大型铁路站房跳仓法大体积混凝土施工技术研究

大型铁路站房跳仓法大体积混凝土施工技术研究

杨鸿玮

中铁建工集团广东有限公司，广东 广州 510410

引言：现代建筑中时常涉及到大体积混凝土施工，如高层楼房基础、大型设备基础、水利大坝等。由于大体积混凝土水泥水化热释放集中，内部升温快，混凝土内外温差较大时，会使混凝土产生温度裂缝，影响结构安全和正常使用。为解决裂缝问题，王铁梦教授提出“跳仓法”施工方法；吴中伟院士首创了“膨胀混凝土后浇带”方法。本文以广州白云站高铁站大体积混凝土工程为例，通过利用补偿收缩混凝土技术，结合跳仓法施工，大幅度减少后浇带数量，控制混凝土的中心温度峰值并延迟峰值出现的时间，来解决混凝土硬化期间由于水泥水化热过程释放的水化热所产生的温度应力和混凝土干缩应力的共同作用，导致钢筋混凝土结构的开裂及耐久性问题。

关键词：站房工程；混凝土；裂缝控制；跳仓法；施工技术

一、工程概况

广州白云站是一个新建特大型旅客高铁车站，站场规模11台24线，属国家重点工程。白云站建筑总规模45.3万平米，其中站房工程14.45万平米，筏板基础南北向长518.8m，东西向宽314.1m。筏板基础厚度800mm，1350mm，承台厚度3350-4100mm。设计强度为C45P8补偿收缩，属于超长大体积混凝土结构，普遍超长超厚，而且厚度变化大。

二、配合比选定

2.1 配合比设计原则

根据《大体积混凝土施工标准》GB50496-2018里3.0.2.1条规定，结合项目情况，大体积混凝土设计采用混凝土60d强度作为混凝土配合比设计，混凝土强度评定和工程验收依据。配合比设计时遵循低水胶比、低胶凝材料用量、高掺粉煤灰原则，同时掺量膨胀剂补偿收缩混凝土，控制混凝土的干缩和水化热引起的温度应力，减少混凝土裂缝。

2.2 原材料

① 水泥：P·O 42.5台泥（英德）水泥有限公司，碱含量不超过0.6%；

② 粗骨料：5-20mm湖南玛瑙山，连续级配，含泥不超过1%；

③ 细骨料：0-5mm英德市清溪砂场(清远北江河砂），中砂，细度模数2.3-3.0；含泥不超过2.5%；

④ 粉煤灰：F类Ⅱ级，深能合和电力（河源）有限公司，细度不超过30%；

⑤ 减水剂：聚羧酸高性能减水剂（缓凝型）中铁株洲桥梁有限公司，减水率30%；

⑥ 掺合料：II型，深圳市德宜新材料科技有限公司；

⑦ 水：自来水；

以上材料其他各项检测指标均应满足《铁路混凝土工程施工质量验收标准》（TB 10424-2018）中相关技术检测要求。

2.3 混凝主要技术指标

①质量要求：强度等级为C45P8补偿收缩；现场入模坍落度为（180±20）mm；混凝土和易性良好，无离析泌水现象；夏季初凝时间不小于20h，终凝时间不大于30h，冬季初凝时间不小于16h，终凝时间不大于24h。

②温度要求：大体积混凝土入模温度控制在5～30℃；浇筑体在入模温度基础上的温升值不大于50℃；且控制混凝土中心最高温度不超过70℃；混凝土里表温差不大于25℃；降温速率不大于2℃/d且不应大于3℃/d；拆除保温覆盖时混凝土浇筑体表面与大气温差不大于20℃。

③试验配比确定：原材全项检测→进行配合比初步设计→材料试拌→配合比优化→性能检测→试件成型→试件养护→强度检验→配比确认→机组试生产。

表1：试验室适配过程中每立方混凝土各材料用量（单位：kg/m³）

表2：各水泥用量不同龄期强度（单位：Mpa）

其他指标:碱含量为2.5%，Cl-含量0.04%，SO₃含量3.7%，均满足规范要求。

通过对比试验，在满足设计要求的情况下，结合施工工艺，工人施工水平，材料成本等因素，采用水胶比为0.34的配合比作为施工配合比。

三、工程应用

3.1 施工技术控制

混凝土所用原材料应按照验收标准进行检测验收，混凝土生产过程中要严格按照配合比材料用量进行拌合，要求水泥在使用时内部温度不超过50℃，控制好混凝土拌合性能及凝结时间，浇注时应进行分层分段施工，分层厚度不大于50cm，分段长度以不超混凝土初凝时间为界限，现场施工时边浇筑成型边用塑料薄膜覆盖保湿，整体浇注成型后10个小时设置5cm拦水坎进行蓄水养护，使混凝土表面进行充分的保温、保湿养护，以防止混凝土表面失水干燥和昼夜温差大导致表面收缩裂缝的发生，同时也可以让膨胀剂充分发挥膨胀效应，要求养护时间不少于14天。

3.2 温度监控

选取位置应具有代表性，安装较方便，沿浇筑体厚度方向垂直布置测温点，应设置上、中、低三个测温处，测温区的间隔应为≥500 mm。由板顶、中心、底部测温等构成,如图1所示。

图1 测点布置图

3.3.自动测温

在混凝土中按照测温点的位置布置温度计，将温度测量线引入到混凝土表层0.5米处，并与无线传感器连接。温度测量在混凝土表面浇筑完成后1小时后，由无线电收发器完成，并将其存储。通过设置要求，可以实现对现场的温度进行即时监测，并产生相应的测温曲线，了解混凝土内部、表面的温差变化，使混凝土内部和表层温差不大于25℃，从而实现混凝土保温、保湿养护的动态调节。下图2为不同测点中心值监控龄期曲线，从图中可以看出混凝土内部温度在第5天时达到峰值，比普通普通混凝土3天达到温峰值晚2天，有效地推迟了峰值出现的时间，对于裂缝控制是十分有利的。

                           图2  不同测点中心值监控

3.4项目裂缝控制效果

现场混凝土拌合物的和易性良好，可泵性良好，满足施工要求，综合原材、配合比、施工、养护等各方面控制，混凝土质量得到保证，没有出现裂缝。现场留置的混凝土强度试件、抗水渗透试件、限制膨胀率试件试验结果均达到设计要求。

结语

（1）通过大掺量粉煤灰控制混凝土的中心温度峰值、掺加膨胀剂补偿混凝土收缩及采用聚羧酸高性能减水剂，配合比设计时采用低胶凝材料和低水胶比能有效控制混凝土的干缩和水化热引起的温度应力。

（2）控制好原材、配比、施工，大体积混凝土的养护和监控尤为重要。混凝土早期养护能够保证水化的温度和防止混凝土早期表面失水，同时养护可以补充混凝土早期水化需要的水分，有助于水泥水化的进行。合理充分的养护可以显著提高混凝土耐久性，混凝土的早期养护更是决定混凝土后期性能的关键。