橋梁承臺(tái)大體積砼溫度裂縫的控制策略探討

周海運(yùn)

摘 要：承臺(tái)作為橋梁的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)組成，其體量往往偏大，以致其內(nèi)部散熱較慢，加之受外界環(huán)境溫度變化等多種因素的共同作用、影響，極易生成溫度裂縫，影響承臺(tái)結(jié)構(gòu)的安全、穩(wěn)定、長(zhǎng)久承荷。本文就承臺(tái)大體積砼溫度裂縫的各類成因與相應(yīng)控制策略展開全面探討，以饗同仁。

關(guān)鍵詞：橋梁承臺(tái);大體積砼;溫度裂縫;控制策略

1 承臺(tái)大體積砼溫度裂縫的成因分析

橋梁承臺(tái)施工中，往往會(huì)受水泥水化熱、彈性模量等內(nèi)部因素與氣溫、濕度等外部因素以及原材料、施工工藝等多方面因素的影響，使得砼易出現(xiàn)表面開裂、深層開裂以及貫穿開裂等質(zhì)量問(wèn)題，究其成因主要為下述因素所致：

（1）水泥水化熱。大體積砼內(nèi)部因水泥水化熱溫度驟升，而大體積砼因?qū)嵝暂^差，使得內(nèi)部溫降較慢，外部溫降較快，以致外部收縮>內(nèi)部收縮，因砼內(nèi)外的收縮差異導(dǎo)致砼外部受到約束，致使砼外表面產(chǎn)生拉應(yīng)力，且隨內(nèi)外部溫度梯度的不斷增加，外表面拉應(yīng)力逐漸增大，一旦拉應(yīng)力超出砼的抗拉強(qiáng)度時(shí)，就會(huì)導(dǎo)致大體積砼表面出現(xiàn)開裂。

（2）彈性模量。砼澆筑后內(nèi)部溫度因水化熱而不斷上升，并在澆筑后的24 h～48 h內(nèi)出現(xiàn)溫度峰值。這一階段，砼未完全硬化，彈性模量較小，因升溫而引發(fā)的變形受邊界約束產(chǎn)生較小的壓應(yīng)力;后期降溫階段，砼隨齡期的增長(zhǎng)逐漸硬化，彈性模量變大，因降溫而引發(fā)的變形受邊界約束產(chǎn)生較大的拉應(yīng)力，當(dāng)拉應(yīng)力超出砼的抗拉強(qiáng)度，就會(huì)導(dǎo)致砼內(nèi)部出現(xiàn)開裂，如若內(nèi)部開裂延續(xù)至表面，就會(huì)形成貫穿裂縫。

（3）外界溫度。大體積砼澆筑施工中，砼內(nèi)部溫度主要為水化熱、澆筑溫度以及散熱溫降等各種溫度的疊加，而溫度應(yīng)力導(dǎo)致的裂縫往往與砼內(nèi)外溫差息息相關(guān)。因此，在外界溫度較高時(shí)，砼內(nèi)部散熱較慢，甚至高達(dá)60℃～65℃，如若此時(shí)的溫控措施不合理，就會(huì)因較大的內(nèi)外溫差而出現(xiàn)開裂。

（4）原材及施工。水泥品種選擇不當(dāng)、用量不合理，或是砼配比不適宜、水灰比過(guò)大，或砼原材溫控不當(dāng)、砼入模溫度過(guò)高，或澆筑后大體積砼的內(nèi)部降溫、外部保溫等養(yǎng)護(hù)措施不合理等，都會(huì)在一定程度上加大裂縫的生成幾率。

2 承臺(tái)大體積砼溫度裂縫的控制策略

2.1 抓好原材控制

（1）原材料控制。承臺(tái)大體積砼施工中，應(yīng)對(duì)砼用各類原材料予以嚴(yán)格控制。首先，盡量選擇水化熱較低的低熱水泥，并嚴(yán)格控制單位體積的水泥用量;其次，骨料應(yīng)選擇較大粒徑、良好級(jí)配的骨料，骨料含泥量、針片狀顆粒等應(yīng)滿足要求;另外，合理?yè)饺脒m宜比例的粉煤灰，不僅能夠改善砼的和易性，減少水泥用量，而且能夠改善砼的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，提升砼后期強(qiáng)度。

（2）配合比控制。承臺(tái)大體積砼的配比設(shè)計(jì)，應(yīng)以良好的抗裂性為核心，并滿足較低水化熱、較好可泵性、良好的穩(wěn)定性及耐久性等施工要求。對(duì)此，進(jìn)行大體積砼的配制時(shí)，應(yīng)以減少水泥用量、降低水灰比，并通過(guò)摻加適宜比例的外加劑，對(duì)砼工作性能進(jìn)行改善，使其水化熱有效降低，進(jìn)而規(guī)避砼裂縫。

2.2 抓好施工管控

（1）合理分層澆筑。為保證大體積砼內(nèi)部熱量得以充分散失，可采用分段、分層予以砼澆筑與振搗，即水平全面分層、水平分段分層、斜面分層三種澆筑形式。在進(jìn)行分層澆筑方式的選擇時(shí)，應(yīng)結(jié)合承臺(tái)的實(shí)際情況予以合理選擇。例如，對(duì)于與樁基鄰近的底部砼，因受到樁基的約束作用，使其受溫度應(yīng)力影響較大，因此通常采用水平全面分層的方式進(jìn)行澆筑。

在進(jìn)行砼的分層澆筑時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格遵循“同步澆搗、分層推進(jìn)、一次到頂”的施工原則，上層砼應(yīng)在下層砼未初凝前完成澆筑與振搗，以免分層砼澆筑間歇時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，導(dǎo)致下層砼初凝形成施工冷縫而導(dǎo)致分層處形成軟弱夾層。同時(shí)，上層砼的澆筑前，應(yīng)將下層砼表面的泌水及浮漿清理干凈，并進(jìn)行拉毛處理，以保證上下兩層砼實(shí)現(xiàn)充分有效粘結(jié)。

（2）控制入模溫度。大體積砼的入模溫度會(huì)直接影響砼澆筑后的內(nèi)部溫度，因此，加強(qiáng)大體積砼入模溫度的控制極為關(guān)鍵，可從以下幾個(gè)方面入手：一是，做好原材料的降溫。在夏季高溫季節(jié)施工時(shí)，水泥、砂石骨料等堆放場(chǎng)地應(yīng)做好遮陽(yáng)，避免陽(yáng)光直射導(dǎo)致原材溫度升高，或砼拌制前對(duì)骨料灑水降溫（此時(shí)應(yīng)注意骨料含水率的變化），通過(guò)原材料溫度的嚴(yán)格把控，使砼出機(jī)溫度得以有效控制，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)澆筑時(shí)入模溫度的控制;二是，做好拌合水的溫控。長(zhǎng)期施工實(shí)踐證明，拌和水的溫度每降低1℃，則砼的出機(jī)溫度通常會(huì)降低約0.2℃，因此，采用溫度較低的冷水或冰水拌和，對(duì)于有效控制砼出機(jī)溫度與入模溫度十分關(guān)鍵;三是，大體積砼澆筑時(shí)，應(yīng)盡量避免在中午或午后溫度較高的時(shí)段實(shí)施澆筑，可選擇外界溫度較低的清晨或晚間進(jìn)行澆筑，進(jìn)而有效降低砼澆筑入模的溫度。

2.3 抓好溫度控制

（1）冷水循環(huán)系統(tǒng)。為最大限度減少水化熱導(dǎo)致的溫升，可在承臺(tái)的內(nèi)部預(yù)埋冷水循環(huán)系統(tǒng)。冷水循環(huán)水管可采用壁厚3.5 mm、外徑48 cm及具有較好熱傳導(dǎo)性的Q235C鋼管。冷水管層數(shù)應(yīng)結(jié)合承臺(tái)砼的澆筑厚度予以合理設(shè)置，布設(shè)時(shí)應(yīng)保持上下、左右的間距為1 m，與承臺(tái)邊緣的距離應(yīng)≥0.5 m，冷卻循環(huán)水管的層高應(yīng)根據(jù)承臺(tái)內(nèi)鋼筋的布置情況予以合理調(diào)整。冷卻水循環(huán)系統(tǒng)埋設(shè)完成后，應(yīng)對(duì)其進(jìn)行壓水試驗(yàn)，保證管道的密封性、暢通性。

（2）通水冷卻降溫。承臺(tái)砼澆筑至與冷卻水管的標(biāo)高一致時(shí)開始通水，通水時(shí)應(yīng)對(duì)進(jìn)水流量、進(jìn)水溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)，進(jìn)而保證進(jìn)水溫度與砼的溫度差值保持在15℃～25℃;且出水與進(jìn)水溫度的差值應(yīng)控制在3℃～6℃，并控制砼的降溫速率≤2℃/d，或降溫速率≤1℃/h。此外，冷卻水循環(huán)系統(tǒng)的通水時(shí)間，應(yīng)結(jié)合溫度監(jiān)測(cè)結(jié)果，在內(nèi)部溫升達(dá)到最高值并開始降溫后，應(yīng)對(duì)冷卻水的流量予以調(diào)節(jié)，進(jìn)而控制砼的降溫速率。同時(shí)，為有效避免上層砼澆筑后下層砼溫度出現(xiàn)回升，在澆筑上層砼時(shí)，應(yīng)對(duì)下層已澆筑砼進(jìn)行二次通水冷卻。

2.4 抓好養(yǎng)護(hù)管理

（1）在完成砼的澆筑且在砼的初凝前，應(yīng)做好砼的噴霧保濕養(yǎng)護(hù)。（2）為有效降低砼的絕熱溫升，應(yīng)控制砼的入模溫度<20℃;對(duì)于承臺(tái)頂層砼的養(yǎng)護(hù)，應(yīng)在終凝后覆蓋保溫被蓄水養(yǎng)護(hù)14 d;對(duì)于承臺(tái)側(cè)面砼的養(yǎng)護(hù)，應(yīng)帶模蓄水保濕保溫養(yǎng)護(hù)約14 d，模板拆除時(shí)應(yīng)確保砼的強(qiáng)度達(dá)標(biāo)，或至少養(yǎng)護(hù)14 d后再拆除模板。（3）大體積砼的養(yǎng)護(hù)階段，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)溫度的監(jiān)測(cè)，包括環(huán)境溫度、天氣溫度應(yīng)按要求每天監(jiān)測(cè)4次;另外，對(duì)于砼溫度的監(jiān)測(cè)，在砼澆筑后的前3天應(yīng)每間隔2 h測(cè)量一次，澆筑后的4～7天應(yīng)每間隔6 h測(cè)量一次，在砼澆筑后的一周應(yīng)每間隔12 h測(cè)量一次，每次溫度測(cè)量均應(yīng)按要求做好記錄，以為后期養(yǎng)護(hù)措施的調(diào)整提供數(shù)據(jù)支持。（4）在大體積砼的保溫保濕養(yǎng)護(hù)時(shí)，還應(yīng)做好砼內(nèi)外溫差及溫降的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)，一旦監(jiān)測(cè)結(jié)果發(fā)現(xiàn)砼降溫速率或內(nèi)外溫差不滿足要求時(shí)，應(yīng)及時(shí)對(duì)大體積砼的養(yǎng)護(hù)措施進(jìn)行調(diào)整。（5）在養(yǎng)護(hù)過(guò)程中如若溫度監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn)砼內(nèi)外溫差>25℃，則應(yīng)及時(shí)采取外部保溫或內(nèi)部降溫措施，進(jìn)而確保砼的內(nèi)外溫差滿足要求。（6）在拆除大體積砼的外部保溫層時(shí)，應(yīng)確保砼外表面與環(huán)境的最大溫差<20℃，并逐層一一拆除。同時(shí)，應(yīng)及時(shí)對(duì)拆除保溫層的承臺(tái)覆蓋回填土。

3 結(jié)語(yǔ)

承臺(tái)大體積砼的溫度裂縫問(wèn)題，不僅會(huì)影響其外部感觀，并且會(huì)影響其結(jié)構(gòu)受力，故不可小覷。須全面理清溫度裂縫的眾多成因，切實(shí)采取適宜防控舉措，以為承臺(tái)施工質(zhì)量的有效確保夯實(shí)根基。

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