淺談溫度對橋梁工程大體積混凝土裂縫的影響

摘要:本文以溫度對橋梁工程大體積混凝土的影響，敘述了大體積混凝土裂縫產生的原因及防治辦法。

關鍵詞:溫度 大體積混凝土 裂縫

0 引言

近年來，我國基礎建設得到迅猛發展，各地興建了大量的混凝土建筑?；炷灵_裂可以說是“常發病”和“多發病”，特別是大體積混凝土裂縫，更是困擾著工程管理人員。因此，必須十分重視結構的裂縫問題，正確分析裂縫的產生機理，區分裂縫的性質及認識裂縫的危害程度;以便找到適合的防治措施。

1 大體積混凝土裂縫產生原因分析

混凝土具有熱脹冷縮性質，特別是大體積混凝土，因其體積較大，熱脹冷縮性質表現的更明顯。當混凝土結構外部環境或內部溫度發生變化時，結構將會發生變形，若變形遭到約束，則在結構內將產生應力，當應力超過混凝土抗拉強度時即產生溫度裂縫。在某些大跨徑橋梁中，溫度應力可以達到甚至超出活載應力。引起大體積混凝土溫度變化主要因素有:

1.1 水化熱。一般出現在施工過程中以及養護階段。大體積混凝土在澆筑和初期養護階段，由于水泥水化過程中會產生大量熱量，致使內部溫度很高。所以要采取措施控制內外溫差不超過25℃，但往往由于管理不善，保溫措施不力，導致內外溫差太大，致使表面出現裂縫。施工中應根據實際情況，盡量選擇水化熱低的水泥品種，限制水泥單位用量，降低骨料入模溫度，減小內外溫差，并緩慢降溫，必要時可采用循環冷卻系統進行內部散熱，或采用薄層連續澆筑以加快散熱。

1.2 蒸汽養護或冬季施工時施工措施不當，混凝土驟冷驟熱，內外溫度不均，易出現裂縫。

1.3 驟然降溫。突降大雨、冷空氣侵襲、日落等可導致結構外表面溫度突然下降，但因內部溫度變化相對較慢而產生溫度梯度。日照和驟然降溫內力計算時可采用設計規范或參考實際資料進行，混凝土彈性模量不考慮折減。

1.4 年溫差。一年中四季溫度不斷變化，但變化相對緩慢，對橋梁結構的影響主要是導致橋梁的縱向位移，一般可通過橋面伸縮縫、支座位移或設置柔性墩等構造措施相協調，只有結構的位移受到限制時才會引起溫度裂縫，例如拱橋、剛架橋等。我國年溫差一般以一月和七月月平均溫度的作為變化幅度?？紤]到混凝土的蠕變特性，年溫差內力計算時混凝土彈性模量應考慮折減。

1.5 日照。橋面板、主梁或橋墩側面受太陽曝曬后，溫度明顯高于其它部位，溫度梯度呈非線形分布。由于受到自身約束作用，導致局部拉應力較大，出現裂縫。日照和下述驟然降溫是導致結構溫度裂縫的最常見原因。

2 橋梁工程大體積混凝土裂縫的防治

以上分析了大體積混凝土裂縫產生的原因，主要是由于大體積混凝土內外溫差過大造成的。因此，如何如控制混凝土結構溫度的變化是解決大體積混凝土裂縫的關鍵。以下從設計、施工和養護的角度分析如何預防大體積混凝土開裂。

2.1 優化大體積混凝土的設計 雖然大體積混凝土不布置鋼筋或者布筋較少，我們還是可以在裂縫易發生部位如孔洞周圍以及轉角處布置一些斜筋，從而讓鋼筋代替混凝土承擔拉應力，這樣可以有效的控制裂縫的。為了避免裂縫的出現，在設計中利用中低強度底水泥充分利用混凝土的后期強度。在工程結構設計中要特別注意降低結構的約束度。對于混凝土中鋼筋保護層的厚度應當盡量取較小值，因為保護層的厚度愈大愈容易發生裂縫。

2.2 大體積混凝土中水泥的品種及用量 研究表明大體積混凝土產生裂縫的主要原因就是水泥水化過程中釋放了大量的熱量。于是，我們對于橋梁中的大體積混凝土應該選擇低熱或者中熱的水泥品種。我們在大體積混凝土施工中應盡量使用礦渣硅酸鹽水泥、火山灰水泥。我們應該充分利用混凝土的后期強度，以減少水泥的用量。

2.3 摻加外加料和外加劑 在大體積混凝土中摻入一定量的粉煤灰后，可以增加混凝土的密實度，提高抗滲能力，改善混凝土的工作度，降低最終收縮值，減少水泥用量。要降低大體積混凝土的水泥水化熱引起的內部溫升，防止結構出現溫度裂縫，利用粉煤灰作混凝土的摻合料是最有效的之一。

2.4 大體積混凝土的骨料控制 在骨料的選擇上應該選取粒徑大強度高級配好的骨料。這樣可以獲得較小的空隙率及表面積，從而減少水泥的用量，降低水化熱，減少干縮，減小了混凝土裂縫的擴展。

2.5 大體積混凝土的養護 在溫度較高的情況下進行施工，我們在混凝土的內部通入冷卻循環水，采用循環法保溫養護，以便加快混凝土內部的熱量散發。混凝土表面應該覆蓋一些織物進行保溫、保濕養護，這樣不但可以降低混凝土內外溫差，防止表面產生裂縫，還可以防止混凝土驟然降溫產生貫穿裂縫，并且還可以使水泥順利水化，防止產生濕度裂縫。為了及時掌握混凝土內部溫升與表面溫度變化值，可以在混凝土內埋設一定量的測溫點，從而可以更好的了解混凝土的溫度變化情況，一旦內外溫差超過允許值25℃，好及時采取措施。

混凝土澆筑溫度在冬季施工時一般以5℃～10℃為宜，在澆筑混凝土以前還應該對基礎及新混凝土接觸的冷壁用蒸汽預熱，對原材料應視氣溫高低進行加熱。加熱石料時應避免過熱和過分干燥，最高溫度不應超過75℃。另外還要注意運輸中的保溫、澆筑過程中減少熱量的損失以及保溫養護。

3 工程實例

津汕高速公路大高至魯冀界段第二合同段大寨河大橋大體積混凝土施工中的主要控制措施:

根據氣象預報，擬澆筑三天后的平均氣溫。為防止因混凝土內外溫差超過25℃而開裂，經研究、比較，在不降低水泥用量、摻粉煤灰及選用礦渣水泥的條件下，采用以下保溫、保濕等保養方法。

3.1 充分利用混凝土后期強度，征得設計單位同意，摻入緩凝劑，使混凝土的水化熱溫度相應降低4℃～7℃。

3.2 優化混凝土配合比，做好粗細骨料的做配，摻入適量的優質粘火灰，摻入按水泥用量0.25%的緩凝型減水劑，降低水化熱。

3.3 由于是夏季施工，在施工現場對堆在露天的砂石用布覆蓋，以減少陽光對其的輻射，同時對澆筑前的砂石用冷水降溫。在攪拌過程中向混凝土中添加冰水。以上這些措施都可以有效的降低混凝土的入模溫度。

3.4 保溫保濕養生，內散外蓄，采用混凝土澆搗后覆蓋二層草包一層塑料薄膜，初凝后不斷澆水，保溫保濕養生14天。

3.5 采用高壓水泵將冷卻水送到環形噴水管，噴淋到頂部混凝土的內外壁表面，水流自上而下，水流除濕潤混凝土表面外，還帶走大量熱量，使得被太陽曬熱了的混凝土表面溫度下降，混凝土表面殘余水，又因水分蒸發帶走一部分的熱量。加強對混凝土的保養，不斷觀察混凝土保濕狀況，定時澆水保濕。

4 結束語

以上主要從溫度影響方面敘述了大體積混凝土裂縫產生的原因及防治辦法，其他的裂縫產生原因就不一一贅述。綜上所述，雖然大體積混凝土很容易產生裂縫，但是我們在設計過程中考慮充分，施工過程中采用適當的混合料、外加劑和嚴格的施工質量控制，以及在后期養護階段加強養護，盡量降低大體積混凝土內外溫差等一系列辦法，可以將溫度對裂縫的影響降至最低，以保證橋梁結構的耐久性和安全性。

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