橋梁大體積混凝土溫度裂縫控制技術(shù)

張慶

（中鐵二十二局集團(tuán)第一工程有限公司，黑龍江佳木斯 154000）

在大體積混凝土的設(shè)計(jì)過(guò)程中，添加劑的混合物在施工，施工期間適當(dāng)和嚴(yán)格的質(zhì)量控制，后期養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)加強(qiáng)內(nèi)外溫度、縮小體積混凝土一系列辦法，可以最小化溫度裂縫，影響橋梁結(jié)構(gòu)的政策，以確?？沙掷m(xù)性和安全性。在分析大體積橋梁混凝土熱裂原因的基礎(chǔ)上，提出了防止大體積橋梁混凝土熱裂的具體措施。

1 橋梁大體積混凝土溫度開(kāi)裂的原因

裂縫一方面是混凝土內(nèi)部和外部溫度的差異所造成的應(yīng)力和變形，另一方面是由于結(jié)構(gòu)的外部應(yīng)力和不同混凝土顆粒之間的應(yīng)力。當(dāng)熱應(yīng)力超過(guò)混凝土的拉伸應(yīng)力時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)裂縫。熱裂紋的形成主要有以下幾個(gè)方面：

1.1 水泥水化熱

水泥水化熱是最重要的因素。在大體積混凝土中，水泥在水合物過(guò)程中釋放一定的熱量。由于截面厚度大，水泥釋放的熱量集中在結(jié)構(gòu)內(nèi)部，不易消散，導(dǎo)致混凝土內(nèi)部溫度不斷升高。熱量引起的溫度變化范圍與水泥與混凝土的混合比例有著直接關(guān)聯(lián)。例如水泥和粉煤灰量、水泥熱化所釋放的熱量的單位體積混凝土的，而且隨著年齡的增長(zhǎng)而成倍增加，最高溫度通常持續(xù)1.5—3d。

由于混凝土導(dǎo)熱系數(shù)較低，澆筑初期強(qiáng)度、剛度較低，但由于水化熱引起的溫度升高較大，對(duì)變形沒(méi)有明顯的抑制作用，相應(yīng)的溫度應(yīng)力較低。隨著年齡的增長(zhǎng)和彈性模量的增加，混凝土內(nèi)部的冷卻和收縮應(yīng)力變得越來(lái)越大，從而產(chǎn)生了相當(dāng)大的拉伸應(yīng)力。當(dāng)混凝土的抗拉強(qiáng)度不足以承受這種拉伸應(yīng)力時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)溫度裂縫。

1.2 室外溫度

在大體積混凝土施工中，由于溫差控制的影響，表面溫度和水合熱引起的中心溫度相對(duì)均勻。室外溫度越高，混凝土澆注溫度越高，結(jié)構(gòu)中心溫度越高。當(dāng)室外溫度降低時(shí)，特別是當(dāng)溫度突然下降，大大增加了溫度梯度，從而導(dǎo)致溫度應(yīng)力變形，這是非常不利于大批量建造混凝土。因此，在溫度變化較大的情況下，通常會(huì)采取保護(hù)措施，將溫差控制在可控范圍內(nèi)，以控制溫度裂縫。

1.3 混凝土收縮

混凝土中含有大量的空隙、粗孔隙和毛細(xì)孔，其中含有水分，水分的活動(dòng)會(huì)影響混凝土的一系列性能?；炷恋氖湛s變形主要表現(xiàn)為：自由收縮、碳化收縮等。

1.4 有關(guān)的約束條件

在變形變化的情況下，結(jié)構(gòu)必然受到一定的“應(yīng)力”或“抑制”，以防止其變形。通過(guò)了解變形和應(yīng)力之間的關(guān)系，可以采取必要的措施來(lái)防止裂紋的形成。應(yīng)力類型可分為兩類：外部應(yīng)力和內(nèi)部應(yīng)力。外部約束是指結(jié)構(gòu)受約束的極限狀態(tài)，一般是指通過(guò)支座或其他外部因素對(duì)結(jié)構(gòu)變形的約束。內(nèi)部應(yīng)力是大截面結(jié)構(gòu)由于內(nèi)部溫度和收縮分布不均勻而引起的公稱顆粒變形不均勻，進(jìn)而產(chǎn)生的相互應(yīng)力。大截面結(jié)構(gòu)也會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力，其變形也會(huì)受到其他物體的宏觀應(yīng)力影響。

1.5 變化性質(zhì)

結(jié)構(gòu)的最終變形由兩部分組成：彈性變形和蠕變變形，這兩部分也會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)開(kāi)裂。當(dāng)結(jié)構(gòu)被固定應(yīng)力變形時(shí)，由于蠕變的性質(zhì)，應(yīng)力隨著時(shí)間的推移而減小，即所謂的“應(yīng)力松弛”。蠕變應(yīng)力松弛的原因也有其缺點(diǎn)：例如，負(fù)載變形時(shí)間變量異常，會(huì)引起應(yīng)力和拉伸應(yīng)力的壓縮應(yīng)力區(qū)是最容易造成的裂紋，特別是當(dāng)冷卻速度大于光速的升溫。

2 橋梁大體積混凝土溫度開(kāi)裂控制措施

2.1 大體積混凝土的保存

在較高溫度下，循環(huán)冷卻水被引入混凝土中，采用循環(huán)方法進(jìn)行保溫，以加快混凝土內(nèi)部的熱擴(kuò)散。纖維混凝土的表面覆蓋的絕緣和水分，這不僅能減少之間的溫差，避免混凝土表面裂紋的形成，但也要避免突然降溫的混凝土產(chǎn)生裂縫，橫跨水泥混凝土，并使用避免裂紋形成的水分。準(zhǔn)時(shí)來(lái)控制內(nèi)部溫度與表面溫度變化范圍布設(shè)的混凝土，混凝土一定量的溫度，從而轉(zhuǎn)化為改善涉及溫度變化情況，一旦內(nèi)外溫度相差超過(guò)允許值25℃好盡快采取。澆筑混凝土冬季施工時(shí)的溫度在5~10℃，總體上會(huì)之前，鋼筋混凝土的基礎(chǔ)上再次接觸冷蒸汽溫度在原材料壁進(jìn)行加熱，溫度的函數(shù)。石制品過(guò)熱時(shí)不要過(guò)度加熱和干燥，不得超過(guò)75℃的最高溫度。除此之外，還應(yīng)當(dāng)特別注意運(yùn)輸過(guò)程中的絕緣、澆注過(guò)程中熱損失的減少和絕緣的維護(hù)。

2.2 注意大體積混凝土中水泥的種類和用量

研究表明，大體積混凝土開(kāi)裂的主要原因是水泥水化釋放的熱量。因此，對(duì)于大型橋梁混凝土，我們必須選擇中低溫水泥。我們必須盡可能多使用礦渣波特蘭水泥和火山灰水泥來(lái)建造大體積的混凝土，此外，更應(yīng)當(dāng)必須充分利用混凝土的后期強(qiáng)度，以減少水泥的使用量。如此一來(lái)，提升企業(yè)的橋梁大體積混凝土溫度裂縫控制技術(shù)，確?；炷恋目沽涯芰ΓM(jìn)一步促進(jìn)相關(guān)企業(yè)的持久發(fā)展與進(jìn)步?？偟膩?lái)說(shuō)，相關(guān)企業(yè)應(yīng)當(dāng)要求有關(guān)工作人員加強(qiáng)對(duì)大體積混凝土中水泥的種類以及用量的重視，確保工作人員對(duì)混凝土中水泥的種類以及用量進(jìn)行嚴(yán)格的篩選與控制。嚴(yán)格要求混凝土中所含種類以及各個(gè)種類的比例，從而提升大體積混凝土的抗裂能力，如此一來(lái)，橋梁大體積混凝土溫度裂縫的控制技術(shù)才能夠得以提升，相關(guān)企業(yè)才能夠得以持久的發(fā)展與進(jìn)步。

2.3 增添其他使用劑

在大體積混凝土中加入一定數(shù)量的粉煤灰，可以提高混凝土的致密性，提高混凝土的密封性，提高混凝土的性能，降低最終的收縮值，減少水泥的用量。使用粉煤灰作為混凝土的添加劑，是降低大體混凝土中水泥水化熱引起的內(nèi)部溫度升高，防止結(jié)構(gòu)出現(xiàn)溫度裂縫的最有效方法之一。

2.4 混凝土養(yǎng)護(hù)

澆注后對(duì)混凝土進(jìn)行及時(shí)維護(hù)，通過(guò)減少混凝土與外界的溫差和降低冷卻速度，降低砌塊的自應(yīng)力，提高混凝土的抗裂能力?；炷劣梢粚铀芰衔蓓敽蛢蓪拥静荽昂煴Ｗo(hù)，以防止混凝土脫水和開(kāi)裂。既然混凝土養(yǎng)護(hù)對(duì)于提升橋梁大體積混凝土溫度裂縫控制技術(shù)有著相當(dāng)大的影響。那么，為了提升橋梁大體積混凝土溫度控制技術(shù)，相關(guān)企業(yè)應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)對(duì)混凝土的養(yǎng)護(hù)工作管理力度，加強(qiáng)對(duì)混凝土養(yǎng)護(hù)工作的管理，確?；炷聊軌虻玫郊皶r(shí)的維護(hù)，通過(guò)管理溫度以及水分濕度等多個(gè)環(huán)境問(wèn)題提升混凝土的抗裂能力確保橋梁大體積混凝土溫度裂縫控制技術(shù)。

2.5 加強(qiáng)對(duì)相關(guān)工作人員的技術(shù)培訓(xùn)

有關(guān)于橋梁體積混凝土施工人員的技術(shù)水平直接影響著工程的質(zhì)量以及效率。那么，為了控制橋梁大體積混凝土溫度裂縫，加強(qiáng)對(duì)橋梁大體積混凝土的控制技術(shù)水平尤為重要。因此，相關(guān)企業(yè)為了提升橋梁大體積混凝土溫度技術(shù)，緩解橋梁大體積混凝土溫度裂縫等問(wèn)題，企業(yè)的相關(guān)管理部門應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)對(duì)有關(guān)工作人員的技術(shù)培訓(xùn)，提升相關(guān)工作人員的工作水平，從而達(dá)到減少橋梁大體積混凝土溫度出現(xiàn)裂縫的問(wèn)題。比如：企業(yè)的相關(guān)管理部門可以適當(dāng)開(kāi)展有關(guān)于橋梁混凝土使用的相關(guān)技術(shù)培訓(xùn)，或者有關(guān)講座，為企業(yè)的相關(guān)技術(shù)人員提供學(xué)習(xí)的機(jī)會(huì)與平臺(tái)，如此一來(lái)，企業(yè)內(nèi)的相關(guān)技術(shù)人員的技術(shù)水平得以提升，更有助于相關(guān)企業(yè)的持久發(fā)展與進(jìn)步。

2.6 相關(guān)部門制定嚴(yán)格的管理規(guī)定

由于橋梁大體積混凝土溫度控制技術(shù)對(duì)于整項(xiàng)工程有著至關(guān)重要的影響，加強(qiáng)對(duì)橋梁大體積混凝土溫度控制技術(shù)的管理力度尤為重要，相關(guān)企業(yè)通過(guò)制定全面的、完善的管理規(guī)定，確保企業(yè)內(nèi)部的各個(gè)部門都能夠嚴(yán)格遵守管理制度，讓各個(gè)部門根據(jù)嚴(yán)格的混凝土配比以及水溫等等多個(gè)明細(xì)進(jìn)行操作，從混凝土使用的多個(gè)細(xì)節(jié)出發(fā)考慮問(wèn)題，并制定嚴(yán)格的操作流程或操作步驟，以供企業(yè)內(nèi)部的相關(guān)技術(shù)人員進(jìn)行工作。雖然大體積混凝土很容易產(chǎn)生裂縫，但是我們?cè)谠O(shè)計(jì)過(guò)程中考慮充分，施工過(guò)程中采用適當(dāng)?shù)幕旌狭?、外加劑和?yán)格的施工質(zhì)量控制，以及在后期養(yǎng)護(hù)階段加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)，盡量降低大體積混凝土內(nèi)外溫差等一系列辦法，可以將溫度對(duì)裂縫的影響降至最低。此外，制定嚴(yán)格的操作步驟或流程以及管理規(guī)定以保證橋梁結(jié)構(gòu)的耐久性和安全性。那么，根據(jù)嚴(yán)格的操作流程或操作步驟進(jìn)行工作，一定程度上能夠提升橋梁大體積混凝土溫度裂縫的控制技術(shù)，從而相關(guān)企業(yè)的工程進(jìn)度以及效率得以提高，更好地確保企業(yè)的全面發(fā)展與進(jìn)步。

3 結(jié)束語(yǔ)

基于上述，混凝土的開(kāi)裂輕易笨重，但我們?cè)谠O(shè)計(jì)過(guò)程中充分考慮到了合適的施工過(guò)程中添加劑的混合物，嚴(yán)格的質(zhì)量控制和后期養(yǎng)護(hù)工程，加強(qiáng)內(nèi)外養(yǎng)護(hù)溫度、縮小體積混凝土一系列辦法，可溫度裂縫，影響最小化橋梁結(jié)構(gòu)，確?？沙掷m(xù)性和安全性，從而提升企業(yè)的橋梁大體積混凝土溫度裂縫控制技術(shù)，促進(jìn)相關(guān)企業(yè)的持久發(fā)展與進(jìn)步。