂缝专题
几种砼裂缝处理工艺在小浪底工程中的应用
[摘 要]简要介绍了小浪底工程地下洞室衬砌砼裂缝漏水处理的几种工艺及比较典型的施工器材配置。
[关键词]伸缩缝；温度裂缝；化学灌浆；超细水泥灌浆；灌浆器材；小浪底工程
小浪底水利枢纽工程泄洪系统由导流洞、排沙洞等诸多洞室组成，每条洞平均1000m左右，最大埋深150m，砼衬砌厚度从0．8～3．0m不等。由于黄河水含沙量大，为满足洞身段抗蚀、抗冲刷的要求，泄洪系统大部分部位均采用了R28＝70MPa的高强度硅粉混凝土。由于硅粉的加入，混凝土的抗冲刷能力明显提高，但其抗拉与抗裂能力并不能得到很好的改善，反而增加了混凝土的脆性，并且由于混凝土抗压强度高，拌和物中的水泥用量增加，导致混凝土的水化热温升提高，体积变形增加，产生了很多温度裂缝，这些温度裂缝和部分伸缩缝、施工缝在高速水流的冲蚀和地下水压力的双重作用下发生渗漏现象，需按规范要求进行处理。由于小浪底工程的建设由众多国际知名承包商和国内工程局共同承担，这一特点给砼裂缝渗水处理也带来了“国际化”的色彩，使用的材料、设备、工器具不尽相同，处理工艺各有特点。
l 伸缩缝漏水处理
1.1 伸缩缝结构
小浪底工程地下洞室衬砌砼一般6～12m设置一道伸缩缝，由于衬砌厚度较大(特殊部位除外)，缝内设两道止水片。缝宽最大处超过3mm。漏水原因都是因为止水片破损和止水片周围砼缺陷造成的。
1.2 伸缩缝漏水处理工艺
1.2.1 嵌填止水条法
某导流洞部分漏水环向伸缩缝采取了缝面开槽嵌填遇水膨胀橡胶止水材料的工艺，做法为沿环向缝面切割宽5cm、深10cm的方型槽，槽内嵌填5*5cm遇水膨胀橡胶条，表面用c80水泥砂浆进行封闭。橡胶条遇水横向膨胀，达到止水目的。施工完成后，该洞室经过较低水位简短泄流后发现相当部位的c80水泥砂浆嵌填体脱落，止水胶条失效。
其实，嵌填止水条法处理伸缩缝漏水是比较通行的一种做法，只要外部条件符合，保证各工序施工质量，其止水效果是很理想的，而且工艺过程和使用的工器具相对简单。但本次处理在以下几个方面有欠考虑：(1)该法一般选在迎水面处理，而该洞在处理时缝面有较高压力地下水渗出；(2)塑性嵌填体要防止三面粘结，否则缝的伸缩变形会在密封材料内引起多向应力，拉开密封材料；(3)表面封闭材料和老砼没有足够的粘结强度以适应嵌填体膨胀压力和高速水流冲刷。
1.2.2 化学灌浆法
2#3#导流洞环向伸缩缝漏水处理采用了化学灌浆的方法，做法为首先在缝一侧钻斜孔于两道止水片之间过缝，并利用钻孔排水，然后用快硬材料封闭缝面止浆，最后逐孔灌浆。用到的灌浆材料有国内生产的LW与HW混合浆材、YN聚氨酯堵漏剂．和国外生产的TACSS等，这些灌浆材料一般都属于水活性弹性灌浆材料，有如下共性：
(1)与水(或潮气)反应能形成有弹性的凝胶；
(2)单组分，使用较方便；
(3)凝胶反应过程中产生CO：气体，从而进一步推动浆材向内渗透。
实践证明，这些材料都适合灌伸缩缝，普遍都达到了较好的效果。在灌浆设备方面，也用到了较多类型的化灌泵，有手动隔膜泵、手动柱塞泵、气动泵、电动隔膜泵等，使用这些泵的灌浆效果没有明显的优劣，但使用者总结出以下差异：(1)手动泵轻便、灵巧，不受施工现场电、气动力影响，便于灌浆控制，相对节约浆材。缺点是当吸浆量或要求的灌浆压力较大时劳动强度大：(2)气动泵工作稳定，但稍显笨重，需配备空压机；(3)电动泵一般都用国外进口的，如WAGNER、TAIVER等，优点是较轻便，压力稳定，适合较长时间灌浆，缺点是对施工现场电源质量要求高，需配备稳压设备。
2 温度裂缝或施工缝处理
这类裂缝的处理按所灌材料可分两类，第一类是超细水泥灌浆，第二类是化学灌浆。
2.1 超细水泥灌浆
2.1.1 灌前缝面处理
灌前缝面处理的内容包括缝面清洁、粘61占灌浆咀、封缝。灌浆咀是一种底座为30mm*30mm的硬质塑料灌浆咀，最大耐压1．0MPa，卡口式连接。沿缝每隔30cm贴一个，粘贴时注意进浆孔对准裂缝。粘贴灌浆咀和封缝用Sikadur731材料。Sikadur731是一种灰白色双组分环氧类粘结剂，为使涂刷时保证厚度且不流淌，厂家预先添加了合适的填料。使用时只须将A、B两组分按一定比例混合且搅拌均匀即可用抹刀直接刮抹在缝面。Sikadur731性能见表l。
表1 Sikadur731各项力学性能
材料名称
相对密度
粘接强度
(MPa)
抗压强度
(MPa)
粘接强度
(MPa)
固化时间(h)
组分A+B
1.65
3.0
57.0
13.0
大于2h
2.1.2 超细水泥性能
按要求，宽度大于0．5mm的无渗水缝先用超细水泥灌浆。使用的名为SikaMikrodurR—U超细水泥细度指标为最大颗粒d16000cm²/g，可填充宽度大于0．2mm的裂缝。配置浆液使用的水灰比为0．55～0．65，为提高浆液的流动性，掺加了名为Sika Intraplast HE 50减水剂，掺量为1%～2%。其结石28天抗压强度约为60Mpa。
2.1.3 灌浆器材及工艺流程
因裂缝分布范围广，为便于移动，提高效率，整套器材的配置体现轻便灵活的特点。超细水泥灌浆所用的灌浆器材见表2：
序号
名称
规 格
备 注
1
塑料制浆桶
容积201
总重约0.7kg
2
搅拌器
功率0.6kW
附带可伸缩式三角架，总重约2.0kg
3
电动轮压式灌浆泵
功率1.0kw
重1.0kg
4
灌浆管
外径l0mm
软胶管，抗疲劳，耐压0.8MPa
5
限压储浆囊
容积l00ml
限压0.3MPa
6
柴油发电机
功率2kw
附带小推车，重约25kg
(1)制浆桶与搅拌器：用于拌制超细水泥浆液。首先将称量好的水与减水剂混合，然后按规定的水灰比加入水泥，启动搅拌器高速搅拌5min即制成水泥浆液。
(2)电动轮压式灌浆泵：利用滚轮在软胶管上向一个方向不断地碾压使管中的浆液获得流动的动力。该泵依靠转速来调节流量，最大灌浆压力取决于电机转动力矩和胶管的强度。该泵在工作过程中浆液始终在一个连续密闭的管路中流动，和泵不发生直接接触，减少了浪费，降低了污染。
(3)限压储浆囊：是一种具有弹性膨胀功能的储浆容器，当灌浆流量大于裂缝的吸浆率时，安装在灌浆咀上的储浆囊膨胀，直至撑圆储浆囊外套的容积限制纸筒，此时泵停止运转，逆止阀阻止储浆囊中的浆液回流，浆液因储浆囊的收缩获得0．3MPa的压力向缝中扩散。当储浆囊体积收缩变小后，启动灌浆泵，储浆囊再次膨胀，如此循环，直至储浆囊不在收缩，该孔即达结束标准。
超细水泥灌浆工艺流程为：原材料称量→搅拌斗连接灌浆管路→第一遍灌浆至储浆囊满→补灌→结束。管路连接方式见超细水泥灌浆示意图。
2．2 化学灌浆
对于砼微细裂缝和经超细水泥灌浆后渗水未完全消除的裂缝采用化学灌浆。化灌材料分不同区域主要使用了香港Sika公司生产的Sikadur752材料、德国CarborTech公司生产的CarborPur材料以及国内施工单位熟习的以糠醛丙酮为稀释体系的EFA低粘度环氧浆材。实践证明，这些材料和相应的灌浆工艺都取得了较好的灌浆效果。
2.2.1 Sikadur752材料
Sikadur752是环氧类双组分灌浆材料，具有强度高、不可燃、不受潮湿环境影响的特点，主要性能指标见表3。
表3 Sikadur752主要性能指标
材料名称
粘度(MPa．s)
粘结强度(MPa)
抗压强度(MPa)
相对密度
sikadur752A+B
180
3.0
64.0
1.08
2.2.2 CarborPur材料
德国产CarborPur材料是一种主要用于渗水裂缝处理的灌浆材料，具有高渗透性、低粘度、快速凝固、膨胀性的特点。主要性能指标见表4。
表4 Carborpur材料主要性能指标
材料名称
凝结时间
膨胀系数
抗压强度(MPa)
粘结强度(MPa)
CarborPurAd+B
50
1~10
80.0
2.0
2.2.3 灌浆工艺
小浪底部分砼裂缝化学灌浆工艺有别于国内通行处理方法。众所周知，砼裂缝化学灌浆通行的工艺流程为：钻孔(骑缝孔或斜孔)呻洗孔→安装灌浆塞→封缝→通气试漏→灌浆，其结束标准一般为：在规定的压力下，持续一定时间不吸浆或吸浆量小于某值，另外还强调封缝的重要性，认为砼裂缝化学灌浆处理必须进行表面嵌缝，即沿裂缝凿V型槽进行表面嵌缝处理，以防压力灌浆时浆液流失，保证裂缝中浆液充填饱满，嵌缝材料一般用环氧胶泥(或砂浆)。而小浪底部分砼裂缝在处理时取消了凿槽封缝的工序，将工序简化为：钻孔(斜孔、孔较深) →洗孔→安装灌浆塞→灌浆，相应结束标准为：在规定的压力下浆液由斜孔灌进，自缝面溢出即可结束。该法认为，砼微细裂缝或用超细水泥灌过的裂缝连通性较差，为使浆液在裂缝中充填饱满，与其凿槽封缝不如多次布孔。至于浆液流失问题，实际上砼微细裂缝实现浆液“由斜孔灌进，自缝面溢出”很不容易，一般需较高压力较长时间灌注才能实现，不存在浆液大量流失问题。取消了凿槽封缝给施工带来的便利是显而易见的，比如减少了对原状砼的破坏、浆液由“斜孔灌进，自缝面溢出”这种结束标准便于现场操作等等。
3 结 语
(1)小浪底工程地下洞室衬砌砼伸缩缝漏水处理实践证明，背水面处理伸缩缝漏水时，化学灌浆法效果优于嵌填止水条法。
(2)轮压式灌浆泵结合限压储浆囊形成的超细水泥灌浆体系轻便灵活，该工艺在处理一般砼温度裂缝方面效率和效果俱佳。
(3)用化学灌浆法处理微细砼裂缝时，可用的浆材种类较多，只要工艺恰当，都能达到较好的处理效果。
(4)先进、合理的设备、器材配置是保证砼裂缝处理效果的必要条件。
钢筋混凝土现浇板的裂缝，是目前建筑工程中比较常见的质量通病之一。现就我公司在几十年施工中积累的经验，从设计、材料、施工等方面谈谈现浇板裂缝的成因及防治措施。
1 设计方面 现浇楼板裂缝常发生在房屋四周的阳角处，即在楼板的分离式配筋负筋、角部放射筋末端或外侧发生45。的楼面斜角裂缝。其主要原因是由于混凝土凝固后收缩及温差引起的伸缩的共同作用结果。由于现行设计规范偏向从强度方面考虑，未充分考虑到混凝土收缩和温差的影响，配筋率也偏小。因此房屋边角处因受墙体及横梁等约束而限制了楼板在平面内的变形时，在楼板边角配筋不足处首先开裂，继而产生45。的斜角裂缝。这些裂缝虽然对结构的安全不构成威胁，但是带来了渗漏弊病。 建议业主及设计单位在易产生裂缝的薄弱部位增加配筋量，采用弯起式配筋或通长布置负筋，并适当加密。这样，基本避免了现浇楼板的裂缝。
2 材料方面 控制混凝土质量的源头是把好混凝土原材料的质量关。首先，选用级配良好的石子、含泥量低的中粗砂和正规厂家生产的水泥；其次，在现浇楼板的混凝土中掺加一定量高质量外掺剂，以减少混凝土收缩量；再次，根据在与商品混凝土供应商签订订购合同时，应明确混凝土的性能、品质要求。另外，在浇筑时应检测每车混凝土的坍落度，以防止由于搅拌车运输过程中出现的分层离析而影响混凝土质量。 3 施工方面 楼面裂缝除阳角45。斜裂缝外，其他较常见的还有预埋线管及线管集散处、施工中周转材料的临时集中点和较频繁的装卸料堆放区域、斜坡现浇板等。在施工中我们采取了以下技术措施：
3．1 有效保护楼面裂缝上层配筋网片 为保证钢筋防锈及控制正截面受拉区混凝土的裂缝，对钢筋要求有适当厚度的保护层。一般讲，楼面下层的钢筋网因有混凝土垫块及模板的支撑，故保护层比较容易控制，但当垫块间距较大时，钢筋网的保护层就无法保障，所以纵横向的垫块间距应限制在lm左右。 楼面双层双向钢筋(包括分离式配置的负弯矩短筋)必须设置钢筋小撑马，其纵横向间距不应大于700mm，特别是对于细小钢筋，小撑马的间距应控制在600ram以内。 钢筋离楼层楼板高度较大时，其板底钢筋绑扎后，线管预埋和模板封镶收头应及时跟上施工，并尽量一次完成；在楼梯、通道等频繁通行处，应搭设临时通道，以便施工人员通行；操作人员应充分重视保护板面上层负筋，行走时应沿钢筋小撑马点通行，不得随便踩踏中间架空部位钢筋；浇筑前和浇筑中，应安排钢筋工整修，特别是四周阳角处、预埋线管处等重点部位，对裂缝易发生部位和负弯矩筋受力最大区域，在浇筑混凝土时应铺设临时跳板，尽量避免上层钢筋再次受到踩踏变形。
3．2 预埋线管处裂缝的防治 预埋线管特别是多根线管的集散处，由于混凝土截面受到较大削弱，便容易产生裂缝，特别是当预埋线管的直径较大且敷设走向又不重合于受拉方向时，楼面很容易产生裂缝。因此
对于较粗的线管或多根线管的集散处，应通过增设垂直于线管的短钢筋网片来加强。建议增设的抗裂短筋采用巾6～巾8，间距为150mm，两端的锚固长度不小于300ram。 线管在敷设时应尽量避免立体交叉穿越，交叉布线处可采用线盒，同时在多根线管的集散处宜采用放射形分布，尽量避免紧密平行排列，以保证线管底部的混凝土振捣密实。当线管数量众多，使集散口的混凝土截面大量削弱时，宜按预留孑L洞的结构要求在四周增设上下各2①12的井字形抗裂构造钢筋。
3．3 吊卸区域楼面的裂缝防治 近年来，工程的工期要求一般较紧，所以常常为抢工期而忽视了质量。当楼板混凝土浇筑后养护不足24时，便忙着进行钢筋绑扎、材料吊运等，容易因强度不足便受材料吊卸冲击振动荷载的作用而造成不规则的受力裂缝，并且这些裂缝一旦形成，就难于闭合，形成永久性裂缝。 为防止这种裂缝的发生，在楼面层浇筑完后，其养护期一般不应小于24时；模板安装时，吊运(或传递)上来的材料应尽量分散就位，不得集中堆放，以减少楼面荷重；对必须要大开间面积材料吊卸堆放时，对堆放区域的脚手架必须加密，以保证模板支撑架的刚度，并在该区域的新筑混凝土面上铺设旧木模加以保护；加强混凝土的保湿养护，这对其强度的增长和各类性能的提高十分重要。
3．4 斜坡式结构现浇板的裂缝防治 浇筑斜坡式混凝土结构的板面，由于自重作用使拌和物中各组分产生垂直力和水平下滑力，从而使混凝土中拌和物各种组分不均匀分布，使斜坡结构板上部粗骨料偏少、下部偏多。粗骨料少的部分在混凝土凝固时因水泥收缩而产生裂纹。这一类型的裂缝在火电工程施工中经常遇到，如：电厂输煤栈桥地下隧道工程，其顶板为斜坡式结构，板面与水平面夹角为15。，板厚为0．828m，宽9．Om，水平投影长度为33．147m，混凝土设计强度为C25，混凝土浇筑采用泵送。工程在施工完后，发现顶部表面局部出现深浅、宽窄不一的裂缝，最深者用细铁丝量测达9mm以上，走向呈波浪状、直线状，裂缝最长者达280mm。针对这类裂缝的产生原因，我们采取了以下防治措施：
3．4．1 针对斜坡结构形式和特点，编制详细的施工措施。并向施工人员进行技术交底。
3．4．2 选择优质原材料，并严格控制粗骨料的片状含量和砂、石的含泥量，拒绝使用不合格材料。
3．4．3 正确设计和选用混凝土配合比。使用泵送混凝土时，在满足可泵性的前提下，应严格控制拌和物坍落度和砂率。若坍落度过大，砂率过高，会使混凝土中拌和物流动性增强和加速粗骨料的不均匀滑动及分布。
3．4．4 谨慎使用外加剂，并严格控制拌和物搅拌时问。
3．4．5 注意混凝土浇注顺序和一次浇筑量；混凝土应从斜坡结构底部局部沿斜坡方向向上缓慢浇筑，每次浇筑长度和下料数量应严格控制。振捣时由专人执棒，遵守操作规程，避免过振。
3．4．6 做好混凝土养护工作，涂养护液或覆盖塑料薄膜上铺草袋养护。初期应每2时洒1次水。养护时间不少于7日。
4 裂缝的弥补处理 由于各种原因，在采取上述措施后，仍可能出现少量的楼面裂缝。对这些裂缝，若住宅楼地面上部粉刷找平层较厚的，可通过在找平层中增设钢丝网、钢板网或抗裂短筋进行加强。但对板底因粉刷层较薄且又无吊顶遮盖的，可委托专业加固单位采用复合增加纤维等材料对裂缝进行处理，这样既能起到良好的抗裂补强作用，又不影响粉刷和装饰效果。
总之，只要对上述环节认真抓到位，就可以避免裂缝的产生。
一、大体积混凝土结构裂缝的一般概念 混凝土结构在建设和使用过程中出现不同程度、不同形式的裂缝，这是一个相当普遍的现象。大体积混凝土结构出现裂缝更普遍。在全国调查的高层建筑地下结构中，底板出现裂缝的现象占调查总数的20％左右，地下室的外墙混凝土出现裂缝的现象占调查总数的80％左右。所以，混凝土结构的裂缝是建筑工程长期困扰的一个技术难题，一直未能很好地解决。 国内外工程技术界都认为，规定钢筋混凝土结构的最大裂缝宽度主要是为了保证钢筋不产生锈蚀。各同的规范中有关允许最大裂缝宽度的规定虽小完全一致，但基本相同。如在正常的空气环境中裂缝允许宽度为0．3～0．4mm；在轻微腐蚀介质中，裂缝允许宽度为0．2～0．3mm；在严重腐蚀介质中，裂缝允许宽度为0．1～0．2mm。但对建筑物的抗裂要求过严，必将付出L!大的经济代价。科学的要求是将其有害程度控制在允许范围之内。 根据国内外的调查资料，工程实践中结构物的裂缝原因，属于由变形变化(温度、湿度、地基变形)引起的约占80％以上，属于荷载引起的约占20％左右。在大体积混凝土工程施上中，由于水泥水化热引起混凝土浇筑内部温度和温度应力剧烈变化，从而导致混凝土发生裂缝。因此，控制混凝土浇筑块体因水化热引起的温升、混凝土浇筑块体的内外温差及降温速度，防止混凝土出现有害的温度裂缝(包括混凝土收缩)是其施工技术的关键问题。我国的工程技术人员存科学实验的基础』：，以防为主，采用了温控施工技术，在大体积混凝土结构的设计、混凝土材料的选择、配合比没讣、拌制、运输、浇筑、保温养护及施工过程中混凝土浇筑内部温度和温度应力的监测等环节，采取了一系列的技术措施，成功地完成了我国许多钢铁企业和1二业民用建筑、高层建筑的大体积混凝土工程的施工，取得lr丰富的施工经验。
二、裂缝控制的设计措施
1．大体积混凝土的强度等级宜在C20～C35范围内选用，利用后期强度R60。随着高层和超高层建筑物不断出现，大体积混凝土的强度等级日趋增高，出现CA-0～C55等高强混凝土，设计强度过高，水泥用量过大，必然造成混凝土水化热过高，混凝土块体内部温度高，混凝土内外温差超过30℃以上，温度应力容易超过混凝土的抗拉强度，产生开裂。竖向受力结构可以用高强混凝土减小截面，而对于大体积混凝土底板应在满足抗弯及抗冲切计算要求下，采用C20～C35的混凝土，避免设计上“强度越高越好”的错误概念。 考虑到建设周期长的特点，在保证基础有足够强度、满足使用要求的前提下，可以利用混凝土60d或90d的后期强度，这样可以减少混凝土中的水泥用量，以降低混凝土浇筑块体的温度升高。
2．大体积混凝土基础除应满足承载力和构造要求外，还应增配承受罔水泥水化热引起的温度应力及控制裂缝开展的钢筋，以构造钢筋来控制裂缝，配筋应尽可能采用小直径、小间距。采用卣径8～14mm的钢筋和100～150mm间距足比较合理的。伞截面的配筋率不小于0．3％，应在0．3％～0．5％之间。
3．当基础设置于岩石地荜上时，宜住混凝土垫层上设置滑动层，滑动层构造町采，}_}l一毡二油，在夏季施工时也可采用一毡一油。
4．避免结构突变(或断而突变)产生鹰力集中。转角和孔洞处增设构造加强筋。
5．大块式基础及其他筏式、箱式基础不应设置永久变形缝(沉降缝、温度伸缩缝)及呸向施T缝。町采用“后浇缝”和“跳仓打”来控制施工期间的较大温差及收缩应力。
6．大体积混凝土_T程施工前，应对施工阶段大体积混凝土浇筑块体的温度、温度应力及收缩力进行验算，确定施工阶段大体积混凝土浇筑块体的升温峰值、内外温差(不超过25℃，《上海地区深基础施工指南》规定不超过30℃。实际操作时，严者为25℃，松者为30℃)及降温速度(不超过1．5℃／d)的控制指标，制订温控施工的技术措施。
7．以预防为主。在设计阶段就应考虑到可能漏水的内排水措施，以及施工后的经济可靠的堵漏方法。
三、裂缝控制的材料措施
1．为了减少水泥用量，降低混凝土浇筑块体的温度升高。经设计单位同意，可利用混凝土60d后期强度作为混凝土强度评定、工程交工验收及混凝土配合比设计的依据。
2．采用降低水泥用量的方法来降低混凝土的绝对温升值，可以使混凝土浇筑后的内外温差和降温速度控制的难度降低，也可降低保温养护的费用，这是大体积混凝土配合比选择的特殊性。强度等级在C20～C35的范围内选用，水泥用量最好不超过380kg／m。。
3．应优先采用水化热低的矿渣水泥配制大体积混凝土。所用的水泥应进行水化热测定，水泥水化热测定按现行国家标准《水泥水化热试验方法(直接法)》测定，要求配制混凝土所用水泥7d的水化热不大于250tO／kg。
4．采用5～40mm颗粒级配的石子，控制含泥量小于1．5％。
5．采用中、粗砂，控制含泥量小于1．5％。
6．掺合料及外加剂的使用。国内当前用的掺合料主要是粉煤灰，可以提高混凝土的和易性．大大改善混凝土工作性能和可靠性，同时可代替水泥，降低水化热。掺加量为水泥用量的15％，降低水化热15％左右。外加剂主要指减水剂、缓凝剂和膨胀剂。混凝土中掺入水泥重量0．25％的木钙减水剂，不仅使混凝土工作性能有了明显的改善，同时又减少10％拌和用水，节约10％左右的水泥，从而降低了水化热。一般泵送混凝土为了延缓凝结时间，要加缓凝剂，反之凝结时间过早，将影响混凝土浇筑面的粘结，易出现层间
缝隙，使混凝土防水、抗裂和整体强度下降。为了防止混凝土的初始裂缝，宦加膨胀剂。国内常用的膨胀剂有UEA，EAS、特密斯等型号。
四、裂缝控制的施工措施
1．混凝土的浇筑方法可用分层连续浇筑或推移式连续浇筑，不得留施工缝，并应符合下列规定： (1)混凝土的摊铺厚度应根据所用振捣器的作用深度及混凝土的和易性确定，当采用泵送混凝土时，混凝土的摊铺厚度不大于600mm；当采用非泵送混凝土时，混凝土的摊铺厚度不大于400mm。 (2)分层连续浇筑或推移式连续浇筑，其层间的间隔时间应尽量缩短，必须在前层混凝土初凝之前，将其次层混凝土浇筑完毕。层间最长的时间间隔不大于混凝土的初凝时间。当层间间隔时间超过混凝土的初凝时间。层面应按施工缝处理。
2．大体积混凝土施工采取分层浇筑混凝土时，水平施工缝的处理应符合下列规定：1)清除浇筑表面的浮浆、软弱混凝土层及松动的石子，并均匀露出粗骨料；2)在上层混凝土浇筑前，应用压力水冲洗混凝土表面的污物，充分湿润，但不得有水；3)对非泵送及低流动度混凝土，在浇筑上层混凝土时，应采取接浆措施。
3．混凝土的拌制、运输必须满足连续浇筑施工以及尽量降低混凝土出罐温度等方面的要求，并应符合下列规定：1)当炎热季节浇筑大体积混凝土时，混凝土搅拌场站宜对砂、石骨料采取遮阳、降温措施；2)当采用泵送混凝土施工时，混凝土的运输宜采用混凝土搅拌运输车，混凝土搅拌运输车的数量应满足混凝土连续浇筑的要求。
4．在混凝土浇筑过程中，应及时清除混凝土表面的泌水。泵送混凝土的水灰比一般较大，泌水现象也较严重，不及时清除，将会降低结构混凝土的质量。
5．混凝土浇筑完毕后，应及时按温控技术措施的要求进行保温养护，并应符合下列规定：1)保温养护措施，应使混凝土浇筑块体的里外温差及降温速度满足温控指标的要求；2)保温养护的持续时间，应根据温度应力(包括混凝土收缩产生的应力)加以控制、确定，但不得少于15d，保温覆盖层的拆除应分层逐步进行；3)在保温养护过程中，应保持混凝土表面的湿润。 保温养护是大体积混凝土施工的关键环节，其目的主要是降低大体积混凝土浇筑块体的内外温差值以降低混凝土块体的自约束应力；其次是降低大体积混凝土浇筑块体的降温速度，充分利用混凝土的抗拉强度，以提高混凝土块体承受外约束廊力的抗裂能力，达到防止或控制温度裂缝的目的。同时，在养护过程中保持良好的湿度和抗风条件，使混凝土在良好的环境下养护。施工人员需根据事先确定的温控指标的要求，来确定大体积混凝土浇筑后的养护措施。
6．塑料薄膜、草袋可作为保温材料覆盖混凝土和模板，在寒冷季节可搭设挡风保温棚。覆盖层的厚度应根据温控指标的要求计算。
7．对标高位于±0．0以下的部位，应及时回填土；±0．0以上的部位应及时加以覆盖，不宜长期暴露在风吹日晒的环境中。
8．在大体积混凝土拆模后，应采取预防寒潮袭击、突然降温和剧烈干燥等措施。
五、大体积混凝土的温控施工现场监测工作
1．大体积混凝土的温控施工中，除应进行水泥水化热的测定外，在混凝土浇筑过程中还应进行混凝土浇筑温度的监测，在养护过程中应进行混凝土浇筑块体升降温、内外温差、降温速度及环境温度等监测。监测的规模可根据所施工工程的重要性和施工经验确定，测温的方法可采用先进的测温方法，如有经验也可采用简易测温方法。这些监测结果能及时反馈现场大体积混凝土浇筑块内温度变化的实际情况，以及所采用的施工技术措施的效果。为工程技术人员及时采取温控对策提供科学依据。
2．混凝土的浇筑温度系指混凝土振捣后，位于混凝土上表面以下50～lOOmm深处的温度。混凝土浇筑温度的测试每工作班(8h)应不少于2次。
3．大体积混凝土浇筑块体内外温差、降温速度及环境温度的测试，每昼夜应不少于2次。
4．大体积混凝土浇筑块体温度监测点的布置，以能真实反映出混凝土块体的内外温差、降温速度及环境温度为原则，一般可按下列方式布置：1)温度监测的布置范围以所选混凝土浇筑块体平面图对称轴线的半条轴线为测温区(对长方体可取较短的对称轴线)，在测温区内温度测点呈平面布置；2)在测温区内，温度监测的位置可根据混凝土浇筑块体内温度场的分布情况及温控的要求确定；3)在基础平面半条对称轴线上，温度监测点的点位宜不少于4处；4)沿混凝土浇筑块体厚度方向，每一点位的测点数量，宜不少于5点；5)保温养护效果及环境温度监测点数量应根据具体需要确定；6)混凝土浇筑块体底表面的温度，应以混凝土浇筑块体底表面以上50ram处的温度为准；7)混凝土浇筑块体的外表温度，应以混凝土外表以内50ram处温度为准。
5．测温元件的选择应符合下列规定：测温元件的测温误差应不大于O．3℃；测温元件安装前，必须在浸水24h后，按上述的要求进行筛选。
6．监测仪表的选择应符合下列规定：温度记录的误差应不大于±l℃；测温仪表的性能和质量应保证施工阶段测试的要求。
7．测温元件的安装及保护应符合下列规定：1)测温元件安装位置应准确，固定牢固，并与结构钢筋及固定架金属体绝热；2)测温元件的引出线应集中布置，并加以保护；3)混凝土浇筑过程中，下料时不得直接冲击测温元件及其引出线，振捣时，振捣器不得触及测温元件及其引出线。
津滨轻轨预应力混凝土连续梁设计
摘 要:津滨轻轨以3 25 m 预应力混凝土连续梁为主,设计中对截面形式进行了优选。由于无碴轨道控制
徐变上拱度的要求,采用部分预应力体系,设计了能够满足长桥连续施工的A 型、B 型和AB 型3 种梁型。关键词:预应力混凝土梁; 连续梁; 结构设计; 施工顺序
1 概述
天津市区至滨海新区快速轨道交通工程区间高架桥以现浇连续箱梁为主,其中预应力混凝土连续箱梁约占全线桥梁长度的70 % 。桥上采用无缝线路,以无碴轨道结构为主。对于超长桥梁预应力混凝土连续梁,不仅要满足使用功能的要求,在工期紧张并且分标段很多的情况下,还要充分考虑连续施工的要求和施工的方便。
2 结构设计计算
(1) 梁部结构形式
考虑到结构本身的受力特点、施工周期、景观效果、施工对环境的影响、经济的合理性,经综合比较,预应力混凝土单箱单室箱梁、预应力混凝土组合箱梁、预应力混凝土双肋板梁比较适用于一般区段。在小跨及曲线段可采用钢筋混凝土箱梁。上述梁型,经济比选结果25 m 为本工程的经济跨度,考虑有利于行车的平稳、减少噪声、景观要求和节约投资等因素,一般地段桥梁采用单箱单室预应力混凝土连续箱梁,部分地段采用20 m 梁用于调整跨度,小半径曲线地段和道岔区采用钢筋混凝土连续梁。梁部施工均采用箱梁是目前国内外广泛采用的高架桥结构形式之一,它具有闭合薄壁截面,抗扭刚度大,整体受力性能好,箱梁外观简洁, 适应性强等特点。箱梁截面刚度大,徐变上拱小,这对于轻轨整体道床来说,是十分有利的。从箱形梁的外形来说最能与下部结构结合,尤其与独柱墩结合更好。
对于预应力混凝土连续梁,在端部张拉预应力钢束时,需要一定的张拉空间,为了保证相邻预应力混凝土梁能同时施工,本次设计预应力梁采用了A 型、B 型以及AB 型3 种梁型。一般区段无碴桥面预应力混凝土连续箱梁横截面为单箱单室截面,梁外轮廓做成了流线形,与流线形的独柱墩协调配合。混凝土采用C50 , 箱梁高1. 5 m , 顶板厚25 cm , 底板厚20 cm , 标准腹板厚40 cm ; 中支点底板厚40 cm , 腹板厚60 cm 。A 型梁端部腹板厚80 cm , 按横向布置2 排OVM15 12 锚具所需最小尺寸确定。由于B 型梁的钢束平弯后在A 型梁的端横梁腹板之间张拉,所以梁端部腹板厚采用150 cm 。全联在端支座及中支座处设4 个横隔板。双线线间距3. 6 m 时, 桥面宽8. 9 m , 标准截面形式见图1 ; 有碴桥面箱梁截面宽为9. 9 m 。
满堂支架就地浇筑梁体混凝土。当联长较长时无缝线路长钢轨作用力较大,相应的墩身截面也较大,桥梁美观也就差。另外, 当一联联长较长时,浇筑混凝土量太大,一次浇筑也比较困难,因此,连续梁联长以3 25 m 为宜。
(2) 截面形式
梁部尽量选用大吨位群锚体系, 以方便施工和减少锯齿板数;同时考虑横截面布筋要均匀, 纵向预应力钢束选用12 7
(4) 梁部纵向内力分析
预应力结构计算按部分预应力混凝土构件进行设计,受拉区允许出现拉应力,但不容许出现裂缝。由于采用支架现浇施工,结构在施工过程中一次落架,没有体系转换,采用预应力混凝土桥综合分析程序,按有限元方法计算连续梁结构的恒载、活载效应以及支座沉降和温度次应力,考虑了混凝土收缩徐变引起的次内力和对预应力损失的影响,纵向预应力筋根据弯矩包络图计算并设置。在计算恒载时, C50 混凝土容重按26 kN/ m3 考虑, 地基不均匀沉降按1 cm 计,体系温差按温升20 ℃,温降-25 ℃ 考虑,日照温差按桥面板均匀升温5 ℃ 计。张拉钢束时,混凝土有效龄期取14 d , 且混凝土强度达到极限抗压强度f c 。
(5) 箱梁横向内力分析
箱形主梁的横截面, 作为被支承在主梁腹板中心线下缘的箱形刚架进行内力分析, 主梁横向计算按1 m 宽的框架进行, 考虑主梁自重、桥面上二期恒载、人群荷载、列车轮载及列车冲击力, 在设置接触网立柱处,还要考虑其荷载, 必要时局部加厚悬臂。列车活载按单线和双线分别加载, 按最不利荷 位移,绘制不同龄期的徐变拱度曲线,为科学地铺设承轨台提供数据。由于津滨地区软土(粘性土) 分布广泛,基础的工后沉降不仅大,而且沉降发展期较长。设计中综合考虑以上因素,建议从浇筑混凝土算起半年后进行桥面承轨台的施工和整体道床的其他施工工序。此时已经完成8. 43 mm 的徐变上拱度,浇筑承轨台后剩余徐变、昼夜温差影响的总上拱度约为4. 8 mm , 满足整体道床对桥梁上拱度变化(不大于10 mm) 的技术要求。 3 全线梁部施工顺序
相邻两联连续梁施工必须先施工预应力混凝土连续箱梁,然后再施工与预应力混凝土连续箱梁相邻的钢筋混凝土箱梁,车站结构应在梁部结构施工之后施工。为了保证相邻预应力混凝土梁能同时施工,本次设计预应力梁采用了A 型、B 型以及AB 型3 种梁型。A 型梁必须先施工,为给后施工的B 型梁留出千斤顶张拉空间,A 型梁端横梁腹板之间的混凝土在B 型梁张拉完毕后再浇筑,为了保证A 型梁钢束张拉时腹板的稳定和强度,设横向联系钢筋或横梁钢筋部分不截断,在A 型梁钢束张拉完毕后,为了满足B 型梁千斤顶张拉的空间切断部分钢筋,张拉完一束,再按施工规范要求把截断的钢筋焊接,然后再张拉另一束, 依次张拉(阶段一) 。B 型梁张拉完毕后再浇筑A 型梁未浇筑混凝土(阶段二) 。如果A 型梁的邻跨不需要张拉空间(如钢筋混凝土梁或站房及其他梁型),取消预留槽口。为了满足特殊情况下梁的施工,设计了AB 型梁,该梁型一端同
A 型梁,一端同B 型梁,施工方法及顺序与A 型梁和B 型梁相同。详见图2 。载组合产生的内力配筋, 横截面均配置普通钢筋。
(6) 混凝土徐变上拱度
由于桥上采用无缝线路整体道床,承轨台施工完后, 扣件对轨道升降调节量仅为20 mm , 需要对预应力混凝土梁徐变上拱、工后地基沉降进行严格控制。为控制混凝土收缩徐变产生的后期非弹性变形, 设计时预应力度尽量采用较小值, 一般控制在 0. 70 f pk ～ 0. 72 f pk 。
新拌混凝土的泌水》（刘加平，慕 儒，冉千平，黄允宝）
摘要：本文系统分析了新拌混凝土泌水的机理、泌水对混凝土性能的影响、影响新拌混凝土泌水的因素，总结提出了解决新拌混凝土泌水的措施方法。
新拌混凝土的性能主要包括和易性、坍落度损失、含气量、泌水率等。如果混凝土的配合比设计合理，原材料合格，则和易性（除保水性外）、坍落度损失、含气量等都可以通过混凝土外加剂进行调整，而泌水率则没有可以进行直接调整的方法。长期以来，新拌混凝土的泌水一直是一个难题，原因在于泌水受到很多因素的影响，但是没有哪个因素能起关键作用，不能通过该因素直接解决泌水问题。
1．泌水的机理
混凝土由水、胶凝材料、细骨料、粗骨料、外加剂等拌合硬化而成，质量好新拌混凝土应该是所有组分及气泡分布均匀稳定。产生不均匀的情况有三种，一是骨料沉底、浆体上浮，二是浆体沉底、骨料上浮，这两种情况即经常遇到的混凝土离析，三是泌水即水分上浮逸出。产生不均匀的直接原因是各组分密度不同导致沉降或上浮。前两种情况直接导致混凝土的宏观不均匀性。泌水后的混凝土在宏观上仍然是均匀的，但是会导致混凝土上表面不均匀和内部局部不均匀。
根据水分在混凝土中的存在状态，新拌混凝土中的水分可以划分为结合水、润湿水与自由水*。水泥中反应速度快的部分在加水以后可能会发生水化反应，消耗部分水，这部分水定义为新拌混凝土中的结合水，这部分水不能被邻近部位的水分置换，也无法逸出拌和物；水遇到干燥状态的胶凝材料、骨料等以后，胶凝材料和骨料表面会吸附一定量的水，使干燥的材料湿润，这部分水受到固体材料表面的吸附，不能逸出拌和物，但是可以被邻近部位的水分置换，定义这部分水为润湿水；新拌混凝土中其余的水分为自由水，在新拌混凝土中起润滑的作用，混凝土坍落度在很大程度上取决于自由水量的多少和其润滑效果，这部分水与固体材料的联系较少，可以逸出混凝土，所有原材料中水的密度最小，逸出以后上浮，形成泌水，这部分水也称为可泌水分。
水分要从混凝土内部泌出到表面，需要经过较长的距离，犹如经过弯弯曲曲的微细水管，最后到达表面。如果各种颗粒级配好，堆积密实，孔隙微细，则水分泌出需要经过的距离很长，则会使泌水量减小。或者如果水分泌出的通道被阻断，泌水量也会减小。
2．泌水对混凝土性能的影响
泌水对混凝土性能影响认识已经比较清楚，但也有工程人员对此尚有误解，如有人认为泌水以后混凝土中的实际水量下降，水灰比会有所降低，会使混凝土强度提高，对混凝土有益。显然这种认识是不正确的，泌水以后会使混凝土不均匀，并且泌水本身在混凝土中是不均匀的，肯定对混凝土是不利的。泌水部位的混凝土中会产生缺陷，泌水部位水灰比下降的同时，在该部位留下缺陷，导致该部位强度降低而不是增加。
另一方面，试验测试得到混凝土强度取决于测试试件的最薄弱部位，泌水以后即使混凝土水灰比降低也是局部的，混凝土中还是存在水灰比不变甚至由于泌水而使水灰比增加的部位，这部分强度的下降会导致混凝土整体强度降低。所以，泌水并不能使混凝土强度提高。
其实，泌水对混凝土强度的影响很有限，而对混凝土耐久性的影响至关重要。从泌水的机理可知，水分从混凝土内部泌出到表面以后，在混凝土中形成了从内到外的通道。这些通道首先降低混凝土的抗渗透能力，虽然这些通道很难直接或通过仪器观察到，但对于混凝土的抗渗透性能影响很大，这一点对于有抗渗透性能要求的混凝土，如水工混凝土、海工混凝土工程等非常重要。其次，泌水对混凝土的抗腐蚀能力、抗冻性能影响很大，原因同样与泌水以后留下的通道有关，腐蚀性介质通过泌水通道很容易进入混凝土内部，到达钢筋表面产生钢筋锈蚀，或者直接与水化产物发生腐蚀反应；同样通过泌水通道使得混凝土内部很容易达到水饱和状态，高度饱和的混凝土在冻融循环作用下劣化的速度很快，产生冻融破坏。
3．影响混凝土泌水的因素
混凝土的泌水几乎与混凝土生产的所有环节有关，如胶凝材料、配合比、含气量、外加剂、振捣过程等。
3.1胶凝材料对混凝土泌水的影响
胶凝材料影响混凝土泌水主要与其反应活性、细度、颗粒形貌等有关。胶凝材料细度越高，比表面积越大，则湿润胶凝材料表面所需的水量越多，即润湿水量较多；同时如果胶凝材料较细，其反应活性增加，初期反应所需要的结合水也会增加。这两部分水的增加会使可以逸出形成泌水的自由水量减少，从而对降低泌水有利。另外，较细的胶凝材料会细化混凝土中的孔隙，降低孔隙连通性，导致泌水通道数量减少和泌水通道距离增大，使得泌水量减少。
胶凝材料形貌不同，其比表面积也不同，所以需要的润湿水不同，最终影响混凝土的泌水。
3.2粉煤灰对泌水的影响
粉煤灰对混凝土泌水的影响具有两面性。掺加粉煤灰减少混凝土泌水可以从三个方面理解：一是粉煤灰的颗粒小于水泥颗粒，比表面积较水泥大很多，因此对水分的吸附作用加强，因而可泌自由水减少；二是粉煤灰颗粒细小，混凝土中固相堆积密实度提高，混凝土中的孔隙细化，泌水通道减小，通道距离增加，也阻碍了水分泌出；三是粉煤灰的密度较小，相对于水泥颗粒而言，不易产生浆体沉降离析，拌和物经时均匀性较好，有利于减少泌水。当然，粉煤灰对改善泌水的有利作用是在粉煤灰品质较好的前提下。如果粉煤灰品质较差，需水量增大，会使混凝土中可泌水量增大。掺加混凝土使混凝土泌水增加的原因有：一是粉煤灰的反应活性远低于水泥，会使混凝土中的结合水量显著减少，导致可泌水分增加；二是粉煤灰颗粒的形貌一般是球形玻璃体，这种形貌不利于吸附混凝土的水分，也可能使混凝土中的可泌水分增加，当然这种形貌对于改善混凝土和易性非常有利。粉煤灰对新拌混凝土泌水的影响取决于具体的粉煤灰品质。
3.3配合比对混凝土泌水的影响
影响混凝土泌水的配合比因素主要有胶凝材料用量和砂率。胶凝材料用量增加或者砂率增加，会使拌和物颗粒的总比表面积增加，润湿水分量增加，使可泌水量减少。同时，细颗粒用量增加，会使泌水通道长度增加，对减小混凝土泌水有利。胶凝材料用量增加，会使混凝土的粘聚性增加、保水性改善，对减少泌水有利。混凝土中的单位用水量与泌水有直接的关系，如果其他材料比例关系保持不变，用水量增加，会使新拌混凝土中的可泌自由水量增加，泌水增大。
3.4含气量对泌水的影响
含气量对新拌混凝土泌水有显著影响。新拌混凝土中的气泡由水分包裹形成，如果气泡能稳定存在，则包裹该气泡的水分被固定在气泡周围。如果气泡很细小、数量足够多，则有相当多量的水分被固定，可泌的水分大大减少，使泌水率显著降低。同时，如果泌水通道中有气泡存在，气泡犹如一个塞子，可以阻断通道，使自由水分不能泌出。即使不能完全阻断通道，也使通道有效面积显著降低，导致泌水量减少。图1的试验数据也证明了新拌混凝土含气量对泌水的影响。
图1 新拌混凝土含气量与泌水的关系
可见，含气量对泌水的影响非常重要，当然必须使用优质引气剂，混凝土中的气泡能稳定存在，而且气泡足够细小。众所周知，由于气泡的润滑作用可以有效减小颗粒间的摩擦阻力，引气同时改善混凝土的和易性。
3.5减水剂对泌水的影响
根据减水剂的作用机理，极性分子吸附在水泥颗粒周围，使得颗粒之间相互排斥，减少絮凝作用，释放被水泥颗粒包裹的水分，同时使水泥颗粒表面的吸附水层变薄，所需的润湿水量大大减少。以此机理，减水剂会使新拌混凝土中的可泌自由水量增加，使泌水增大。但是另一方面，由于减水剂的减水作用，同样坍落度的混凝土所需的拌和水量大大减水，使混凝土中的可泌自由水量减水。最终的泌水情况取决于哪种作用起主导作用。
外加剂与水泥的适应性也影响混凝土的泌水，关于适应性机理，目前还没有公认的研究成果。
3.6施工对混凝土泌水的影响
施工过程中影响混凝土泌水的主要因素是振捣，振捣过程中，混凝土拌和物处于液化状态，此时其中的自由水在压力作用下，很容易在拌和物中形成通道泌出。另外，如果是泵送混凝土，泵送过程中的压力作用会使混凝土中气泡受到破坏，导致泌水增大。
4．解决混凝土泌水的途径
根据混凝土泌水的原理和各因素影响泌水的机理，解决混凝土泌水主要方法有以下几种。
混凝土配合比方面，适当增加胶凝材料用量，适当提高混凝土的砂率，在不满足其他性能的前提下，使混凝土适量引气。在保证施工性能的前提下，尽量减少单位用水量。
原材料方面，选用较细的胶凝材料和高品质的引气剂。
减水剂方面，选用泌水较小的减水剂。如果配合比固定，在满足标准和使用要求的情况下，选用减水率合适的减水剂掺量，避免减水率过高造成泌水。
施工方面，严格控制混凝土振捣时间，避免过振。另外，对于新拌混凝土的性能控制，选取适当的控制点，使得控制有利于减小混凝土泌水。假如要控制最大含气量，控制点可选在入仓口，将混凝土输送过程中含气量损失对泌水的影响降到最低。
5．通过外加剂改善混凝土的泌水
混凝土外加剂（减水剂）一般是有机高分子物质。有机高分子的分子量、或者分子链长度直接影响其性能。如果减水剂的分子量较大、分子链较长，会使混凝土的泌水减少，但是同时减水剂的减水率较低；如果分子量较小、分子链较短，则使减水率增加，同时使混凝土的泌水率增大。有些减水剂在主分子链上存在支链，无论主链支链，较长时会使混凝土泌水减水，但减水率也相应降低，如果主链短而支链长，则会使泌水减少的同时，对减水率影响不大。一般情况下，减水剂不是由单一分子量的分子组成，而是各种分子量的分子混合组成。在既要减少泌水又要保证减水率的情况下，需要优化减水剂的分子量级配，使得小分子和大分子物质达到最佳搭配关系。
目前的混凝土外加剂一般是复合型外加剂，生产一般分为两个过程，即合成过程和复配过程，合成过程中的改进如上所述，主要是优化有机高分子减水剂的分子量级配。复配过程中，可以复合对改善泌水有利的组份，如适量的引气剂或其他能减水泌水的物质。
6．小结
由于缺乏直接的减少混凝土泌水的方法，解决混凝土的泌水必须从各个环节共同改进，使得各因素的作用得到综合发挥，才能使新拌混凝土的泌水得到彻底解决。
对混凝土施工的几点意见
混凝土质量的好坏，既对结构物的安全，也对结构物的造价有很大影响，因此在施工中我们必须对混凝土的施工质量有足够的重视。
1.混凝土强度及主要影响因素。
混凝土质量的主要指标之一是抗压强度，从混凝土强度表达式不难看出，混凝土抗压强度与混凝土用水泥的强度成正比，按公式计算，当水灰比相等时，高强度等级水泥比低强度等级水泥配制出的混凝土抗压强
度高许多。另外，水灰比也与混凝土强度成正比，因此，当水灰比不变时，企图用增加水泥用量来提高温凝土强度是错误的，此时只能增大混凝土和易性，增大混凝土的收缩和变形。
综上所述，影响混凝土抗压强度的主要因素是水泥强度和水灰比，要控制好混凝土质量，最重要的是控制好水泥和混凝土的水灰比两个主要环节。此外，影响混凝土强度还有其它不可忽视的因素。
粗骨料对混凝土强度也有一定影响，当石质强度相等时，碎石表面比卵石表面粗糙，它与水泥砂浆的粘结性比卵石强，当水灰比相等或配合比相同时，两种材料配制的混凝土，碎石的混凝土强度比卵石强。因此我们一般对混凝土的粗骨料控制在3.2cm左右， 细骨料品种对混凝土强度影响程度比粗骨料小，所以混凝土公式内没有反映砂种柔效，但砂的质量对混凝土质量也有一定的影响。因此，砂石质量必须符合混凝土各标号用砂石质量标准的要求。由于施工现场砂石质量变化相对较大，因此现场施工人员必须保证砂石的质量要求，并根据现场砂含水率及时调整水灰比，以保证混凝土配合比，不能把实验配比与施工配比混为一谈。混凝土强度只有在温度、湿度条件下才能保证正常发展，应按施工规范的规定予以养护、气温高低对混凝土强度发展有一定的影响。冬季要保温防冻害，夏季要防暴晒脱水。现冬季施工一般采取综合蓄热法及蒸养法。
2.混凝土标号与混凝土平均强度及其标准差的关系。
混凝土标号是根据混凝土标准强度总体分布的平均值减去1.645倍标准值确定的。这样可以保证混凝土确定均有95%的保证率，低于该标准值的概率不大于5%，充分保证了建筑物的安全，从此推定，抽样检查的几组试件的混凝土平均确定一定大于等于混凝土设计等级，其值大小取决于施工质量水平，即取决于大小。通过公式计算可以看出，施工人员不但要使混凝土平均确定大于混凝土标号，更重要的是千方百计的减少混凝土确定的变异性，即要尽量使混凝土标准差降到较低值，这样，既保证了工程质量，也降低了工程造价。
3.混凝土质量控制的关键环节
混凝土质量控制包含两个基本内容：
（1）使混凝土达到设计要求的质量标准。
（2）在满足设计要求的质量指标前提下尽量降低成本，这两条要求实际上是尽量降低泥凝土的标准差。混凝土的强度有一定离散性，这是客观的，但通过科学管理可以控制其达到最小值，因此混凝土标准差能反映施工单位的实际管理水平，管理水平越高，标准差越小。
可以说，混凝土质量控制实质上是标准差的控制。实际上控制标准差应从以下几个方面入手。
（1）设计合理的混凝土配合比。合理的混凝土配合比由实验室通过实验确定，除满足强度、耐久性要求和节约原材料外，应该具有施工要求的和易性。因此要实验室设计合理的配比，必须提供合格的水泥、砂、
石。水泥控制强度，砂控制细度、含水率、含泥量等，石控制含水率及含泥量等。只有材料达到合格要求，才能做出合理的混凝土配合比，才能使施工得以正常合理的进行， 达到设计和验收标准。
（2）正确按设计配合比施工。按施工配合比施工，首先要及时测定砂、石含水率，将设计配合比换算为施工配合比。其次，要用重量比，不要用体积比，最后，要及时检查原材料是否与设计用原材料相符，这要求供方提供两份同样材料，一份提供给实验室，一份给工地，工地收料人员应按样本收料，如来料与样本不符，应马上向上级汇报，及时更改配合比（材料不合格不收料除外）。
（3） 加强原材料管理。混凝土材料的变异将影响混凝土强度。因此收料人员应严把质量关，不充许不合格品进场，另外与原材料不符的要及时汇报，采取相应措施，以保证混凝土质量。
（4）进行混凝土强度的测定，我们以28天强度为准， 为施工简便和质量保证，我们一般做7天试块等，以对混凝土强度尽量根据其龄期测定其发展，以明确确定其质量。
综上所述，应从各个方面控制混凝土质量，以确保工程质量，进而保证企业的信誉和长期的发展。
裂缝专题
几种砼裂缝处理工艺在小浪底工程中的应用
[摘 要]简要介绍了小浪底工程地下洞室衬砌砼裂缝漏水处理的几种工艺及比较典型的施工器材配置。
[关键词]伸缩缝；温度裂缝；化学灌浆；超细水泥灌浆；灌浆器材；小浪底工程
小浪底水利枢纽工程泄洪系统由导流洞、排沙洞等诸多洞室组成，每条洞平均1000m左右，最大埋深150m，砼衬砌厚度从0．8～3．0m不等。由于黄河水含沙量大，为满足洞身段抗蚀、抗冲刷的要求，泄洪系统大部分部位均采用了R28＝70MPa的高强度硅粉混凝土。由于硅粉的加入，混凝土的抗冲刷能力明显提高，但其抗拉与抗裂能力并不能得到很好的改善，反而增加了混凝土的脆性，并且由于混凝土抗压强度高，拌和物中的水泥用量增加，导致混凝土的水化热温升提高，体积变形增加，产生了很多温度裂缝，这些温度裂缝和部分伸缩缝、施工缝在高速水流的冲蚀和地下水压力的双重作用下发生渗漏现象，需按规范要求进行处理。由于小浪底工程的建设由众多国际知名承包商和国内工程局共同承担，这一特点给砼裂缝渗水处理也带来了“国际化”的色彩，使用的材料、设备、工器具不尽相同，处理工艺各有特点。
l 伸缩缝漏水处理
1.1 伸缩缝结构
小浪底工程地下洞室衬砌砼一般6～12m设置一道伸缩缝，由于衬砌厚度较大(特殊部位除外)，缝内设两道止水片。缝宽最大处超过3mm。漏水原因都是因为止水片破损和止水片周围砼缺陷造成的。
1.2 伸缩缝漏水处理工艺
1.2.1 嵌填止水条法
某导流洞部分漏水环向伸缩缝采取了缝面开槽嵌填遇水膨胀橡胶止水材料的工艺，做法为沿环向缝面切割宽5cm、深10cm的方型槽，槽内嵌填5*5cm遇水膨胀橡胶条，表面用c80水泥砂浆进行封闭。橡胶条遇水横向膨胀，达到止水目的。施工完成后，该洞室经过较低水位简短泄流后发现相当部位的c80水泥砂浆嵌填体脱落，止水胶条失效。
其实，嵌填止水条法处理伸缩缝漏水是比较通行的一种做法，只要外部条件符合，保证各工序施工质量，其止水效果是很理想的，而且工艺过程和使用的工器具相对简单。但本次处理在以下几个方面有欠考虑：(1)该法一般选在迎水面处理，而该洞在处理时缝面有较高压力地下水渗出；(2)塑性嵌填体要防止三面粘结，否则缝的伸缩变形会在密封材料内引起多向应力，拉开密封材料；(3)表面封闭材料和老砼没有足够的粘结强度以适应嵌填体膨胀压力和高速水流冲刷。
1.2.2 化学灌浆法
2#3#导流洞环向伸缩缝漏水处理采用了化学灌浆的方法，做法为首先在缝一侧钻斜孔于两道止水片之间过缝，并利用钻孔排水，然后用快硬材料封闭缝面止浆，最后逐孔灌浆。用到的灌浆材料有国内生产的LW与HW混合浆材、YN聚氨酯堵漏剂．和国外生产的TACSS等，这些灌浆材料一般都属于水活性弹性灌浆材料，有如下共性：
(1)与水(或潮气)反应能形成有弹性的凝胶；
(2)单组分，使用较方便；
(3)凝胶反应过程中产生CO：气体，从而进一步推动浆材向内渗透。
实践证明，这些材料都适合灌伸缩缝，普遍都达到了较好的效果。在灌浆设备方面，也用到了较多类型的化灌泵，有手动隔膜泵、手动柱塞泵、气动泵、电动隔膜泵等，使用这些泵的灌浆效果没有明显的优劣，但使用者总结出以下差异：(1)手动泵轻便、灵巧，不受施工现场电、气动力影响，便于灌浆控制，相对节约浆材。缺点是当吸浆量或要求的灌浆压力较大时劳动强度大：(2)气动泵工作稳定，但稍显笨重，需配备空压机；(3)电动泵一般都用国外进口的，如WAGNER、TAIVER等，优点是较轻便，压力稳定，适合较长时间灌浆，缺点是对施工现场电源质量要求高，需配备稳压设备。
2 温度裂缝或施工缝处理
这类裂缝的处理按所灌材料可分两类，第一类是超细水泥灌浆，第二类是化学灌浆。
2.1 超细水泥灌浆
2.1.1 灌前缝面处理
灌前缝面处理的内容包括缝面清洁、粘61占灌浆咀、封缝。灌浆咀是一种底座为30mm*30mm的硬质塑料灌浆咀，最大耐压1．0MPa，卡口式连接。沿缝每隔30cm贴一个，粘贴时注意进浆孔对准裂缝。粘贴灌浆咀和封缝用Sikadur731材料。Sikadur731是一种灰白色双组分环氧类粘结剂，为使涂刷时保证厚度且不流淌，厂家预先添加了合适的填料。使用时只须将A、B两组分按一定比例混合且搅拌均匀即可用抹刀直接刮抹在缝面。Sikadur731性能见表l。
表1 Sikadur731各项力学性能
材料名称
相对密度
粘接强度
(MPa)
抗压强度
(MPa)
粘接强度
(MPa)
固化时间(h)
组分A+B
1.65
3.0
57.0
13.0
大于2h
2.1.2 超细水泥性能
按要求，宽度大于0．5mm的无渗水缝先用超细水泥灌浆。使用的名为SikaMikrodurR—U超细水泥细度指标为最大颗粒d16000cm²/g，可填充宽度大于0．2mm的裂缝。配置浆液使用的水灰比为0．55～0．65，为提高浆液的流动性，掺加了名为Sika Intraplast HE 50减水剂，掺量为1%～2%。其结石28天抗压强度约为60Mpa。
2.1.3 灌浆器材及工艺流程
因裂缝分布范围广，为便于移动，提高效率，整套器材的配置体现轻便灵活的特点。超细水泥灌浆所用的灌浆器材见表2：
序号
名称
规 格
备 注
1
塑料制浆桶
容积201
总重约0.7kg
2
搅拌器
功率0.6kW
附带可伸缩式三角架，总重约2.0kg
3
电动轮压式灌浆泵
功率1.0kw
重1.0kg
4
灌浆管
外径l0mm
软胶管，抗疲劳，耐压0.8MPa
5
限压储浆囊
容积l00ml
限压0.3MPa
6
柴油发电机
功率2kw
附带小推车，重约25kg
(1)制浆桶与搅拌器：用于拌制超细水泥浆液。首先将称量好的水与减水剂混合，然后按规定的水灰比加入水泥，启动搅拌器高速搅拌5min即制成水泥浆液。
(2)电动轮压式灌浆泵：利用滚轮在软胶管上向一个方向不断地碾压使管中的浆液获得流动的动力。该泵依靠转速来调节流量，最大灌浆压力取决于电机转动力矩和胶管的强度。该泵在工作过程中浆液始终在一个连续密闭的管路中流动，和泵不发生直接接触，减少了浪费，降低了污染。
(3)限压储浆囊：是一种具有弹性膨胀功能的储浆容器，当灌浆流量大于裂缝的吸浆率时，安装在灌浆咀上的储浆囊膨胀，直至撑圆储浆囊外套的容积限制纸筒，此时泵停止运转，逆止阀阻止储浆囊中的浆液回流，浆液因储浆囊的收缩获得0．3MPa的压力向缝中扩散。当储浆囊体积收缩变小后，启动灌浆泵，储浆囊再次膨胀，如此循环，直至储浆囊不在收缩，该孔即达结束标准。
超细水泥灌浆工艺流程为：原材料称量→搅拌斗连接灌浆管路→第一遍灌浆至储浆囊满→补灌→结束。管路连接方式见超细水泥灌浆示意图。
2．2 化学灌浆
对于砼微细裂缝和经超细水泥灌浆后渗水未完全消除的裂缝采用化学灌浆。化灌材料分不同区域主要使用了香港Sika公司生产的Sikadur752材料、德国CarborTech公司生产的CarborPur材料以及国内施工单位熟习的以糠醛丙酮为稀释体系的EFA低粘度环氧浆材。实践证明，这些材料和相应的灌浆工艺都取得了较好的灌浆效果。
2.2.1 Sikadur752材料
Sikadur752是环氧类双组分灌浆材料，具有强度高、不可燃、不受潮湿环境影响的特点，主要性能指标见表3。
表3 Sikadur752主要性能指标
材料名称
粘度(MPa．s)
粘结强度(MPa)
抗压强度(MPa)
相对密度
sikadur752A+B
180
3.0
64.0
1.08
2.2.2 CarborPur材料
德国产CarborPur材料是一种主要用于渗水裂缝处理的灌浆材料，具有高渗透性、低粘度、快速凝固、膨胀性的特点。主要性能指标见表4。
表4 Carborpur材料主要性能指标
材料名称
凝结时间
膨胀系数
抗压强度(MPa)
粘结强度(MPa)
CarborPurAd+B
50
1~10
80.0
2.0
2.2.3 灌浆工艺
小浪底部分砼裂缝化学灌浆工艺有别于国内通行处理方法。众所周知，砼裂缝化学灌浆通行的工艺流程为：钻孔(骑缝孔或斜孔)呻洗孔→安装灌浆塞→封缝→通气试漏→灌浆，其结束标准一般为：在规定的压力下，持续一定时间不吸浆或吸浆量小于某值，另外还强调封缝的重要性，认为砼裂缝化学灌浆处理必须进行表面嵌缝，即沿裂缝凿V型槽进行表面嵌缝处理，以防压力灌浆时浆液流失，保证裂缝中浆液充填饱满，嵌缝材料一般用环氧胶泥(或砂浆)。而小浪底部分砼裂缝在处理时取消了凿槽封缝的工序，将工序简化为：钻孔(斜孔、孔较深) →洗孔→安装灌浆塞→灌浆，相应结束标准为：在规定的压力下浆液由斜孔灌进，自缝面溢出即可结束。该法认为，砼微细裂缝或用超细水泥灌过的裂缝连通性较差，为使浆液在裂缝中充填饱满，与其凿槽封缝不如多次布孔。至于浆液流失问题，实际上砼微细裂缝实现浆液“由斜孔灌进，自缝面溢出”很不容易，一般需较高压力较长时间灌注才能实现，不存在浆液大量流失问题。取消了凿槽封缝给施工带来的便利是显而易见的，比如减少了对原状砼的破坏、浆液由“斜孔灌进，自缝面溢出”这种结束标准便于现场操作等等。
3 结 语
(1)小浪底工程地下洞室衬砌砼伸缩缝漏水处理实践证明，背水面处理伸缩缝漏水时，化学灌浆法效果优于嵌填止水条法。
(2)轮压式灌浆泵结合限压储浆囊形成的超细水泥灌浆体系轻便灵活，该工艺在处理一般砼温度裂缝方面效率和效果俱佳。
(3)用化学灌浆法处理微细砼裂缝时，可用的浆材种类较多，只要工艺恰当，都能达到较好的处理效果。
(4)先进、合理的设备、器材配置是保证砼裂缝处理效果的必要条件。
钢筋混凝土现浇板的裂缝，是目前建筑工程中比较常见的质量通病之一。现就我公司在几十年施工中积累的经验，从设计、材料、施工等方面谈谈现浇板裂缝的成因及防治措施。
1 设计方面 现浇楼板裂缝常发生在房屋四周的阳角处，即在楼板的分离式配筋负筋、角部放射筋末端或外侧发生45。的楼面斜角裂缝。其主要原因是由于混凝土凝固后收缩及温差引起的伸缩的共同作用结果。由于现行设计规范偏向从强度方面考虑，未充分考虑到混凝土收缩和温差的影响，配筋率也偏小。因此房屋边角处因受墙体及横梁等约束而限制了楼板在平面内的变形时，在楼板边角配筋不足处首先开裂，继而产生45。的斜角裂缝。这些裂缝虽然对结构的安全不构成威胁，但是带来了渗漏弊病。 建议业主及设计单位在易产生裂缝的薄弱部位增加配筋量，采用弯起式配筋或通长布置负筋，并适当加密。这样，基本避免了现浇楼板的裂缝。
2 材料方面 控制混凝土质量的源头是把好混凝土原材料的质量关。首先，选用级配良好的石子、含泥量低的中粗砂和正规厂家生产的水泥；其次，在现浇楼板的混凝土中掺加一定量高质量外掺剂，以减少混凝土收缩量；再次，根据在与商品混凝土供应商签订订购合同时，应明确混凝土的性能、品质要求。另外，在浇筑时应检测每车混凝土的坍落度，以防止由于搅拌车运输过程中出现的分层离析而影响混凝土质量。 3 施工方面 楼面裂缝除阳角45。斜裂缝外，其他较常见的还有预埋线管及线管集散处、施工中周转材料的临时集中点和较频繁的装卸料堆放区域、斜坡现浇板等。在施工中我们采取了以下技术措施：
3．1 有效保护楼面裂缝上层配筋网片 为保证钢筋防锈及控制正截面受拉区混凝土的裂缝，对钢筋要求有适当厚度的保护层。一般讲，楼面下层的钢筋网因有混凝土垫块及模板的支撑，故保护层比较容易控制，但当垫块间距较大时，钢筋网的保护层就无法保障，所以纵横向的垫块间距应限制在lm左右。 楼面双层双向钢筋(包括分离式配置的负弯矩短筋)必须设置钢筋小撑马，其纵横向间距不应大于700mm，特别是对于细小钢筋，小撑马的间距应控制在600ram以内。 钢筋离楼层楼板高度较大时，其板底钢筋绑扎后，线管预埋和模板封镶收头应及时跟上施工，并尽量一次完成；在楼梯、通道等频繁通行处，应搭设临时通道，以便施工人员通行；操作人员应充分重视保护板面上层负筋，行走时应沿钢筋小撑马点通行，不得随便踩踏中间架空部位钢筋；浇筑前和浇筑中，应安排钢筋工整修，特别是四周阳角处、预埋线管处等重点部位，对裂缝易发生部位和负弯矩筋受力最大区域，在浇筑混凝土时应铺设临时跳板，尽量避免上层钢筋再次受到踩踏变形。
3．2 预埋线管处裂缝的防治 预埋线管特别是多根线管的集散处，由于混凝土截面受到较大削弱，便容易产生裂缝，特别是当预埋线管的直径较大且敷设走向又不重合于受拉方向时，楼面很容易产生裂缝。因此
对于较粗的线管或多根线管的集散处，应通过增设垂直于线管的短钢筋网片来加强。建议增设的抗裂短筋采用巾6～巾8，间距为150mm，两端的锚固长度不小于300ram。 线管在敷设时应尽量避免立体交叉穿越，交叉布线处可采用线盒，同时在多根线管的集散处宜采用放射形分布，尽量避免紧密平行排列，以保证线管底部的混凝土振捣密实。当线管数量众多，使集散口的混凝土截面大量削弱时，宜按预留孑L洞的结构要求在四周增设上下各2①12的井字形抗裂构造钢筋。
3．3 吊卸区域楼面的裂缝防治 近年来，工程的工期要求一般较紧，所以常常为抢工期而忽视了质量。当楼板混凝土浇筑后养护不足24时，便忙着进行钢筋绑扎、材料吊运等，容易因强度不足便受材料吊卸冲击振动荷载的作用而造成不规则的受力裂缝，并且这些裂缝一旦形成，就难于闭合，形成永久性裂缝。 为防止这种裂缝的发生，在楼面层浇筑完后，其养护期一般不应小于24时；模板安装时，吊运(或传递)上来的材料应尽量分散就位，不得集中堆放，以减少楼面荷重；对必须要大开间面积材料吊卸堆放时，对堆放区域的脚手架必须加密，以保证模板支撑架的刚度，并在该区域的新筑混凝土面上铺设旧木模加以保护；加强混凝土的保湿养护，这对其强度的增长和各类性能的提高十分重要。
3．4 斜坡式结构现浇板的裂缝防治 浇筑斜坡式混凝土结构的板面，由于自重作用使拌和物中各组分产生垂直力和水平下滑力，从而使混凝土中拌和物各种组分不均匀分布，使斜坡结构板上部粗骨料偏少、下部偏多。粗骨料少的部分在混凝土凝固时因水泥收缩而产生裂纹。这一类型的裂缝在火电工程施工中经常遇到，如：电厂输煤栈桥地下隧道工程，其顶板为斜坡式结构，板面与水平面夹角为15。，板厚为0．828m，宽9．Om，水平投影长度为33．147m，混凝土设计强度为C25，混凝土浇筑采用泵送。工程在施工完后，发现顶部表面局部出现深浅、宽窄不一的裂缝，最深者用细铁丝量测达9mm以上，走向呈波浪状、直线状，裂缝最长者达280mm。针对这类裂缝的产生原因，我们采取了以下防治措施：
3．4．1 针对斜坡结构形式和特点，编制详细的施工措施。并向施工人员进行技术交底。
3．4．2 选择优质原材料，并严格控制粗骨料的片状含量和砂、石的含泥量，拒绝使用不合格材料。
3．4．3 正确设计和选用混凝土配合比。使用泵送混凝土时，在满足可泵性的前提下，应严格控制拌和物坍落度和砂率。若坍落度过大，砂率过高，会使混凝土中拌和物流动性增强和加速粗骨料的不均匀滑动及分布。
3．4．4 谨慎使用外加剂，并严格控制拌和物搅拌时问。
3．4．5 注意混凝土浇注顺序和一次浇筑量；混凝土应从斜坡结构底部局部沿斜坡方向向上缓慢浇筑，每次浇筑长度和下料数量应严格控制。振捣时由专人执棒，遵守操作规程，避免过振。
3．4．6 做好混凝土养护工作，涂养护液或覆盖塑料薄膜上铺草袋养护。初期应每2时洒1次水。养护时间不少于7日。
4 裂缝的弥补处理 由于各种原因，在采取上述措施后，仍可能出现少量的楼面裂缝。对这些裂缝，若住宅楼地面上部粉刷找平层较厚的，可通过在找平层中增设钢丝网、钢板网或抗裂短筋进行加强。但对板底因粉刷层较薄且又无吊顶遮盖的，可委托专业加固单位采用复合增加纤维等材料对裂缝进行处理，这样既能起到良好的抗裂补强作用，又不影响粉刷和装饰效果。
总之，只要对上述环节认真抓到位，就可以避免裂缝的产生。
一、大体积混凝土结构裂缝的一般概念 混凝土结构在建设和使用过程中出现不同程度、不同形式的裂缝，这是一个相当普遍的现象。大体积混凝土结构出现裂缝更普遍。在全国调查的高层建筑地下结构中，底板出现裂缝的现象占调查总数的20％左右，地下室的外墙混凝土出现裂缝的现象占调查总数的80％左右。所以，混凝土结构的裂缝是建筑工程长期困扰的一个技术难题，一直未能很好地解决。 国内外工程技术界都认为，规定钢筋混凝土结构的最大裂缝宽度主要是为了保证钢筋不产生锈蚀。各同的规范中有关允许最大裂缝宽度的规定虽小完全一致，但基本相同。如在正常的空气环境中裂缝允许宽度为0．3～0．4mm；在轻微腐蚀介质中，裂缝允许宽度为0．2～0．3mm；在严重腐蚀介质中，裂缝允许宽度为0．1～0．2mm。但对建筑物的抗裂要求过严，必将付出L!大的经济代价。科学的要求是将其有害程度控制在允许范围之内。 根据国内外的调查资料，工程实践中结构物的裂缝原因，属于由变形变化(温度、湿度、地基变形)引起的约占80％以上，属于荷载引起的约占20％左右。在大体积混凝土工程施上中，由于水泥水化热引起混凝土浇筑内部温度和温度应力剧烈变化，从而导致混凝土发生裂缝。因此，控制混凝土浇筑块体因水化热引起的温升、混凝土浇筑块体的内外温差及降温速度，防止混凝土出现有害的温度裂缝(包括混凝土收缩)是其施工技术的关键问题。我国的工程技术人员存科学实验的基础』：，以防为主，采用了温控施工技术，在大体积混凝土结构的设计、混凝土材料的选择、配合比没讣、拌制、运输、浇筑、保温养护及施工过程中混凝土浇筑内部温度和温度应力的监测等环节，采取了一系列的技术措施，成功地完成了我国许多钢铁企业和1二业民用建筑、高层建筑的大体积混凝土工程的施工，取得lr丰富的施工经验。
二、裂缝控制的设计措施
1．大体积混凝土的强度等级宜在C20～C35范围内选用，利用后期强度R60。随着高层和超高层建筑物不断出现，大体积混凝土的强度等级日趋增高，出现CA-0～C55等高强混凝土，设计强度过高，水泥用量过大，必然造成混凝土水化热过高，混凝土块体内部温度高，混凝土内外温差超过30℃以上，温度应力容易超过混凝土的抗拉强度，产生开裂。竖向受力结构可以用高强混凝土减小截面，而对于大体积混凝土底板应在满足抗弯及抗冲切计算要求下，采用C20～C35的混凝土，避免设计上“强度越高越好”的错误概念。 考虑到建设周期长的特点，在保证基础有足够强度、满足使用要求的前提下，可以利用混凝土60d或90d的后期强度，这样可以减少混凝土中的水泥用量，以降低混凝土浇筑块体的温度升高。
2．大体积混凝土基础除应满足承载力和构造要求外，还应增配承受罔水泥水化热引起的温度应力及控制裂缝开展的钢筋，以构造钢筋来控制裂缝，配筋应尽可能采用小直径、小间距。采用卣径8～14mm的钢筋和100～150mm间距足比较合理的。伞截面的配筋率不小于0．3％，应在0．3％～0．5％之间。
3．当基础设置于岩石地荜上时，宜住混凝土垫层上设置滑动层，滑动层构造町采，}_}l一毡二油，在夏季施工时也可采用一毡一油。
4．避免结构突变(或断而突变)产生鹰力集中。转角和孔洞处增设构造加强筋。
5．大块式基础及其他筏式、箱式基础不应设置永久变形缝(沉降缝、温度伸缩缝)及呸向施T缝。町采用“后浇缝”和“跳仓打”来控制施工期间的较大温差及收缩应力。
6．大体积混凝土_T程施工前，应对施工阶段大体积混凝土浇筑块体的温度、温度应力及收缩力进行验算，确定施工阶段大体积混凝土浇筑块体的升温峰值、内外温差(不超过25℃，《上海地区深基础施工指南》规定不超过30℃。实际操作时，严者为25℃，松者为30℃)及降温速度(不超过1．5℃／d)的控制指标，制订温控施工的技术措施。
7．以预防为主。在设计阶段就应考虑到可能漏水的内排水措施，以及施工后的经济可靠的堵漏方法。
三、裂缝控制的材料措施
1．为了减少水泥用量，降低混凝土浇筑块体的温度升高。经设计单位同意，可利用混凝土60d后期强度作为混凝土强度评定、工程交工验收及混凝土配合比设计的依据。
2．采用降低水泥用量的方法来降低混凝土的绝对温升值，可以使混凝土浇筑后的内外温差和降温速度控制的难度降低，也可降低保温养护的费用，这是大体积混凝土配合比选择的特殊性。强度等级在C20～C35的范围内选用，水泥用量最好不超过380kg／m。。
3．应优先采用水化热低的矿渣水泥配制大体积混凝土。所用的水泥应进行水化热测定，水泥水化热测定按现行国家标准《水泥水化热试验方法(直接法)》测定，要求配制混凝土所用水泥7d的水化热不大于250tO／kg。
4．采用5～40mm颗粒级配的石子，控制含泥量小于1．5％。
5．采用中、粗砂，控制含泥量小于1．5％。
6．掺合料及外加剂的使用。国内当前用的掺合料主要是粉煤灰，可以提高混凝土的和易性．大大改善混凝土工作性能和可靠性，同时可代替水泥，降低水化热。掺加量为水泥用量的15％，降低水化热15％左右。外加剂主要指减水剂、缓凝剂和膨胀剂。混凝土中掺入水泥重量0．25％的木钙减水剂，不仅使混凝土工作性能有了明显的改善，同时又减少10％拌和用水，节约10％左右的水泥，从而降低了水化热。一般泵送混凝土为了延缓凝结时间，要加缓凝剂，反之凝结时间过早，将影响混凝土浇筑面的粘结，易出现层间
缝隙，使混凝土防水、抗裂和整体强度下降。为了防止混凝土的初始裂缝，宦加膨胀剂。国内常用的膨胀剂有UEA，EAS、特密斯等型号。
四、裂缝控制的施工措施
1．混凝土的浇筑方法可用分层连续浇筑或推移式连续浇筑，不得留施工缝，并应符合下列规定： (1)混凝土的摊铺厚度应根据所用振捣器的作用深度及混凝土的和易性确定，当采用泵送混凝土时，混凝土的摊铺厚度不大于600mm；当采用非泵送混凝土时，混凝土的摊铺厚度不大于400mm。 (2)分层连续浇筑或推移式连续浇筑，其层间的间隔时间应尽量缩短，必须在前层混凝土初凝之前，将其次层混凝土浇筑完毕。层间最长的时间间隔不大于混凝土的初凝时间。当层间间隔时间超过混凝土的初凝时间。层面应按施工缝处理。
2．大体积混凝土施工采取分层浇筑混凝土时，水平施工缝的处理应符合下列规定：1)清除浇筑表面的浮浆、软弱混凝土层及松动的石子，并均匀露出粗骨料；2)在上层混凝土浇筑前，应用压力水冲洗混凝土表面的污物，充分湿润，但不得有水；3)对非泵送及低流动度混凝土，在浇筑上层混凝土时，应采取接浆措施。
3．混凝土的拌制、运输必须满足连续浇筑施工以及尽量降低混凝土出罐温度等方面的要求，并应符合下列规定：1)当炎热季节浇筑大体积混凝土时，混凝土搅拌场站宜对砂、石骨料采取遮阳、降温措施；2)当采用泵送混凝土施工时，混凝土的运输宜采用混凝土搅拌运输车，混凝土搅拌运输车的数量应满足混凝土连续浇筑的要求。
4．在混凝土浇筑过程中，应及时清除混凝土表面的泌水。泵送混凝土的水灰比一般较大，泌水现象也较严重，不及时清除，将会降低结构混凝土的质量。
5．混凝土浇筑完毕后，应及时按温控技术措施的要求进行保温养护，并应符合下列规定：1)保温养护措施，应使混凝土浇筑块体的里外温差及降温速度满足温控指标的要求；2)保温养护的持续时间，应根据温度应力(包括混凝土收缩产生的应力)加以控制、确定，但不得少于15d，保温覆盖层的拆除应分层逐步进行；3)在保温养护过程中，应保持混凝土表面的湿润。 保温养护是大体积混凝土施工的关键环节，其目的主要是降低大体积混凝土浇筑块体的内外温差值以降低混凝土块体的自约束应力；其次是降低大体积混凝土浇筑块体的降温速度，充分利用混凝土的抗拉强度，以提高混凝土块体承受外约束廊力的抗裂能力，达到防止或控制温度裂缝的目的。同时，在养护过程中保持良好的湿度和抗风条件，使混凝土在良好的环境下养护。施工人员需根据事先确定的温控指标的要求，来确定大体积混凝土浇筑后的养护措施。
6．塑料薄膜、草袋可作为保温材料覆盖混凝土和模板，在寒冷季节可搭设挡风保温棚。覆盖层的厚度应根据温控指标的要求计算。
7．对标高位于±0．0以下的部位，应及时回填土；±0．0以上的部位应及时加以覆盖，不宜长期暴露在风吹日晒的环境中。
8．在大体积混凝土拆模后，应采取预防寒潮袭击、突然降温和剧烈干燥等措施。
五、大体积混凝土的温控施工现场监测工作
1．大体积混凝土的温控施工中，除应进行水泥水化热的测定外，在混凝土浇筑过程中还应进行混凝土浇筑温度的监测，在养护过程中应进行混凝土浇筑块体升降温、内外温差、降温速度及环境温度等监测。监测的规模可根据所施工工程的重要性和施工经验确定，测温的方法可采用先进的测温方法，如有经验也可采用简易测温方法。这些监测结果能及时反馈现场大体积混凝土浇筑块内温度变化的实际情况，以及所采用的施工技术措施的效果。为工程技术人员及时采取温控对策提供科学依据。
2．混凝土的浇筑温度系指混凝土振捣后，位于混凝土上表面以下50～lOOmm深处的温度。混凝土浇筑温度的测试每工作班(8h)应不少于2次。
3．大体积混凝土浇筑块体内外温差、降温速度及环境温度的测试，每昼夜应不少于2次。
4．大体积混凝土浇筑块体温度监测点的布置，以能真实反映出混凝土块体的内外温差、降温速度及环境温度为原则，一般可按下列方式布置：1)温度监测的布置范围以所选混凝土浇筑块体平面图对称轴线的半条轴线为测温区(对长方体可取较短的对称轴线)，在测温区内温度测点呈平面布置；2)在测温区内，温度监测的位置可根据混凝土浇筑块体内温度场的分布情况及温控的要求确定；3)在基础平面半条对称轴线上，温度监测点的点位宜不少于4处；4)沿混凝土浇筑块体厚度方向，每一点位的测点数量，宜不少于5点；5)保温养护效果及环境温度监测点数量应根据具体需要确定；6)混凝土浇筑块体底表面的温度，应以混凝土浇筑块体底表面以上50ram处的温度为准；7)混凝土浇筑块体的外表温度，应以混凝土外表以内50ram处温度为准。
5．测温元件的选择应符合下列规定：测温元件的测温误差应不大于O．3℃；测温元件安装前，必须在浸水24h后，按上述的要求进行筛选。
6．监测仪表的选择应符合下列规定：温度记录的误差应不大于±l℃；测温仪表的性能和质量应保证施工阶段测试的要求。
7．测温元件的安装及保护应符合下列规定：1)测温元件安装位置应准确，固定牢固，并与结构钢筋及固定架金属体绝热；2)测温元件的引出线应集中布置，并加以保护；3)混凝土浇筑过程中，下料时不得直接冲击测温元件及其引出线，振捣时，振捣器不得触及测温元件及其引出线。
津滨轻轨预应力混凝土连续梁设计
摘 要:津滨轻轨以3 25 m 预应力混凝土连续梁为主,设计中对截面形式进行了优选。由于无碴轨道控制
徐变上拱度的要求,采用部分预应力体系,设计了能够满足长桥连续施工的A 型、B 型和AB 型3 种梁型。关键词:预应力混凝土梁; 连续梁; 结构设计; 施工顺序
1 概述
天津市区至滨海新区快速轨道交通工程区间高架桥以现浇连续箱梁为主,其中预应力混凝土连续箱梁约占全线桥梁长度的70 % 。桥上采用无缝线路,以无碴轨道结构为主。对于超长桥梁预应力混凝土连续梁,不仅要满足使用功能的要求,在工期紧张并且分标段很多的情况下,还要充分考虑连续施工的要求和施工的方便。
2 结构设计计算
(1) 梁部结构形式
考虑到结构本身的受力特点、施工周期、景观效果、施工对环境的影响、经济的合理性,经综合比较,预应力混凝土单箱单室箱梁、预应力混凝土组合箱梁、预应力混凝土双肋板梁比较适用于一般区段。在小跨及曲线段可采用钢筋混凝土箱梁。上述梁型,经济比选结果25 m 为本工程的经济跨度,考虑有利于行车的平稳、减少噪声、景观要求和节约投资等因素,一般地段桥梁采用单箱单室预应力混凝土连续箱梁,部分地段采用20 m 梁用于调整跨度,小半径曲线地段和道岔区采用钢筋混凝土连续梁。梁部施工均采用箱梁是目前国内外广泛采用的高架桥结构形式之一,它具有闭合薄壁截面,抗扭刚度大,整体受力性能好,箱梁外观简洁, 适应性强等特点。箱梁截面刚度大,徐变上拱小,这对于轻轨整体道床来说,是十分有利的。从箱形梁的外形来说最能与下部结构结合,尤其与独柱墩结合更好。
对于预应力混凝土连续梁,在端部张拉预应力钢束时,需要一定的张拉空间,为了保证相邻预应力混凝土梁能同时施工,本次设计预应力梁采用了A 型、B 型以及AB 型3 种梁型。一般区段无碴桥面预应力混凝土连续箱梁横截面为单箱单室截面,梁外轮廓做成了流线形,与流线形的独柱墩协调配合。混凝土采用C50 , 箱梁高1. 5 m , 顶板厚25 cm , 底板厚20 cm , 标准腹板厚40 cm ; 中支点底板厚40 cm , 腹板厚60 cm 。A 型梁端部腹板厚80 cm , 按横向布置2 排OVM15 12 锚具所需最小尺寸确定。由于B 型梁的钢束平弯后在A 型梁的端横梁腹板之间张拉,所以梁端部腹板厚采用150 cm 。全联在端支座及中支座处设4 个横隔板。双线线间距3. 6 m 时, 桥面宽8. 9 m , 标准截面形式见图1 ; 有碴桥面箱梁截面宽为9. 9 m 。
满堂支架就地浇筑梁体混凝土。当联长较长时无缝线路长钢轨作用力较大,相应的墩身截面也较大,桥梁美观也就差。另外, 当一联联长较长时,浇筑混凝土量太大,一次浇筑也比较困难,因此,连续梁联长以3 25 m 为宜。
(2) 截面形式
梁部尽量选用大吨位群锚体系, 以方便施工和减少锯齿板数;同时考虑横截面布筋要均匀, 纵向预应力钢束选用12 7
(4) 梁部纵向内力分析
预应力结构计算按部分预应力混凝土构件进行设计,受拉区允许出现拉应力,但不容许出现裂缝。由于采用支架现浇施工,结构在施工过程中一次落架,没有体系转换,采用预应力混凝土桥综合分析程序,按有限元方法计算连续梁结构的恒载、活载效应以及支座沉降和温度次应力,考虑了混凝土收缩徐变引起的次内力和对预应力损失的影响,纵向预应力筋根据弯矩包络图计算并设置。在计算恒载时, C50 混凝土容重按26 kN/ m3 考虑, 地基不均匀沉降按1 cm 计,体系温差按温升20 ℃,温降-25 ℃ 考虑,日照温差按桥面板均匀升温5 ℃ 计。张拉钢束时,混凝土有效龄期取14 d , 且混凝土强度达到极限抗压强度f c 。
(5) 箱梁横向内力分析
箱形主梁的横截面, 作为被支承在主梁腹板中心线下缘的箱形刚架进行内力分析, 主梁横向计算按1 m 宽的框架进行, 考虑主梁自重、桥面上二期恒载、人群荷载、列车轮载及列车冲击力, 在设置接触网立柱处,还要考虑其荷载, 必要时局部加厚悬臂。列车活载按单线和双线分别加载, 按最不利荷 位移,绘制不同龄期的徐变拱度曲线,为科学地铺设承轨台提供数据。由于津滨地区软土(粘性土) 分布广泛,基础的工后沉降不仅大,而且沉降发展期较长。设计中综合考虑以上因素,建议从浇筑混凝土算起半年后进行桥面承轨台的施工和整体道床的其他施工工序。此时已经完成8. 43 mm 的徐变上拱度,浇筑承轨台后剩余徐变、昼夜温差影响的总上拱度约为4. 8 mm , 满足整体道床对桥梁上拱度变化(不大于10 mm) 的技术要求。 3 全线梁部施工顺序
相邻两联连续梁施工必须先施工预应力混凝土连续箱梁,然后再施工与预应力混凝土连续箱梁相邻的钢筋混凝土箱梁,车站结构应在梁部结构施工之后施工。为了保证相邻预应力混凝土梁能同时施工,本次设计预应力梁采用了A 型、B 型以及AB 型3 种梁型。A 型梁必须先施工,为给后施工的B 型梁留出千斤顶张拉空间,A 型梁端横梁腹板之间的混凝土在B 型梁张拉完毕后再浇筑,为了保证A 型梁钢束张拉时腹板的稳定和强度,设横向联系钢筋或横梁钢筋部分不截断,在A 型梁钢束张拉完毕后,为了满足B 型梁千斤顶张拉的空间切断部分钢筋,张拉完一束,再按施工规范要求把截断的钢筋焊接,然后再张拉另一束, 依次张拉(阶段一) 。B 型梁张拉完毕后再浇筑A 型梁未浇筑混凝土(阶段二) 。如果A 型梁的邻跨不需要张拉空间(如钢筋混凝土梁或站房及其他梁型),取消预留槽口。为了满足特殊情况下梁的施工,设计了AB 型梁,该梁型一端同
A 型梁,一端同B 型梁,施工方法及顺序与A 型梁和B 型梁相同。详见图2 。载组合产生的内力配筋, 横截面均配置普通钢筋。
(6) 混凝土徐变上拱度
由于桥上采用无缝线路整体道床,承轨台施工完后, 扣件对轨道升降调节量仅为20 mm , 需要对预应力混凝土梁徐变上拱、工后地基沉降进行严格控制。为控制混凝土收缩徐变产生的后期非弹性变形, 设计时预应力度尽量采用较小值, 一般控制在 0. 70 f pk ～ 0. 72 f pk 。