橋梁大體積混凝土溫控與防裂施工技術(shù)

昝 曉 雷

(山西省公路工程監(jiān)理技術(shù)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(jié)的過程，水化熱的放熱導(dǎo)致澆筑混凝土內(nèi)部的不穩(wěn)定，混凝土的溫度隨著時(shí)間的推移是不均勻擴(kuò)散的，容易出現(xiàn)兩極化的高溫和冷卻。高溫混凝土?xí)a(chǎn)生膨脹，低溫混凝土?xí)a(chǎn)生收縮，兩極的變化會(huì)引起混凝土內(nèi)部的應(yīng)力，當(dāng)溫度變化產(chǎn)生的拉應(yīng)力超過混凝土抗拉強(qiáng)度極限值時(shí)，混凝土將產(chǎn)生裂縫，影響結(jié)構(gòu)的質(zhì)量。因?yàn)橛泻α芽p對(duì)結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量的影響，本文以大體積混凝土施工中的適宜溫度為例進(jìn)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(jié)構(gòu)的施工質(zhì)量。

1 大體積混凝土裂縫產(chǎn)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(chǎn)生，混凝土的溫度上升，水泥中會(huì)產(chǎn)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(yīng)的結(jié)束，混凝土內(nèi)部溫度由高溫逐漸向低溫進(jìn)行冷卻階段，但是混凝土內(nèi)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(nèi)部必然會(huì)存在冷熱不均勻的情況，這樣就會(huì)出現(xiàn)溫度差，溫度差異會(huì)造成大體積混凝土內(nèi)部出現(xiàn)約束力，導(dǎo)致混凝土內(nèi)部熱脹冷縮，隨著混凝土齡期的增加，拉應(yīng)力變大，混凝土就會(huì)出現(xiàn)裂縫現(xiàn)象。同時(shí)，混凝土中的溫度會(huì)急劇上升。通常對(duì)混凝土澆筑完成后，在3 d～5 d內(nèi)溫度會(huì)上升到最大值，表面溫度與內(nèi)部溫度有很大的不同，所以會(huì)有溫差變化。溫度變形程度大于混凝土粘結(jié)變形程度，會(huì)引起混凝土裂縫，進(jìn)而引起橋梁施工質(zhì)量問題。

1.2 內(nèi)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(huì)使混凝土內(nèi)部的溫度過高，一旦外部溫度降低，混凝土內(nèi)部和外部就會(huì)產(chǎn)生較大的溫差導(dǎo)致混凝土開裂。

1.3 內(nèi)外約束

一般情況下，橋梁基礎(chǔ)部分和大體積混凝土的澆筑會(huì)同時(shí)施工，如果溫度發(fā)生變化，就容易出現(xiàn)下部地基的約束而很難形成外部約束力，因?yàn)閯倓倽仓瓿傻幕炷吝€沒完全成型，無法適應(yīng)大的溫差變化，應(yīng)力松弛程度很大，此時(shí)混凝土的壓縮應(yīng)力很小，拉應(yīng)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(chǎn)生塑性變形?；炷晾镉泻芏鄽馀?，如果混凝土濕潤(rùn)程度不佳，異常干燥，會(huì)使水分蒸發(fā)，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(dǎo)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(yīng)力狀態(tài)的影響，外界的各種因素都會(huì)引起混凝土裂縫。大體積混凝土出現(xiàn)表面裂縫，如果不能及時(shí)進(jìn)行處理，也會(huì)對(duì)橋梁造成影響和危害。橋梁大體積混凝土一般會(huì)出現(xiàn)貫穿裂縫和深層裂縫，無論是哪一種裂縫都是非常危險(xiǎn)的，這兩種裂縫都會(huì)使橋梁結(jié)構(gòu)出現(xiàn)損壞，甚至導(dǎo)致橋梁出現(xiàn)斷裂。那么，在橋梁大體積混凝土施工過程中，一定要加強(qiáng)對(duì)混凝土裂縫的預(yù)防和控制，同時(shí)我們發(fā)現(xiàn)混凝土裂縫主要是由于溫控技術(shù)不到位造成的，總結(jié)分析橋梁大體積混凝土出現(xiàn)事故的原因，大多數(shù)都是由于裂縫溫度控制設(shè)計(jì)沒有做好造成的，特別是大體積混凝土內(nèi)部溫度的施工控制。國內(nèi)外大體積混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)了嚴(yán)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(bǔ)救措施。過去，大體積混凝土溫度裂縫主要出現(xiàn)在水利水電工程中，近年來，隨著建筑材料的發(fā)展，建筑技術(shù)水平也得到了迅速的發(fā)展。隨著混凝土施工技術(shù)的不斷提高，混凝土建筑結(jié)構(gòu)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(yīng)用，許多混凝土結(jié)構(gòu)在交通和市政工程中的應(yīng)用是大規(guī)模、大工程量混凝土的發(fā)展，如昆明—南寧鐵路，復(fù)雜的地質(zhì)條件下的大型橋梁基礎(chǔ)大多采用大體積混凝土施工，在混凝土基礎(chǔ)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(chǔ)工程質(zhì)量狀況對(duì)大橋安全運(yùn)營的影響非常重要，混凝土在持續(xù)灌注設(shè)計(jì)中的作用是有特殊設(shè)計(jì)要求的，如連續(xù)灌注、不留后澆帶等。

3 預(yù)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(jù)實(shí)際工作情況，為解決坍落度問題，應(yīng)合理選擇減水劑。根據(jù)坍落度條件，在減水劑中加水。在施工前，我們必須準(zhǔn)備施工所需的材料和設(shè)備。在一般的澆筑混凝土?xí)r，應(yīng)根據(jù)分層澆筑的具體情況，進(jìn)行兩次澆筑，各層之間的澆筑時(shí)間進(jìn)行有效控制，防止出現(xiàn)裂縫。在分層澆筑面上設(shè)置集水坑，并用泵吸水池把不需要的水都排出來?；炷潦┕ひ獫M足強(qiáng)度要求，室外溫度應(yīng)保持在合理的范圍內(nèi)，這樣我們才能進(jìn)行結(jié)束工作。另外，根據(jù)冷卻水混凝土溫度的具體情況，對(duì)冷卻水管進(jìn)行調(diào)節(jié)。

3.2 設(shè)計(jì)措施

1)采用合理的結(jié)構(gòu)形式和合理的劃分。在混凝土施工中允許水平施工縫時(shí)，應(yīng)根據(jù)溫度設(shè)置，對(duì)裂紋的要求進(jìn)行劃分，建立必要的連接。

2)大體積混凝土設(shè)計(jì)應(yīng)選用中、低強(qiáng)度混凝土，強(qiáng)度等級(jí)應(yīng)在C20～C35范圍內(nèi)，避免使用高強(qiáng)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(jié)構(gòu)要求，不再增加溫度桿，不能起反加固作用，應(yīng)增配溫度筋，變截面處配置加強(qiáng)分布筋。

4)在改善結(jié)構(gòu)的約束不影響使用時(shí)，混凝土墊層應(yīng)設(shè)置滑動(dòng)層。

3.3 加強(qiáng)對(duì)大體積混凝土的溫度監(jiān)測(cè)

為了有效預(yù)防大體積混凝土出現(xiàn)裂縫問題，首先要加強(qiáng)對(duì)其溫控監(jiān)測(cè)。依次根據(jù)底部、中間、表面的監(jiān)測(cè)順序，科學(xué)合理的操作是非常重要的。在溫度測(cè)量過程中，測(cè)量點(diǎn)之間的距離應(yīng)根據(jù)國家的嚴(yán)格標(biāo)準(zhǔn)，控制在5 m范圍內(nèi)，采取預(yù)留孔的形式，在每個(gè)測(cè)量孔上放置相應(yīng)的監(jiān)測(cè)點(diǎn)。選擇測(cè)量工具時(shí)使用半導(dǎo)體液晶顯示溫度?；炷翜囟葴y(cè)量時(shí)應(yīng)注意溫度的變化，如果溫度較高(溫差不小于23 ℃)，應(yīng)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(tài)和混凝土溫度不低于25 ℃時(shí)，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(hù)技術(shù)是為了增強(qiáng)混凝土的抗壓強(qiáng)度，因此對(duì)于混凝土施工來說，此項(xiàng)技術(shù)非常重要。

4 結(jié)語

在橋梁大體積混凝土的施工過程中，由于溫控監(jiān)測(cè)或者施工技術(shù)存在問題，大體積混凝土經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)裂縫現(xiàn)象，而一旦大體積混凝土出現(xiàn)裂縫不僅會(huì)造成橋梁的質(zhì)量出現(xiàn)問題，嚴(yán)重的會(huì)造成橋梁垮塌，影響道路行車安全，威脅人們的生命財(cái)產(chǎn)。因此國家和社會(huì)非常重視橋梁大體積混凝土的溫控與裂縫預(yù)防技術(shù)，為了更好的解決這一問題，在施工階段應(yīng)采取合理措施做好溫控，做好混凝土的常規(guī)溫度檢測(cè)，相關(guān)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(shù)，保障橋梁道路的安全質(zhì)量。