铁路预应力混凝土现浇箱梁温度裂缝的控制

北京地铁13号线西起西直门，经中关村、上地、回龙观、北苑、和平里，最后到东直门地铁站，该条地铁全线大部分路线位于地上。而且有许多是高架桥，我参与施工的东北环高架桥便是其中的一座。设计为了加强结构的受力合理，减少伸缩装置，增加行车的稳定性，高架桥上部结构大量采用预应力混凝土连续箱梁，箱梁一联长75 m，由三跨(25+25+25)m组成，每联的混凝土方量约370m3。

为了保证结构的整体性，减少施工缝，加快施工进度，在施工中采用了一次浇筑的方法(设计原计划分两次浇筑)。该梁体的混凝土设计标号为C50，相应每立方米混凝土中水泥用量也比较多，每次浇筑一联(370 m3)；箱梁设计为I类预应力构件。如何控制因混凝土内外温差而出现表面温度裂缝成了该桥施工的关键技术，在我们开始东北环高架桥箱梁混凝土施工时，该条线西线(西直门-霍营段)的同类型箱梁已经出现温度应力裂缝；这更引起我们的重视，便开始着手从以下几个影响混凝土开裂的方面去采取措施，避免出现裂缝；最后取得了15联箱梁无一开裂的理想结果。

1 优化混凝土配合比设计

1．1水泥的选用

大体积混凝土的升温，主要是由于水泥水化热引起的。预防和控制混凝土裂缝，首先应从降低水泥水化热着手，而且在许多工程中曾使用低热水泥来减少水化热。但由于施工地点北京地区没有生产矿渣水泥的地方，虽然这个想法是大家首先想到的，但由于条件所限，最终没有实现，实际中选用了“京都牌”普通硅酸盐水泥。

1．2外加剂

降低水化热的一个途径是在满足强度及施工和易性的前提下减少水泥用量，如果选择合适的配合比，并掺入适量的减水剂，可节省一部分水泥，并降低水化热。施工中，通过比较，选用AS-3泵送剂，掺量为水泥用量的2．5％，实际减少水泥用量15％左右，取得了良好的效果。

1．3粗细骨料

1）粗骨料

粗骨料有两种：碎石和卵石，同等强度等级的混凝土，采用5 mm～40mm卵石比采用常用5 mm～25 mm碎石每立方米混凝土减少用水量15 kg，水泥则相应减少44 kg；施工实际中，为了达到减少水泥用量的目的，选用了由河卵石粉碎后的5mm～25 mm碎石作为东北环高架桥梁体混凝土粗骨料，比选用由片石粉碎后的碎石每立方米混凝土减少水泥用量7蟾左右。

2）细骨料

砂的粗细程度，指不同粒径的砂粒混合在一起后的总体粗细程度，通常有粗砂、中砂与细砂之分。在相同重量条件下，细砂的总表面积较大，粗砂的总表面积较小。在混凝土中，砂子的表面需要由水泥浆包裹，砂子的总表面积愈大，则需要包裹砂粒表面的水泥浆就愈多，因此，一般来说用粗砂拌制混凝土比用细砂所需的水泥浆要省。施工中，选用了中粗砂作为梁体混凝土的细骨料。

1．4砂、石料的含泥量控制

砂、石含泥量若超过规定，不仅增加了混凝土收缩，同时又降低了混凝土抗拉强度，对混凝土的抗裂十分不利。因此在全桥大体积混凝土施工中石子、砂子的含泥量分别严格控制在1％及3％以下。

2 控制混凝土出机温度及浇灌温度

2．1混凝土拌合物温度的选择

石子、水、砂、水泥每升高l℃，则使混凝土出机温度分别升高0．324℃，0．313℃，0.258℃，0.088℃。由施工配合比分析，石子的比热较小，但每立方米混凝土石子占总重量51.2％，而水的重量虽在每立方米混凝土中只占8％左右，但比热较大。因此对混凝土出机温度影响最大的是石子和水的温度。降低出机温度的最有效方法是降低石子温度和水的温度。梁体施工时止是北京地区的暑期，大气温度较高(最高达38℃)。采用向石子洒水降温措施，经具体量测，卵石温度降低了8℃左右。

2．2浇灌时机的选择

由于施工期间北京地区白天温度很高，最高时达38℃，若在白天施工，由于太阳的照射，会使混凝土的人模温度无形中增高10℃左右，为了避免太阳的照射，梁体在夏季施工时全部选择在晚间进行。

3 混凝土施工

3．1坍落度

在满足泵送前提下，尽量降低混凝土坍落度，梁体施工中，坍落度值在高温天气时为160mm～180mm；在阴天时为140 mm～160mm

3．2混凝土的浇筑

采用分层法浇筑，有利于混凝土散热，为保证前后浇筑的混凝土没有冷缝，施工采用连续薄层推移式浇筑的方法，循序推进，逐步向前到顶，每层混凝土厚度控制在30cm左右。

3．3混凝土的振捣

混凝土振捣采用插入式振捣器机械振捣，振捣棒操作遵循“快插慢拔”的振捣原则。由于采用斜向分层方案，严格控制振捣顺序，振捣从浇筑层的下端开始，逐渐上移，振捣中应严格控制振捣时间，既不过振也不漏振。

3．4做好混凝土的表面处理工作

混凝土的表面处理是减少表面收缩裂缝，控制桥面标高及平整度的重要措施。混凝土表面水分由于大气蒸发，极易散失，在初次收面时，先在上面洒一些水，用木制或塑料制抹子进行第一次收光；待混凝土初凝前，即快要初凝时，再用抹子搓压、整平、收光。

3．5混凝土的养护措施

在混凝土抹压后随即用塑料彩条布覆盖压实，避免混凝土表面透风漏气，水分蒸发、散失并带走热量，以此来保持混凝土表面的温度；同时在彩条布上盖一层棉毯，并在上面洒水来保证混凝土的湿润。采取这些措施后，可减小混凝土表面的热扩散，延长散热时间，减小混凝土中心与表面的温差，防止产生温差裂缝和表面干缩裂缝，间时也保证了水泥的水化作用在良好潮湿环境下进行，使混凝土早期抗拉强度较快上升。

3．6混凝土内部的散热措施

由于施工箱梁为了拆除箱梁内模，在每跨粱体间预留两个顶部天窗，这一客观条件为散失梁体内热量的愿望成为可能。根据实地量测，混凝土开始初凝后，箱体内的温度达到65℃左右，远远大于混凝土表面温度35℃，为了减小这种偏差，施工中在顶留每个天窗时，设一台风机，向箱体内吹风，通过箱体内空气的对流来降低箱体内的温度，减小内外混凝土的温差，从而减小温差裂缝出现的可能。