浅谈铁路工程建设大体积钢筋混凝土结构的施工技术
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摘要：随着国民经济的发展和工程技术水平的不断提高，我国各类大中型工程的数量显著增多，在这些工程中，经常会遇到大体积钢筋混凝土结构施工的情况。大体积钢筋混凝土结构的主要缺点就在于其内外温差不容易被调节，如果不能对这一问题进行很好的处理，就容易导致温差裂缝的出现，影响工程质量。本文首先对大体积钢筋混凝土结构的有关情况进行介绍，并结合某工程实例，从混凝土的配比、温度检测、工艺流程、保养等方面就如何避免温度裂缝的出现，确保混凝土结构的施工质量进行探讨。
1 引言
大部分的大型工程项目建设都会涉及到大体积钢筋混凝土结构施工，例如水库大坝、大型基础设施建设、高层、超高层楼房建设、大型桥梁承台等。顾名思义，大体积钢筋混凝土结构的主要特点就是其体积一般较大，但是结构的表面系数却相对较小，水泥水化热的释放也更加集中，使其内部升温非常迅速。如果混凝土的内外部温度相差过大，就非常容易导致混凝土温度裂缝的出现，进而对工程质量和结构的安全性和使用性能造成不利影响，因此必须要在有关标准和规范的指导下按照科学、合理的工序进行施工，并且采取相应的措施避免此类问题的出现，从而为工程质量提供更多的保障。本文结合某工程实例，对大体积钢筋混凝土结构的施工技术进行分析和探讨。
2 工程概况
本次研究所涉及到的铁路工程的施工环境较为恶劣，外部气候条件复杂多变，给包括承台的浇筑施工在内的大体积钢筋混凝土结构的施工带来了不少的困难。为了提高施工质量，避免各类有害结构裂缝的出现，工程人员采取了相应的控制措施，并根据实际情况优化了施工工艺，最终取得了令人满意的工程成果，下面就对有关内容进行具体的介绍。
3 混凝土配合比的有关问题
对于混凝土配合比的合理选择与设计直接影响着混凝土结构的浇筑质量，因此，工程技术人员主要从混凝土原材料的选择、混凝土的制作、浇筑、内部温度检测、表面结构养护等方面对其进行了必要的监督与控制，在这一过程中，对于混凝土外部温度与内部温度之差的控制无疑是工作的难点和重点，在这方面主要存在着三个问题：第一，承台的体积较大，并且要一次性浇筑成型，使其内部的热量不容易被散发。第二，室外气温较低，混凝土结构内外温差较大。第三，较大的温差将会增加出现裂缝的几率，给控制工作带来更大的压力。
为了提高结构的施工质量，避免混凝土结构产生裂缝，就必须要从增强混凝土自身的抗拉性能以及尽可能的消除混凝土结构内外温差两方面入手。
3.1 配合比的选择与试配
本次工程所使用的是C30高性能混凝土，想要对其最高温度进行控制，最为核心的环节就是要尽可能降低混凝土的水化热，配合比的选择与试配工作也因此被提升到了一个崭新的高度。
（1）材料的选用
对于原材料的控制主要分为五个方面进行，首先就是水泥的选择。C30大体积混凝土所选用的水泥应该是水化热程度较低的类型，在不影响混凝土整体性能的前提下，应尽可能降低对水泥的使用。其次是粗细骨料。由于中砂能够有效降低对水泥和水的使用，因此细骨料应以II区中砂为宜。而粗骨料的选择则应以可被泵送为原则，选用粒径在5~10mm、10~20mm 、20~31.5mm的三级配石子，以便在最大程度上避免混凝土出现收缩变形的情况。第三是含泥量。大体积混凝土骨料的含泥量是影响其性能的关键环节，如果含泥量过大，不仅会增加混凝土收缩变形的程度，还会对其抗拉强度造成不利影响，容易导致开裂。因此，对于骨料含泥量的检测必须在施工现场进行，并注意将砂石的含泥量分别控制在2%和1%以内。第四是掺合料。实践表明，将粉煤灰掺入混凝土中不仅能够在很大程度上减少对水泥的使用，降低水化热，还能进一步提升混凝土的和易性和后期强度。使用了粉煤灰的大体积混凝土结构基本在一个月左右就能够接近甚至达到设计要求的强度值。最后是外加剂。在本次工程中采用了UEA技术，混凝土中大约被掺入了10%的UEA，初期试验表明，UEA的掺入使混凝土的膨胀力能够抵消一部分收缩力的影响，进而提高混凝土的抗裂能力。
（2）试配
配合比的设计是根据实验室的前期试验结果完成的，在本次工程中，1m³混凝土中含有300kg PO.42.5水泥，714 kg中砂，1103kg粒径在5~10mm、10~20mm 、20~31.5mm的三级配碎石，104kg掺合料，外加剂，164kg水，配置出的混凝土坍落度在160~180mm之间。
4 对于混凝土温度的预测与分析
根据施工现场的实际情况、所选定的混凝土配合比、施工过程中的室外气温变化情况以及有关养护方案，本次工程选择通过3D―TFEP程序来完成混凝土结构温度及内外温差的计算、模拟和预测，及时的向技术人员反映出沿厚度方向混凝土结构的温度分布以及温度随混凝土龄期变化而发生的改变，以便技术人员对优化、保温和养护措施进行合理选择，本次工程采用的是一层薄膜、2层麻袋、一层塑料薄膜的温度控制方式。
5 大体钢筋钢筋混凝土的工艺流程
在本次工程中，1号承台的大体积钢筋混凝土结构的厚度达到了2.5m，内部温度因水化热而得到了很大幅度的提升，内外温差以及外表温度的控制不易进行。考虑到基坑支护已经出现偏移、需要尽快完成底板浇筑的情况，工程技术人员在充分考虑到了混凝土的运输延迟问题后，选择按照三个阶段来完成混凝土的浇筑工作，第一个阶段所浇筑的是承台结构的最底部；第二个阶段所浇筑的是承台结构的下层部分；最后一个阶段按照从中心向周围扩散的方法来完成承台底层、上部和周边部位的浇筑。
为了避免冷缝的出现，技术人员要求前后混凝土的浇筑间隔要控制在4h之内，因此，可以根据以往工程中的统计数据来完成浇筑次序、规格、长度、流向、搭接时间的合理安排。整个浇筑过程主要分以下几步进行：
（1）共设置了东北、西北两台混凝土输送泵，另外两个角设置了两台吊车，还有8辆罐车，共同完成承台的浇筑工作。
（2）从北向南，通过分层浇筑的方法完成8层混凝土的浇筑，整个浇筑过程坚持坡度一致，一次到顶的原则，每层的厚度被控制在30cm。
（3）在承台的底板位置，按照由北向南的顺序进行混凝土的振捣，同时，将4―8m的位置作为中心进行左右浇筑。输送泵按照12m宽度进行浇筑，当纵向长度大于承台长度的三分之二时，输送泵返回端部位置，开始进行第二层的浇筑工作，剩余的三分之一部分由吊车完成。
需要注意的是，混凝土的振捣工作应在浇筑后及时进行，做到不漏振、不过振，避免混凝土发生离析现象。在整体浇筑结束约3小时，工作人员对混凝土表面的水泥浆进行搓平和压实。
6 结构内部的温度检测
首先，工作人员利用水平长刮尺将结构表面的浮浆除去，并将其刮平，避免表面出现龟裂，处理结束后，按照有关要求对其进行覆盖养护。在核心承台的范围内，总共垂直埋设了16根测杆，每根测杆配有4个测点，也就是整个承台结构拥有64个测点对其内部温度进行检测。同时，工作人员还在结构的外部设置了两个用来检测其外部温度的测点。
全部的温度测点都通过热电偶补偿导线与响应的数据采集仪器连接在一起，所获得的内外温度数据在经过计算机的分析和处理后由打印机打印输出，使技术人员能够掌握结构内部温度的第一手资料，并根据实际情况采取相应措施避免温度裂缝的出现。
7 结构的养护
在第一阶段的施工结束后，承台混凝土的表面尚低于底板面层钢筋约60cm，工作人员无法为其覆盖保温材料，因此采用了在浇筑结束4小时后向其喷洒热水的方法进行养护。在此期间，曾经出现过结构内外温差＞25℃的情况，在经过了碘钨灯照射和增加热水的喷洒量处理后，温差重新被控制在25℃以内。
工程第二、三阶段的施工几乎是连续进行，因此在第三阶段的振捣工作结束后，工作人员首先利用水平长刮尺对其表面进行了处理，在喷洒温水进行初步保养之后，采用了塑料膜、两层麻袋、塑料膜的覆盖方式进行保温。在整个养护阶段，工作人员定期对结构的温湿度进行检测，确保这两项数值能够维持在一个相对稳定的水平。在承台的浇筑工作全部结束后，向预埋的降温管注入冷水，以便及时导出结构内部的水化热。
除了做好有关施工和养护工作外，施工方还制定了科学、完善、可行的组织管理制度，在每一道工序正式开始前，技术人员都会组织施工人员进行技术交底，确保他们能够对整个施工流程有一个更加全面的认识，确保施工能够顺利进行。
8 检测结果
（1）承台结构混凝土的浇筑温度大约在13~22℃之间，而在其振捣和养护期间，施工现场的室外温度在7~25℃的范围内。
（2）承台下部结构中心位置的混凝土的最高温度曾达到45℃的水平，而面层部位混凝土的最高温度仅为22℃，底层部位的混凝土最高温度达到35℃的水平。由此可以看出，混凝土结构内部水化热的温度是随着混凝土的体积和厚度的增加而增加的。
（3）混凝土内部热峰值出现的龄期随着混凝土体积和厚度的增加而相应延长，一般来说，承台区域的中心部位出现热峰值的龄期约为3天。
（4）承台区域混凝土的振捣工作实际上是分上下两层进行的，但是由于彼此间隔时间较短，因此由此而造成的影响并不是非常显著。在混凝土的振捣结束后，应注意做好养护工作，并将混凝土结构的内外温差控制在25℃的范围之内，同时注意使结构保持一定的湿度。
9 结语
总的来说，想要进一步提高大体积钢筋混凝土结构的施工质量，就必须要选择合理的配合比、改进施工工艺，做好对温度的监控和后期养护工作，同时，还要制定相应的制度和规范来对工作人员的行为进行约束，确保混凝土浇筑的一次成型，避免各类影响结构性能的裂缝的出现，以便在节约项目资金的同时避免因返工而带来的不必要麻烦。