橋梁承臺大體積混凝土施工裂縫控制

武帥山

山西路橋建設(shè)集團有限公司 山西太原 030006

1 項目背景

此橋梁的長度是0.562km，設(shè)計的橋面寬度是45m，承臺結(jié)構(gòu)尺寸是12.5m×7.5m×1.8m，需要對承臺進行大體積混凝土澆注，選擇的是C30混凝土，其中鋼筋含量約為10927.5kg，混凝土的澆注量大約是219.6m3。大體積混凝土施工容易出現(xiàn)裂縫問題，所以文章根據(jù)橋梁承臺實際情況，重點研究了橋梁承臺大體積混凝土施工裂縫控制措施。

2 大體積混凝土裂縫形成原因

在橋梁承臺大體積混凝土澆注階段，受水化溫度、彈性模量以及氣溫等相關(guān)要素的影響，以及忽略施工控制，從而大體積混凝土就容易出現(xiàn)裂縫問題。為了能夠有效控制大體積混凝土裂縫，就必須加大澆注溫度控制、環(huán)境溫度控制以及后期養(yǎng)護等，同時嚴(yán)格根據(jù)工藝流程進行施工，由此才能預(yù)防與控制承臺大體積混凝土裂縫的形成。

3 大體積混凝土裂縫控制措施

3.1 混凝土配合比材料優(yōu)化

水泥。通過試驗可知控制水泥用量能夠有效預(yù)防大體積混凝土裂縫的形成。以保證大體積混凝土的設(shè)計強度為基礎(chǔ)，需要合理控制水泥用量，減小混凝土內(nèi)部溫度，從而預(yù)防裂縫形成。同時可以適量減少堿含量（一般＜水泥用量0.6%），促進混凝土均勻膨脹[1]。

添加劑。在配合比設(shè)計階段應(yīng)摻入適量的粉煤灰，將混凝土的初凝時間進行延長，控制早期強度，減緩水化熱引發(fā)的熱量釋放，從而實現(xiàn)混凝土內(nèi)部溫度的有效控制。選用礦粉替換水泥，以減小由于水泥水化熱現(xiàn)象而引發(fā)的溫度上升。通過加入礦粉可以使水泥顆粒變得分散，促進水泥完全水化。此項目中大體積混凝土的配合比設(shè)計加入適量的粉煤灰與礦粉，可以強化混凝土的各項性能。

減水劑。通過加入減水劑可以優(yōu)化混凝土的密實度，進一步提高其耐久性，控制水泥的硬化時間[2]。所以在大體積混凝土配合比設(shè)計時應(yīng)結(jié)合具體情況摻入一定量的減水劑，從而延遲熱量釋放時間，達到裂縫預(yù)防目的。

3.2 澆注溫度計入模溫度控制

從本質(zhì)上分析，澆注溫度指的是大體積混凝土澆注過程中的環(huán)境溫度，而入模溫度指的是出料倉并運輸?shù)焦こ态F(xiàn)場實施澆注的溫度。若是夏季施工則應(yīng)保證澆注與入模溫度≤35℃，采取的降溫措施是建立涼棚、實施風(fēng)冷法，或是在早晨或是下午進行施工[3]；若是冬季施工應(yīng)確保澆注與入模溫度≥5℃，當(dāng)溫度＜5℃需要通過加熱方式或是增設(shè)蒸汽管措施提升溫度，以保證施工溫度符合規(guī)定基本要求，從而預(yù)防大體積混凝土裂縫的形成。

3.3 骨料溫度控制

骨料的存放高度需要適中，通過建立料倉或者是涼棚方式避免陽光直曬，將砂石料的溫度控制允許范圍之內(nèi)。此外，骨料需要進行適量地灑水處理，實現(xiàn)骨料溫度的控制。

3.4 布設(shè)冷卻水管

在大體積混凝土實施澆注階段，為了能夠控制其內(nèi)部溫度，預(yù)防裂縫的形成，就需要布設(shè)冷卻水管。而冷卻水通常選擇工程現(xiàn)場范圍內(nèi)的井水，其溫度相對比較低，降溫效果較為突出。采用的冷卻水管為鐵管，其水流量應(yīng)＞30L/S[4]。結(jié)合大體積混凝土降溫實際要求與內(nèi)部溫度變化情況布設(shè)3層冷卻水管，同時科學(xué)建立進水口與出水口。

3.5 后期養(yǎng)護

在大體積混凝土澆注結(jié)束之后，需要高度重視后期養(yǎng)護處理。基于標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護狀態(tài)下，混凝土的厚度應(yīng)處于20℃左右，一般養(yǎng)護時間≥28d。考慮到工程現(xiàn)場中各種條件的影響，往往難以按照標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護條件進行大體積混凝土養(yǎng)護，主要選擇人為養(yǎng)護方式。夏季時大體積混凝土養(yǎng)護，需要嚴(yán)格控制脫水與干縮裂縫等質(zhì)量缺陷，應(yīng)及時地對大體積混凝土進行噴水處理。此外，灌注終凝之后的10h至12h以內(nèi)，需要對大體積混凝土的外露表面實施澆水處理，并確保混凝土的內(nèi)部與外部溫度≤25℃，從而預(yù)防大體積混凝土裂縫的形成。

3.6 溫度監(jiān)測

從大體積混凝土中布設(shè)測溫點，由此可以掌握其最高溫度、外表溫度以及溫度差等，一般選擇溫差大與易冷卻區(qū)域建立測溫點，與大體積混凝土的外表面相距3cm至5cm位置建立測溫點，從承臺高度范圍1/2至1/3的位置建立測溫點，從而就實現(xiàn)了大體積混凝土外表溫度與內(nèi)部溫度的實時監(jiān)測，有效預(yù)防大體積混凝土裂縫的形成。

4 效果分析

大體積混凝土的溫度變化主要包含了三個階段，首個階段是快速升溫，持續(xù)時間處于2d至3d之間，主要原因是水泥水化反應(yīng)會釋放出很多熱量，從而導(dǎo)致大體積混凝土溫度直線上升；第二階段是溫度下降趨于緩慢，持續(xù)時間處于3d至8d，主要原因是水化熱形成的熱量已經(jīng)向外擴散，從而溫度逐漸降低；第三階段是溫度下降更為緩慢，并接近于外界的溫度。總體而言，大體積混凝土首個階段的溫度上升比較快，而第二、第三階段溫度日趨下降，同時下降趨勢漸漸變緩。承臺斷面的溫度處于20℃至60℃間，而在大體積混凝土中心區(qū)域設(shè)置的測點，所測得的溫度比較高。

從大體積混凝土內(nèi)部布設(shè)冷卻水管，雖然外界環(huán)境的平均氣溫是28℃，但是大體積混凝土的內(nèi)部溫度仍然≤60℃。根據(jù)檢測冷卻水管的溫度數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，進水與出水的溫度之差處于5℃至13℃區(qū)間。由此表明，通過在大體積混凝土中布設(shè)冷卻水管能夠有效地減小混凝土早期強度，實現(xiàn)混凝土溫度的合理控制，從而達到大體積混凝土裂縫形成的有效預(yù)防。

5 結(jié)語

本文結(jié)合橋梁承臺工程項目實際情況，綜合分析了大體積混凝土施工裂縫控制措施，主要包含了混凝土配合比材料優(yōu)化、澆注與入模溫度控制、布設(shè)冷卻水管以及溫度監(jiān)測等。實踐表明，采用一系列控制措施有效預(yù)防了大體積混凝土裂縫的形成，也保證了橋臺大體積混凝土施工質(zhì)量。