分析橋梁承臺(tái)大體積混凝土施工中的溫度測(cè)控及防裂技術(shù)

李國(guó)勇

摘? ? 要：本文針對(duì)橋梁承臺(tái)大體積混凝土施工過(guò)程中的溫度測(cè)量和控制方法進(jìn)行了分析，同時(shí)提出了大體積混凝土的防開(kāi)裂施工技術(shù)，有效提高橋梁承載大體積混凝土的整體施工質(zhì)量，提高橋梁結(jié)構(gòu)的整體安全性和穩(wěn)定性，為后續(xù)的通車(chē)安全打下了良好的基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：橋梁;承臺(tái);大體積;溫度控制;防裂技術(shù)

1? 引言

橋梁承臺(tái)是連接橋梁樁基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)和橋墩的重要構(gòu)成部分，通過(guò)承臺(tái)的作用可以將橋梁上部的荷載直接傳遞到底部的樁基礎(chǔ)內(nèi)部。對(duì)于一些跨徑較大的橋梁工程來(lái)講，因?yàn)闃蛄航Y(jié)構(gòu)的整體荷載程度相對(duì)較大，因此要求橋梁的承臺(tái)結(jié)構(gòu)可以有效承載墩柱或者索塔荷載，可以將橋梁上部產(chǎn)生的強(qiáng)大荷載均勻的傳遞到基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)內(nèi)部。在橋梁承臺(tái)結(jié)構(gòu)施工過(guò)程中，需要使用到大體積混凝土施工技術(shù)，大體積承臺(tái)施工面經(jīng)常會(huì)存在不同程度的開(kāi)裂問(wèn)題，因?yàn)榛炷敛牧显谑褂眠^(guò)程中，內(nèi)部會(huì)出現(xiàn)水化反應(yīng)而生成大量的熱量，混凝土澆筑施工水化熱和周邊環(huán)境溫度之間形成了較大的差異，因此很容易造成大體積混凝土表面由于溫度差的影響造成表面開(kāi)裂問(wèn)題。

2? 橋梁承臺(tái)大體積混凝土開(kāi)裂原因分析

2.1? 大體積混凝土開(kāi)裂機(jī)理

大體積混凝土施工相比于普通的混凝土施工存在的明顯差異，表現(xiàn)在混凝土的施工厚度、長(zhǎng)度和寬度的比值不同造成相對(duì)厚度較小。在實(shí)際的施工當(dāng)中，混凝土材料內(nèi)部會(huì)出現(xiàn)一定的水化熱現(xiàn)象，大體積混凝土的表面熱量散發(fā)效率，超過(guò)了內(nèi)部熱量的散失效率，進(jìn)而會(huì)造成混凝土內(nèi)外部溫差逐漸加大，會(huì)形成不同程度的表面裂縫問(wèn)題。整體上來(lái)講，因?yàn)榇篌w系混凝土表面和環(huán)境之間直接接觸溫度散失速率較快，而內(nèi)部產(chǎn)生的混凝土水化熱熱量消散較慢，會(huì)造成內(nèi)部溫度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)外部溫度，會(huì)造成大體積混凝土的內(nèi)外受力不均形成表面裂縫。

2.2? 溫度控制問(wèn)題造成開(kāi)裂

依照大體積凝土施工過(guò)程中產(chǎn)生的開(kāi)裂問(wèn)題原因，影響大體積混凝土表面開(kāi)裂的主要影響因素，是因?yàn)椴牧蟽?nèi)部水泥水化放熱、環(huán)境溫度變化以及混凝土自身所具有的收縮特性等因素的影響，針對(duì)這幾種因素進(jìn)行了如下分析：

首先，在環(huán)境溫度變化方面，因?yàn)樗嗖牧纤療徇^(guò)程會(huì)出現(xiàn)明顯的放熱現(xiàn)象，會(huì)造成大體積混凝土內(nèi)部的局部溫度上升到70～80℃，而外部的環(huán)境溫度即便采取相應(yīng)的降溫措施，也無(wú)法達(dá)到混凝土內(nèi)部的溫度，進(jìn)而使得大體積混凝土的施工過(guò)程中，必然會(huì)存在非常明顯的內(nèi)外溫度差。如果環(huán)境溫度出現(xiàn)突然下降，則很容易造成混凝土表面開(kāi)裂問(wèn)題，因此在大體積混凝土的施工過(guò)程中，必須要對(duì)外部的環(huán)境溫度進(jìn)行有效控制{1}。

其次，由于混凝土材料本身所具有的干縮特性，在大體積混凝土澆筑施工當(dāng)中，如果外部環(huán)境溫度過(guò)低，則混凝土表面和外界環(huán)境之間會(huì)進(jìn)行非常頻繁的熱量交換，進(jìn)而造成了混凝土表面的水分和熱量快速散發(fā)，直接造成了混凝土表面出現(xiàn)干燥和收縮應(yīng)力。由于混凝土內(nèi)部的水分散失速率相對(duì)較慢，加重了混凝土表面的收縮效應(yīng)，進(jìn)而會(huì)直接影響到混凝土的表面性能。

最后，在橋梁承臺(tái)大體積混凝土施工完成之后，由于工程施工單位沒(méi)有充分考慮到外部環(huán)境因素，對(duì)大體積混凝土開(kāi)裂所產(chǎn)生的影響，在混凝土的養(yǎng)護(hù)工作中養(yǎng)護(hù)工作方法不科學(xué)會(huì)造成混凝土出現(xiàn)開(kāi)裂問(wèn)題?，F(xiàn)階段，我國(guó)針對(duì)大體積混凝土的養(yǎng)護(hù)工作標(biāo)準(zhǔn)需要保證，環(huán)境溫度控制在18～22℃，環(huán)境濕度不能低于95%的情況下來(lái)進(jìn)行混凝土養(yǎng)護(hù)工作。由于很多工程施工單位在大體積混凝土的養(yǎng)護(hù)工作中，沒(méi)有嚴(yán)格遵循混凝土的養(yǎng)護(hù)工作標(biāo)準(zhǔn)來(lái)加以開(kāi)展，會(huì)造成大體積混凝土的表面溫度以及表面濕度等無(wú)法滿足混凝土的正常養(yǎng)護(hù)工作要求，進(jìn)而會(huì)產(chǎn)生表面干縮裂縫以及其他裂縫問(wèn)題。

3? 大體積橋梁承臺(tái)防裂技術(shù)

3.1? 混凝土原材料控制

在橋梁承臺(tái)大體積混凝土施工過(guò)程中，混凝土材料出現(xiàn)的水化熱是產(chǎn)生大體系混凝土裂縫的直接影響因素，要想對(duì)這一問(wèn)題進(jìn)行有效控制，必須要對(duì)混凝土材料的種類配合比以及水泥含量等進(jìn)行有效調(diào)整，可以明顯降低混凝土材料的水化作效應(yīng)，提高混凝土結(jié)構(gòu)的抗拉強(qiáng)度。

首先，需要對(duì)水泥材料的種類進(jìn)行合理選擇與優(yōu)化，為了充分保證混凝土材料具有更高的抗開(kāi)裂性以及敏感性，可以對(duì)水泥材料的型號(hào)和類型進(jìn)行針對(duì)性選擇，選擇具有更加良好的預(yù)壓應(yīng)力水泥材料，有效保證后期大體混凝土具有良好的拉應(yīng)力效果，提高混凝土材料的抗開(kāi)裂極限參數(shù)，以此來(lái)降低混凝土表面產(chǎn)生裂縫問(wèn)題的概率。

其次，在充分保證混凝土材料自易性和施工強(qiáng)度的基礎(chǔ)之上，降低水泥材料的使用量，以此來(lái)有效控制水化熱問(wèn)題的產(chǎn)生，同時(shí)可以使用火山灰材料來(lái)替代部分的硅酸鹽水泥。通過(guò)這種處理方法，不但可以明顯控制后續(xù)混凝土材料的水化熱問(wèn)題的影響，同時(shí)還可以提高大體積混凝土的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。

最后，可以在混凝土內(nèi)部加入一定量的外加劑，摻入一定量的減水劑、引氣劑以及超速劑等，降低水泥材料的使用量，同時(shí)保證混凝土的整體工作性能，提高混凝土的預(yù)設(shè)水膠比，可以使用礦物質(zhì)材料替代部分水泥材料。比如，火山灰、粉煤灰、礦渣以及石粉等，合理改善混凝土材料的骨料級(jí)配以及材料選擇，使用膨脹系數(shù)更低的材料，降低混凝土出現(xiàn)的溫度變形問(wèn)題，以此來(lái)有效控制大體積混凝土的裂縫問(wèn)題[2]。

3.2? 大體積混凝土溫度控制措施

從工程的施工角度上來(lái)看，在橋梁承臺(tái)大體積混凝土施工過(guò)程中，做好溫度測(cè)量和控制工作至關(guān)重要，整體上來(lái)講溫度的測(cè)控工作主要表現(xiàn)在混凝土表面溫度、表面濕度、降低混凝土的澆筑溫度，降低混凝土材料內(nèi)外溫度差，防止出現(xiàn)溫度驟降等多方面問(wèn)題，都可以有效預(yù)防橋梁承臺(tái)大體積混凝土產(chǎn)生的早期裂縫問(wèn)題。

首先，需要對(duì)混凝土澆筑施工過(guò)程中的溫度進(jìn)行有效控制，降低混凝土的澆筑溫度，可以在澆筑工作中控制水化熱的程度，以此來(lái)降低大體積混凝土的整體施工溫度。比如，在施工當(dāng)中可以對(duì)混凝土材料的骨料和水泥進(jìn)行預(yù)先冷卻，通過(guò)凍結(jié)補(bǔ)料和水泥的方法，或者將其中加入冰塊等方式，有效控制混凝土的澆筑溫度大小。除此之外，還可以在混凝土拌合裝置內(nèi)部加入液氮的方式對(duì)混凝土進(jìn)行降溫。針對(duì)不同的降溫處理方法，需要有效結(jié)合工程的實(shí)際施工條件和經(jīng)濟(jì)情況來(lái)加以選擇。

其次，可以通過(guò)人工控制硬化混凝土的溫度大小，有效降低溫度峰值和溫度差值，比如在大體積混凝土施工過(guò)程中，通過(guò)向其中植入冷水管，通過(guò)循環(huán)冷水通過(guò)的方法，對(duì)混凝土材料進(jìn)行冷卻處理，可以向其中植入鋼管通過(guò)循環(huán)冷空氣的方法，對(duì)混凝土材料內(nèi)補(bǔ)的溫度進(jìn)行降溫。通過(guò)在混凝土表面覆蓋保溫材料的方式，可以有效降低內(nèi)外溫度差大小，同時(shí)控制混凝土表面的溫度梯度效應(yīng)。

最后，需要選擇合適的時(shí)機(jī)開(kāi)展大體積混凝土承臺(tái)施工，因?yàn)榄h(huán)境溫度對(duì)大體積混凝土產(chǎn)生的開(kāi)裂問(wèn)題影響非常明顯，因此需要盡可能選擇在環(huán)境溫度相對(duì)正常的天氣條件下來(lái)進(jìn)行橋梁承臺(tái)混凝土施工，有效防止外部環(huán)境因素的影響，對(duì)大體積混凝土施工質(zhì)量產(chǎn)生干擾。整體上來(lái)講，在橋梁承臺(tái)大體積混凝土施工當(dāng)中有效做好溫度的測(cè)控工作至關(guān)重要，需要盡可能保證大體積混凝土內(nèi)部和外部的溫度差縮小，有效控制溫度開(kāi)裂問(wèn)題防止水分大量散失[3]。

4? 結(jié)束語(yǔ)

因?yàn)榛炷敛牧献陨硭哂械氖湛s性質(zhì)，會(huì)造成大體積混凝土表面出現(xiàn)不同程度的開(kāi)裂。因此，工程施工單位需要針對(duì)橋梁承臺(tái)大體積混凝土施工過(guò)程中的溫度控制措施加以落實(shí)，提出必要的混凝土防裂施工技術(shù)，保證大體積混凝土結(jié)構(gòu)的整體施工質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)：

[1] 艾建杰，羅清波等.橋梁承臺(tái)大體積混凝土水化熱及溫控技術(shù)研究[J].甘肅科學(xué)學(xué)報(bào)，2020（3）：95+100.

[2] 周明.橋梁承臺(tái)大體積混凝土施工的防裂技術(shù)探討[J].四川水泥，2018（12）：146.