大體積混凝土溫控防裂措施在道橋工程中的應用

熊良貴

(貴州省交通規(guī)劃勘察設計研究院股份有限公司，貴州 貴陽 550000)

1 大體積混凝土溫控防裂分析

1.1 溫控防裂原理

在大體積混凝土施工過程中，容易產(chǎn)生溫度裂縫，所以需要采取溫控防裂措施，保證工程施工質(zhì)量。分析溫度裂縫產(chǎn)生原因可以發(fā)現(xiàn)，大體積混凝土施工具有用料多的特點，施工初期將釋放大量水化熱。而混凝土體積大且厚實，將給熱量散發(fā)帶來困難，造成混凝土內(nèi)外溫差過大。在整體一次澆筑成型的大體積混凝土結(jié)構(gòu)中，混凝土內(nèi)部溫度場將呈曲線分布，表層溫度與外界環(huán)境相接近，內(nèi)部受水泥水化熱作用的影響，溫度持續(xù)升高。在外界溫度急劇變化的情況下，內(nèi)外溫差持續(xù)加大，將導致混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)干縮、徐變等現(xiàn)象，從而產(chǎn)生溫度應力。在澆筑早期，受模板和老舊混凝土面的約束，混凝土表層將產(chǎn)生拉應力。

1.2 溫控防裂措施

結(jié)合溫控防裂原理，實際在工程建設中，可以從混凝土入倉、澆筑、振搗等工序著手采取系列溫控防裂措施，使結(jié)構(gòu)溫度應力得到減少，達到預防裂縫產(chǎn)生的目標。

在養(yǎng)護階段，需要做好表層隔熱，通過覆蓋草袋等措施防治表面失水過多。在模板拆除后，需要及時灑水養(yǎng)護，使表層混凝土保持濕潤，以免因內(nèi)外溫差過大出現(xiàn)裂縫。

2 大體積混凝土溫控防裂措施在道橋工程中的應用

2.1 工程概況

某工程采用C40混凝土進行橋梁施工，橋梁為U形臺身，使用的混凝土數(shù)量達881 m3，屬于大體積混凝土。施工期間采用分離式承臺進行輔助，在基坑開挖后進行混凝土分層澆筑，每次澆筑高為3.5 m?？紤]到施工期間工程所處地區(qū)早晚溫差較大，因此需要預防溫度裂縫的產(chǎn)生。

2.2 溫控防裂措施應用

(1)配比設計

在混凝土配比設計上，采用了雙摻技術，加入超30%的粉煤灰和添加劑降低混凝土絕熱溫升效果，使水泥的水化熱程度得到減緩。在設計的配比中，水泥為275 kg，粉煤灰為82 kg，礦粉渣為63 kg，天然中粗砂為0.53 m3，碎石為0.83 m3，水為0.19 m3，外加劑為3.81 kg。粉煤灰的燒失量不超過8%，需水量比低于100%。同時，采用粒徑大的骨料對傳統(tǒng)粒徑小的骨料進行替代，最大粒徑達40 mm，以便使砂率得到減少，為混凝土施工質(zhì)量提供保障。

(2)冷卻管布置

在混凝土澆筑前，通過科學測算水泥水化熱值可以發(fā)現(xiàn)，臺身大體積混凝土內(nèi)外溫差容易超限，所以需要采取措施降低內(nèi)部水化熱升降速度。具體來講，需要在臺身位置完成冷卻管的布置，管的外徑達50 mm，管壁厚2 mm。實際在冷卻管安裝時，需要采用焊接方式進行彎頭位置處理，保證管道焊接牢靠。在臺身位置，共完成三層冷卻管布置，各層完成獨立進水口和出水口的設置，采用閥門進行水流量控制。使用鋼筋對冷卻管進行架設，并利用鐵絲進行鋼筋架綁扎，能夠使冷卻管牢固安裝，避免在混凝土澆筑期間發(fā)生位置變化。完成管道安裝后，需要開展泌水試驗，確認冷卻管無漏水或滲水問題，保證管道無堵塞情況。

(3)施工控制

在混凝土拌制期間，需要將水泥入罐溫度控制在60 ℃以下，確保水泥有足夠時間降溫。在澆筑施工方面，采用“水平分層、逐層到頂”的技術，將短向當成是澆筑面，加強各層厚度控制，保證水泥水化熱時間被有效延長，同時提高混凝土降溫速度，實現(xiàn)收縮和裂縫的控制。在混凝土初凝前，需要完成上一層混凝土澆筑，保證布料的均衡性。在澆筑過程中，由于混凝土溫度會隨著時間增加而升高，因此還應盡量加快速度。在各層澆筑之間，需要采用二次振搗工藝，振搗時間在2～3 h范圍內(nèi)，將振搗棒插入到下層5～15 cm位置，保證混凝土內(nèi)外密實。澆筑過程中，需要加強入模溫度控制，應在13～30 ℃之間，夏季施工需要加入適量冰水，使拌合溫度得到降低。施工現(xiàn)場需要完成彩條布棚的搭設，防止混凝土受到陽光直曬。由于工程大體積混凝土中完成了鋼筋的密集布設，所以需要泵送混凝土，利用振搗棒進行振搗施工。在澆筑完成后，需要實現(xiàn)表面提漿處理，避免鋼筋下部出現(xiàn)大量水分，以免上部混凝土產(chǎn)生細小裂縫。在初凝和終凝之間，需要完成二次抹面，避免混凝土表面收縮。

(4)溫度監(jiān)測

在混凝土溫度監(jiān)測上，可以完成溫控元件的布設，在橋梁臺身位置進行大氣溫度的測量。針對混凝土內(nèi)部位置，需要完成53 Ω銅熱電偶設置，利用數(shù)字顯示儀進行溫度準確測量。在混凝土入模后，可以利用溫度計對表面溫度進行測量。在測區(qū)溫控元件布置上，結(jié)合工程實際情況可以劃分為三個區(qū)域，在各區(qū)的上、下部位距離混凝土表面50 mm位置進行測溫，在φ10的鋼筋上、中、下部進行測溫元件綁扎。從測溫儀中引出接頭，分別進行各測區(qū)的搭接，能夠?qū)崿F(xiàn)各測區(qū)溫度的全面監(jiān)測。根據(jù)溫度監(jiān)測結(jié)果，在內(nèi)部溫升過快的情況下可以在冷卻管中通入冷水，從而使混凝土內(nèi)外溫差有所減小，避免溫度裂縫的產(chǎn)生。

(5)養(yǎng)護管理

在混凝土拆模前，考慮到大體積混凝土拆模時間較長，為避免結(jié)構(gòu)內(nèi)外溫差過大，還要將溫差控制在25 ℃以內(nèi)。根據(jù)監(jiān)測得到的數(shù)值，如果溫差過大還應利用土工布對混凝土表面進行覆蓋，并在外層覆蓋塑料布，對混凝土進行灑水養(yǎng)生，保證混凝土表面始終濕潤。在混凝土初凝后，可以利用冷卻管中排出的溫水對表面進行蓄水養(yǎng)護，蓄水深度應達到10 cm左右。經(jīng)過至少21 d的養(yǎng)護后，應確認混凝土強度是否達到要求。未能達到要求，不能進行拆模處理，同時避免進行上層結(jié)構(gòu)模板和支撐設施的安裝，以免結(jié)構(gòu)裂縫的產(chǎn)生。

3 結(jié) 論

綜上所述，在道橋工程施工建設的過程中進行大體積混凝土施工，還要預防溫度裂縫的產(chǎn)生，以便使工程質(zhì)量得到保證。在實踐工作中，還應從配比設計、施工控制等各方面采取措施，通過布置冷卻管和溫控元件加強結(jié)構(gòu)內(nèi)外溫差控制，從而有效消除結(jié)構(gòu)溫度應力，最終達成溫控防裂的目標。