橋梁工程大體積混凝土施工技術(shù)研究

郝姝珍

(忻保高速公路建設(shè)管理處)

1 大體積混凝土施工產(chǎn)生的質(zhì)量問(wèn)題

1.1 大體積混凝土裂縫

混凝土是脆性的材料，抗拉強(qiáng)度小，只有抗壓強(qiáng)度10%。而大體積混凝土斷面尺寸大，水泥水化熱使混凝土內(nèi)部急劇產(chǎn)生高溫，進(jìn)行降溫中，使用約束條件會(huì)使混凝土產(chǎn)生很大拉應(yīng)力。一般大體積混凝土只在混凝土表面配置一些鋼筋，或者根本不配備。所以，拉應(yīng)力就要依靠混凝自身承擔(dān)。如果外界溫度變化差異大，大體積混凝土施工期的澆筑溫度就會(huì)隨外界氣溫產(chǎn)生變化?？梢?jiàn)，外界氣溫變化對(duì)大體積混凝土產(chǎn)生裂縫有著重大的影響。

混凝土內(nèi)部溫度由澆注的溫度、水泥水的化熱溫升、結(jié)構(gòu)散熱溫度等各種溫度組成。其中澆注的溫度和外界溫度有直接的關(guān)系，一般的高溫條件，大體積混凝土是不易散熱的，而混凝土內(nèi)部最高溫度可以達(dá)到60 ～70 ℃，而且還有很長(zhǎng)的一段延續(xù)期。外界溫度如果降低，就會(huì)使大體積混凝土內(nèi)外溫度出現(xiàn)梯度，溫度下降過(guò)快，還會(huì)使混凝土內(nèi)外層的溫差增加，對(duì)大體積混凝土施工來(lái)說(shuō)，是非常不利的。溫差引起溫度的變形產(chǎn)生了溫度應(yīng)力，溫差越大，相應(yīng)的溫度應(yīng)力也就越大。要采取措施做好溫度控制工作，防止內(nèi)外溫差引起混凝土的溫度應(yīng)力。而且外界濕度也可以對(duì)混凝土裂縫產(chǎn)生影響，溫度降低造成混凝土加速干縮，導(dǎo)致混凝土出現(xiàn)裂縫。

1.2 大體積混凝土收縮

混凝土?xí)诳諝庵杏步Y(jié)、體積減小，這種現(xiàn)象一般稱(chēng)為混凝土的收縮。不受外力情況下，混凝土的自發(fā)變形，受支承條件或者鋼筋的收縮約束，混凝土?xí)a(chǎn)生拉應(yīng)力，使混凝土造成開(kāi)裂。開(kāi)裂的原因包括有塑性的收縮和干燥收縮、溫度收縮。

混凝土的硬化初期是水泥在水化凝結(jié)變硬過(guò)程中發(fā)生的體積變化，變化后期是混凝土內(nèi)部水分蒸發(fā)引起干縮變形。混凝土20%水分是水泥硬化需要的，其它80%的水分則需要蒸發(fā)掉。水分的蒸發(fā)引起混凝土體積產(chǎn)生收縮。

混凝土內(nèi)部水分的蒸發(fā)造成的混凝土收縮，收縮后，如果繼續(xù)處于水飽和的，可以恢復(fù)原有的膨脹狀態(tài)，恢復(fù)體積。這種干濕的交替變化導(dǎo)致混凝土體積發(fā)生變化，對(duì)混凝土施工來(lái)說(shuō)是極為不利的。而影響到混凝土收縮的原因，一般為水泥品種、混凝土外加劑、混凝土添加劑、混凝土摻合料等品種，施工工藝及養(yǎng)護(hù)條件等。

混凝土是非勻質(zhì)施工材料，由多種材料組成。在抗壓度、耐用度、實(shí)用度等方面，混凝土都有十分優(yōu)秀的表現(xiàn)，廣泛的應(yīng)用于各種工程建筑中?；炷烈灿泻芏嘟ㄖ秉c(diǎn)，例如抗拉強(qiáng)度低、抗變形的能力差、容易開(kāi)裂等?；炷链嬖诘慕ㄖ秉c(diǎn)，很容易對(duì)工程建筑造成安全隱患。通過(guò)對(duì)橋梁施工的研究可以看出，大體積混凝土施工一定要做好溫度應(yīng)力與溫度變形的處理工作。

2 大體積混凝土施工技術(shù)措施

2.1 大體積混凝土的配合比設(shè)計(jì)

由于水泥用量影響了水化熱多少和混凝土溫度，所以，大體積混凝土要選擇水化熱較低水泥，減少水泥的用量，可以有效減少混凝土的收縮和變形。使用摻合料、添加劑技術(shù)，既可以節(jié)約水泥，還可以降低水化熱，使混凝土增加和易性，提高混凝土的強(qiáng)度。

由于大體積混凝土裂縫主要原因是水泥在水化過(guò)程中超量釋放熱量，所以，橋梁大體積混凝土的施工一定要選擇低熱或中熱水泥的品種。水泥溫度釋放大小和速度是由水泥礦物成分決定的，一般不影響最終的發(fā)熱量，所以大橋梁工程大體積混凝土的使用中，要盡量應(yīng)用礦渣硅酸鹽類(lèi)水泥或火山灰水泥。

利用混凝土后期的強(qiáng)度，減少水泥用量，將設(shè)計(jì)荷載延遲60 ～90 d。

2.2 大體積混凝土骨料的控制

一般在骨料選擇上，要選擇粒徑較大，強(qiáng)度較高的配好的骨料。選擇這種骨料可以得到比較小的空隙率和表面積，達(dá)到減少水泥用量的目的，還可以降低水化熱，減小混凝土的裂縫發(fā)展，減小干縮的發(fā)生。一般精骨料要應(yīng)用連續(xù)級(jí)配，而細(xì)骨料要選擇中砂。工程設(shè)計(jì)中對(duì)低強(qiáng)度水泥要充分的利用混凝土后期強(qiáng)度，注意降低混凝土結(jié)構(gòu)約束度。

2.3 優(yōu)化大體積混凝土設(shè)計(jì)

大體積混凝土一般不配置鋼筋或布筋，但在裂縫容易發(fā)生的位置或轉(zhuǎn)角處還是可以配置斜筋的，使鋼筋代替混凝土進(jìn)行拉應(yīng)力的承擔(dān)工作。

2.4 混凝土的攪拌和運(yùn)輸工作

混凝土在攪拌時(shí)，一定要保證攪拌均勻，對(duì)原材料要進(jìn)行科學(xué)的配比與計(jì)量，攪拌時(shí)間也要符合施工要求。連續(xù)的進(jìn)行攪拌，控制好混凝土的塌落度。攪拌完成后，要及時(shí)送至澆筑的現(xiàn)場(chǎng)，入模澆筑。為了保證混凝土的離析和灰漿的流失，一定要保證在最短的時(shí)間內(nèi)，運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場(chǎng)，一旦發(fā)生離析現(xiàn)象，就要進(jìn)行人工二次攪拌，合格后進(jìn)入筑模。入模時(shí)，混凝土自由傾落距離不要超過(guò)2 m，防止再次發(fā)生離析問(wèn)題。

2.5 混凝土的澆筑方案

混凝土的澆筑要應(yīng)用延緩溫差梯度、降溫梯度方式，澆筑前要做好 計(jì)算與準(zhǔn)備工作，要有次序、有流向的分層進(jìn)行澆筑，控制好前后的澆筑時(shí)間。

控制好混凝土入模的溫度，加強(qiáng)振搗，控制好振搗的時(shí)間、移動(dòng)的距離、插入的深度，以確保振搗的密實(shí)度，防止漏振與過(guò)振的發(fā)生，使混凝土保證均勻密實(shí)。

澆筑時(shí)，要做好現(xiàn)場(chǎng)的協(xié)調(diào)和管理工作，對(duì)人力和物力做好準(zhǔn)備與安排，保證施工能夠按照計(jì)劃順利的實(shí)現(xiàn)，使混凝土穩(wěn)定供應(yīng)，不留冷縫。

澆筑后，要對(duì)大體積混凝土的表面水泥漿做必要處理工作，一般情況下，3 ～4 d 內(nèi)進(jìn)行木長(zhǎng)刮平的處理，混凝土初凝以前使用鐵滾筒做2 遍的碾壓，使用木抹子進(jìn)行搓平和壓實(shí)，控制混凝土表面出現(xiàn)龜裂?；炷翝仓瓿珊?，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行必要的保溫工作，嚴(yán)格按照施工要求進(jìn)行覆蓋和養(yǎng)護(hù)。

2.6 混凝土的溫度監(jiān)測(cè)

混凝土的內(nèi)部和外部都要設(shè)置溫度的監(jiān)測(cè)點(diǎn)、養(yǎng)護(hù)水溫度監(jiān)測(cè)點(diǎn)。對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的溫度監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理分析，各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)都要作為研究溫度控制的重要依據(jù)，有效防止混凝土溫度裂縫的出現(xiàn)。

2.7 通水的冷卻

可以在混凝土澆筑的分層中使用薄壁鋼管，做冷卻水管，冷卻前要做好試水工作，防止冷卻水管的漏水或堵塞，做好冷卻水管的進(jìn)水量和水溫，對(duì)混凝土內(nèi)造成溫度的變化。

2.8 合理結(jié)構(gòu)形式的設(shè)計(jì)

大體積混凝土施工設(shè)計(jì)合理的結(jié)構(gòu)形式，可以有效減少工程數(shù)量，降低水化熱。例如混凝土摻加微膨脹劑可以補(bǔ)償混凝土內(nèi)部的溫度和收縮產(chǎn)生拉應(yīng)力，避免混凝土裂縫產(chǎn)生。大體積混凝土的評(píng)定驗(yàn)收也要改變傳統(tǒng)的28 d 評(píng)定驗(yàn)收期，設(shè)為60 d 或者更長(zhǎng)的時(shí)間，充分考慮到混凝土后期的強(qiáng)度，減低設(shè)計(jì)的標(biāo)號(hào)，實(shí)現(xiàn)減少混凝土的水泥用量，減低水化熱的目標(biāo)。重視合理配置鋼筋對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)的有益作用，可以有效控制裂縫問(wèn)題。

邊界的約束會(huì)使混凝土產(chǎn)生溫度應(yīng)力，改善邊界的約束設(shè)計(jì)，改善滑動(dòng)層的方式減少溫度應(yīng)力，通過(guò)外在的約束在接觸面增設(shè)滑動(dòng)層，減弱外界的約束。

3 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，結(jié)合橋梁工程的施工實(shí)踐，對(duì)大體積混凝土質(zhì)量問(wèn)題進(jìn)行系統(tǒng)的分析，制定比較全面的大體積混凝土施工措施。從混凝土的配合比優(yōu)化、混凝土原材料的質(zhì)量、混凝土澆筑的質(zhì)量、溫度等方面進(jìn)行控制，延續(xù)到混凝土后期的養(yǎng)護(hù)工作，對(duì)這些環(huán)節(jié)進(jìn)行嚴(yán)格控制，保證橋梁工程的驗(yàn)收工作，符合設(shè)計(jì)要求，防止大體積混凝土裂縫問(wèn)題的發(fā)生，確保工程質(zhì)量。

［1］王鐵夢(mèng).工程結(jié)構(gòu)裂縫控制［M］.北京:中國(guó)建材工業(yè)出版社，2010.

［2］陳仲先.大型橋梁中大體積混凝土的溫度控制［J］.橋梁建設(shè)，2011，(8).

［3］遲陪云.大體積混凝土開(kāi)裂的起因及防裂措施［J］.混凝土，2012，(10).

［4］李政.主墩承臺(tái)大體積混凝土施工溫度控制［J］.中南公路工程，2012，(2).

［5］郭之章，傅華.水工建筑物的溫度控制［M］.北京:水利電力出版社，2010，(4).

［6］曹可之.大體積混凝土結(jié)構(gòu)裂縫控制的綜合措施［J］.建筑結(jié)構(gòu)，2013，(2).

［7］林留榜.淺談混凝土裂縫的原因及控制措施［J］.質(zhì)量論壇，2010，(4).