橋梁大體積混凝土溫控與防裂施工技術

昝 曉 雷

(山西省公路工程監理技術咨詢公司，山西 太原 030006)

0 引言

在大體積混凝土施工過程中，由于混凝土凝結的過程，水化熱的放熱導致澆筑混凝土內部的不穩定，混凝土的溫度隨著時間的推移是不均勻擴散的，容易出現兩極化的高溫和冷卻。高溫混凝土會產生膨脹，低溫混凝土會產生收縮，兩極的變化會引起混凝土內部的應力，當溫度變化產生的拉應力超過混凝土抗拉強度極限值時，混凝土將產生裂縫，影響結構的質量。因為有害裂縫對結構施工質量的影響，本文以大體積混凝土施工中的適宜溫度為例進行了探討，減少變形引起的裂縫，確保橋梁通用的控制措施，混凝土結構的施工質量。

1 大體積混凝土裂縫產生的原因

1.1 水泥水化熱

在水泥水化硬化的過程中，在最初的幾天里，大量的水化熱產生，混凝土的溫度上升，水泥中會產生很大的熱量，大體積混凝土的體積大，熱量分散比較困難。隨著混凝土在水化過程反應的結束，混凝土內部溫度由高溫逐漸向低溫進行冷卻階段，但是混凝土內部的熱量一般無法通過空氣排出，只能通過與混凝土接觸的地表排出，因此混凝土內部必然會存在冷熱不均勻的情況，這樣就會出現溫度差，溫度差異會造成大體積混凝土內部出現約束力，導致混凝土內部熱脹冷縮，隨著混凝土齡期的增加，拉應力變大，混凝土就會出現裂縫現象。同時，混凝土中的溫度會急劇上升。通常對混凝土澆筑完成后，在3 d～5 d內溫度會上升到最大值，表面溫度與內部溫度有很大的不同，所以會有溫差變化。溫度變形程度大于混凝土粘結變形程度，會引起混凝土裂縫，進而引起橋梁施工質量問題。

1.2 內外溫度情況

混凝土施工過程中，外界溫度可直接決定混凝土的溫度，如果混凝土的外部溫度很高，也會使混凝土內部的溫度過高，一旦外部溫度降低，混凝土內部和外部就會產生較大的溫差導致混凝土開裂。

1.3 內外約束

一般情況下，橋梁基礎部分和大體積混凝土的澆筑會同時施工，如果溫度發生變化，就容易出現下部地基的約束而很難形成外部約束力，因為剛剛澆筑完成的混凝土還沒完全成型，無法適應大的溫差變化，應力松弛程度很大，此時混凝土的壓縮應力很小，拉應力差就容易造成大體積混凝土裂縫的形成。

1.4 收縮變形

澆筑混凝土后容易產生塑性變形。混凝土里有很多氣泡，如果混凝土濕潤程度不佳，異常干燥，會使水分蒸發，造成干燥收縮。通常情況下，大體積混凝土的表面干燥速度很快，這一原因也容易導致大體積混凝土開裂。

2 橋梁大體積混凝土溫度裂縫的危害

大體積混凝土的溫度裂縫不僅受應力狀態的影響，外界的各種因素都會引起混凝土裂縫。大體積混凝土出現表面裂縫，如果不能及時進行處理，也會對橋梁造成影響和危害。橋梁大體積混凝土一般會出現貫穿裂縫和深層裂縫，無論是哪一種裂縫都是非常危險的，這兩種裂縫都會使橋梁結構出現損壞，甚至導致橋梁出現斷裂。那么，在橋梁大體積混凝土施工過程中，一定要加強對混凝土裂縫的預防和控制，同時我們發現混凝土裂縫主要是由于溫控技術不到位造成的，總結分析橋梁大體積混凝土出現事故的原因，大多數都是由于裂縫溫度控制設計沒有做好造成的，特別是大體積混凝土內部溫度的施工控制。國內外大體積混凝土結構出現了嚴重的裂縫的案例有很多，接縫的狀況影響到工程的使用，因此必須采取補救措施。過去，大體積混凝土溫度裂縫主要出現在水利水電工程中，近年來，隨著建筑材料的發展，建筑技術水平也得到了迅速的發展。隨著混凝土施工技術的不斷提高，混凝土建筑結構尺寸不斷加大，今后，大體積混凝土也將在交通和市政工程中得到廣泛應用，許多混凝土結構在交通和市政工程中的應用是大規模、大工程量混凝土的發展，如昆明—南寧鐵路，復雜的地質條件下的大型橋梁基礎大多采用大體積混凝土施工，在混凝土基礎上，單一的混凝土澆筑是3 000 m3，橋梁工程是交通工程中的咽喉工程，是極其重要的工程。橋梁基礎工程質量狀況對大橋安全運營的影響非常重要，混凝土在持續灌注設計中的作用是有特殊設計要求的，如連續灌注、不留后澆帶等。

3 預防和控制橋梁大體積混凝土溫度裂縫的措施

3.1 施工階段的溫控措施

泵送混凝土水灰比最合理值約為0.6，合理把握混凝土坍落度的情況，并根據實際工作情況，為解決坍落度問題，應合理選擇減水劑。根據坍落度條件，在減水劑中加水。在施工前，我們必須準備施工所需的材料和設備。在一般的澆筑混凝土時，應根據分層澆筑的具體情況，進行兩次澆筑，各層之間的澆筑時間進行有效控制，防止出現裂縫。在分層澆筑面上設置集水坑，并用泵吸水池把不需要的水都排出來。混凝土施工要滿足強度要求，室外溫度應保持在合理的范圍內，這樣我們才能進行結束工作。另外，根據冷卻水混凝土溫度的具體情況，對冷卻水管進行調節。

3.2 設計措施

1)采用合理的結構形式和合理的劃分。在混凝土施工中允許水平施工縫時，應根據溫度設置，對裂紋的要求進行劃分，建立必要的連接。

2)大體積混凝土設計應選用中、低強度混凝土，強度等級應在C20～C35范圍內，避免使用高強度混凝土。

3)鋼筋的合理分布和最小直徑緊密間距布局，加固10 cm～15 cm處直徑8 mm～14 mm之間的間距比較合理，整段配筋率不小于0.3%，適用于0.3%～0.5%之間。力桿可以滿足結構要求，不再增加溫度桿，不能起反加固作用，應增配溫度筋，變截面處配置加強分布筋。

4)在改善結構的約束不影響使用時，混凝土墊層應設置滑動層。

3.3 加強對大體積混凝土的溫度監測

為了有效預防大體積混凝土出現裂縫問題，首先要加強對其溫控監測。依次根據底部、中間、表面的監測順序，科學合理的操作是非常重要的。在溫度測量過程中，測量點之間的距離應根據國家的嚴格標準，控制在5 m范圍內，采取預留孔的形式，在每個測量孔上放置相應的監測點。選擇測量工具時使用半導體液晶顯示溫度。混凝土溫度測量時應注意溫度的變化，如果溫度較高(溫差不小于23 ℃)，應采取措施降低混凝土覆蓋率降低混凝土溫度。具體的地方在冷卻狀態和混凝土溫度不低于25 ℃時，必須采取合理措施。提高溫度的方法是保持混凝土的溫度，通過維護技術是為了增強混凝土的抗壓強度，因此對于混凝土施工來說，此項技術非常重要。

4 結語

在橋梁大體積混凝土的施工過程中，由于溫控監測或者施工技術存在問題，大體積混凝土經常會出現裂縫現象，而一旦大體積混凝土出現裂縫不僅會造成橋梁的質量出現問題，嚴重的會造成橋梁垮塌，影響道路行車安全，威脅人們的生命財產。因此國家和社會非常重視橋梁大體積混凝土的溫控與裂縫預防技術，為了更好的解決這一問題，在施工階段應采取合理措施做好溫控，做好混凝土的常規溫度檢測，相關工作人員必須制定完善的施工措施，做好大體積混凝土的防裂技術，保障橋梁道路的安全質量。