公路橋梁大體積混凝土澆筑施工技術(shù)研究

趙士元

道路橋梁 Roads and Bridges

公路橋梁大體積混凝土澆筑施工技術(shù)研究

趙士元

（徐州市路興公路工程有限公司，江蘇 徐州 221116）

隨著我國(guó)國(guó)省干線公路的建設(shè)，在橋梁施工中，混凝土的澆筑是經(jīng)常進(jìn)行的，如何保證施工質(zhì)量，對(duì)于造成混凝土橋梁施工裂縫的原因，并提出相應(yīng)的解決方案供同行參考。對(duì)大體積混凝土橋梁施工技術(shù)的發(fā)展提出了一些看法。

公路橋梁；大體積混凝土；澆筑施工；技術(shù)研究

0 前言

在公路橋梁施工中，大體積混凝土施工經(jīng)常發(fā)生，大體積混凝土的施工技術(shù)是什么？如果混凝土的體積碎片發(fā)生在一定的水化過(guò)程中，當(dāng)混凝土的體積收縮超過(guò)規(guī)定的一個(gè)或多個(gè)時(shí)，應(yīng)采取適當(dāng)措施，有效控制因溫差和收縮變形引起的應(yīng)力混凝土裂縫的發(fā)展，或?qū)⒘芽p減至最小，這種施工技術(shù)稱為大體積混凝土施工技術(shù)，其一般性除了限于結(jié)構(gòu)的最小截面和混凝土內(nèi)外溫差外，還限于平面尺寸。近年來(lái)，大量的混凝土橋梁施工過(guò)程中在原有的裂縫中取得了一些經(jīng)驗(yàn)成果，由于介紹了施工技術(shù)措施，目前沒有因溫差或收縮引起的特殊裂紋。現(xiàn)將實(shí)施方法介紹如下。

1 大體積混凝土的設(shè)計(jì)要求

為保證橋梁的最終施工質(zhì)量，必須做好完整、準(zhǔn)確的準(zhǔn)備工作，并在混凝土加固的早期進(jìn)行控制，混凝土的合理設(shè)計(jì)對(duì)橋梁質(zhì)量起著重要的作用。特別是大體積混凝土的設(shè)計(jì)要求體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：（1）在一般混凝土設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)采取合理的結(jié)構(gòu)和分工。橋梁施工中是否允許水平施工連接，以便根據(jù)溫度裂縫細(xì)分的要求，科學(xué)地進(jìn)行施工連接。（2）對(duì)于橋梁的實(shí)心混凝土，為了避免內(nèi)部混凝土中難以擴(kuò)散的熱量的形成，當(dāng)大體積混凝土出現(xiàn)裂縫時(shí)，施工混凝土應(yīng)選擇強(qiáng)度在C20-C35之間的中低強(qiáng)度。（3）如果不影響壓力基礎(chǔ)，則應(yīng)改善結(jié)構(gòu)的約束條件。例如，混凝土墊層上的滑動(dòng)層更有利于減少質(zhì)量問(wèn)題。

2 混凝土澆筑硬化溫控技術(shù)

2.1 連筑及涂層硬化溫控技術(shù)

這種方法的優(yōu)點(diǎn)保證了地板覆蓋物的質(zhì)量，同時(shí)混凝土層也能起到散熱的作用，有助于降低混凝土砌塊的溫度。

2.2 溫控參數(shù)

混凝土澆筑溫度控制在28℃以內(nèi)，混凝土內(nèi)表面溫差控制在25℃以內(nèi)，混凝土迅速下降，保持在10℃以下。

2.3 混凝土澆筑完成和保溫層鋪設(shè)

應(yīng)根據(jù)具體情況選擇材料，并通過(guò)計(jì)算確定的總厚度。澆筑和排水大體積混凝土?xí)r，可采用塑料、布、養(yǎng)護(hù)紙和養(yǎng)護(hù)液覆蓋外露表面。在混凝土表面還可保持一定的水分，以保證水分混合均勻，防止水分在混凝土表面流動(dòng)。

施工現(xiàn)場(chǎng)晝夜溫差大或天氣條件惡劣時(shí)，應(yīng)準(zhǔn)備足夠的保溫材料。另外，保溫層應(yīng)根據(jù)溫度變化情況進(jìn)行調(diào)整，從溫度監(jiān)測(cè)結(jié)果來(lái)看，內(nèi)部溫度上升越快，表面保溫效果就越差。混凝土內(nèi)外溫差大于控制值時(shí)，若保溫層相應(yīng)增加，若混凝土內(nèi)外溫差不超過(guò)20℃，則可分層拆除保溫層。但是，為了確?；炷羶?nèi)部和表面是溫暖的，并且它們之間的溫差在內(nèi)部和表面溫度的控制值之內(nèi)，應(yīng)移除所有隔熱層。冬季施工時(shí)，保護(hù)混凝土應(yīng)在凍結(jié)前達(dá)到凍結(jié)臨界強(qiáng)度。只有當(dāng)溫度冷卻到5℃時(shí)，才能去除絕緣材料。大體積混凝土的儲(chǔ)存深度可達(dá)30mm左右。根據(jù)儲(chǔ)存深度，可在附近磚墻表面涂防水砂漿，用粘土堆起小隆起，并設(shè)置水管和進(jìn)水管。在此基礎(chǔ)上，通過(guò)調(diào)節(jié)蓄水深度來(lái)控制溫度。

2.4 總溫度降低

一般來(lái)說(shuō)，降低溫度的方法是總溫度降低。具體方法如下：首先，用水對(duì)集料進(jìn)行預(yù)聚，取得了良好的效果。但必須設(shè)置排水設(shè)施，以保護(hù)總含水量的穩(wěn)定；其次，應(yīng)選擇低溫地下水進(jìn)行開采。如果水溫為5C~10C，冷卻效果更為明顯。當(dāng)骨料在2~3℃的吊頂內(nèi)儲(chǔ)存時(shí)，骨料溫度應(yīng)比日照溫度低2~4℃，骨料堆放高度宜在7m左右，并應(yīng)保證足夠的儲(chǔ)備。

澆筑可在低溫季節(jié)和夜間進(jìn)行，以保證較低的澆筑溫度和較低的溫控成本。由于夏季氣溫較高，白天應(yīng)加快混凝土的不凝結(jié)。另外，混凝土受陽(yáng)光照射的時(shí)間要少，暴露面積要少，混凝土含量要少，日照引起的溫升也要少；另外，如果夏季氣溫較高，混凝土泵管應(yīng)連續(xù)灑水，以保證其濕潤(rùn)，以降低混凝土因溫度升高。

3 大體積混凝土裂縫的基本類型和成因

3.1 塑性收縮裂縫

裂縫通常發(fā)生在干燥的夏季，炎熱或多風(fēng)，裂縫的形狀和大小不固定，中間位置一般較寬，兩側(cè)相對(duì)較長(zhǎng)，最大長(zhǎng)度可達(dá)2-3m，最小可達(dá)到20cm。一般前的具體設(shè)置會(huì)由于一般前表面的快速失水而導(dǎo)致一定量的收縮現(xiàn)象。此時(shí)，水浸現(xiàn)象已不能滿足具體要求。如果不采取措施，加適量的水，就會(huì)出現(xiàn)裂縫。整個(gè)結(jié)構(gòu)溫度較高，水泥活性或水灰比低，一旦發(fā)生混凝土開裂。

3.2 溫度裂縫

溫度裂縫一般是由水泥水化熱引起的結(jié)構(gòu)內(nèi)外溫差大引起的。水泥在澆筑和硬化混凝土質(zhì)量中發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成大量的水化熱，整個(gè)混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部不能產(chǎn)生熱量，表面熱量消散快，內(nèi)外溫差過(guò)大。在環(huán)境溫度的影響下，混凝土結(jié)構(gòu)會(huì)產(chǎn)生溫度變形和溫度應(yīng)力變形。只要數(shù)據(jù)超過(guò)混凝土材料的強(qiáng)度，就會(huì)拉住混凝土材料的變形，造成一定程度的斷裂。

3.3 干縮裂縫

大體積混凝土的收縮與各種材料參數(shù)有關(guān)。水灰比、集料性能、外加劑和含水量主要由其結(jié)構(gòu)決定。由于水的蒸發(fā)，內(nèi)部會(huì)出現(xiàn)裂縫和變形。大體積混凝土澆筑后的裂縫多為網(wǎng)狀或平行裂縫，一周內(nèi)容易出現(xiàn)，養(yǎng)護(hù)后也是其高發(fā)期。混凝土結(jié)構(gòu)的凝結(jié)水在攪拌硬化后受外界自然因素影響，內(nèi)部水分趨于較大，表面失水也繼續(xù)蒸發(fā)，造成較大變形。表面干縮是由于混凝土內(nèi)部粘結(jié)而產(chǎn)生的拉應(yīng)力引起的收縮裂縫結(jié)構(gòu)。

3.4 沉降裂縫

沉降裂縫是一種影響較大的裂縫，通常貫穿于建筑物內(nèi)部。這種結(jié)構(gòu)主要是由于橋基的地質(zhì)條件不同。另一個(gè)很常見的因素是長(zhǎng)期浸沒或地基不均勻沉降。這種裂縫在北方寒冷地區(qū)非常嚴(yán)重。工程模板一般安裝在凍土上。天氣暖和時(shí)，會(huì)有不同程度的沉降。從混凝土結(jié)構(gòu)來(lái)看，會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的沉降裂縫。裂縫的沉降對(duì)工程質(zhì)量有很大的影響，這涉及到很多方面。

4 施工工藝分析

采用適當(dāng)?shù)氖┕ご胧饶芄?jié)約施工成本，又能有效降低施工成本。小體積混凝土內(nèi)外溫差能有效減小溫度裂縫。提高大體積混凝土質(zhì)量。

4.1 塊狀筑造

在大體積混凝土施工過(guò)程中，為了有效降低大體積混凝土的內(nèi)外溫度，經(jīng)常采用分塊澆筑。同時(shí)，在這種分塊筑造法中，分為層狀結(jié)構(gòu)和箱形兩種。今天建筑物分層灌溉的方法包括多層方法。采用三種灌水和灌水方法，包括分段和坡面分層。綜合分層法可使混凝土散熱均勻，無(wú)豎向裂縫，但混凝土的攪拌運(yùn)輸應(yīng)滿足初凝前混凝土連續(xù)澆筑的要求，使橋梁平整、無(wú)縫。針對(duì)混凝土粘結(jié)程度低、滲水量大、沖蝕破壞小的特點(diǎn)，對(duì)平面面積大、厚度薄的傾斜分層建筑，采用分段澆筑法。目前橋梁大體積混凝土施工多采用二次整體澆筑和整體分層澆筑。

4.2 澆筑溫度降低

主要措施有骨料預(yù)冷（水冷、風(fēng)冷等）。最好在低溫下澆筑混凝土或在夜間完成。澆筑溫度過(guò)高時(shí)，應(yīng)采取防止加熱措施，傳輸時(shí)間盡可能減少，極大地優(yōu)化暴露時(shí)間和有效的運(yùn)輸保護(hù)措施。泵送混凝土?xí)r，應(yīng)在管道上覆蓋冷水，以減少混凝土在泵送過(guò)程中對(duì)太陽(yáng)輻射熱的吸收，使其達(dá)到混凝土溫度的極限。在橋梁混凝土施工中常用的措施有水泥、冷卻水和骨料、冷卻混合水和縮短運(yùn)輸路線。

4.3 控制施工進(jìn)度

溫度變化對(duì)大體積混凝土施工進(jìn)度的影響非常明顯。分步澆筑應(yīng)注意分層間隔。當(dāng)定點(diǎn)溫度下降時(shí)，選擇合適的時(shí)間讓頂層混凝土等底面，即最高溫度上升后再去底層。最后，底部混凝土的恢復(fù)度不超過(guò)原最大溫升。二次澆鑄可分為幾層，每層間隔時(shí)間不宜過(guò)長(zhǎng)。如果混凝土沒有完全調(diào)整，如果要進(jìn)行下一個(gè)施工步驟，則必須在混凝土凝固之前完成澆筑。

4.4 混凝土攪拌工藝的改進(jìn)

為改善混凝土的攪拌工藝，采用二次加料或二次糊漿的砂漿、石袋拌合新工藝，使凝結(jié)土的固結(jié)度提高10%左右，混凝土的抗拉強(qiáng)度也有所提高，混凝土的最終抗拉強(qiáng)度僅次于混凝土。二次振搗可解決粗集料底部漏水、橫筋與鋼筋混凝土之間存在裂隙的問(wèn)題，鋼筋間的密實(shí)度可使混凝土抗壓強(qiáng)度提高10%-20%。

4.5 預(yù)埋水管

預(yù)埋水管可以降低混凝土連續(xù)流的溫度，并能將混凝土塊冷卻到穩(wěn)定體積，水管的直徑一般為25 mm-19 mm薄壁鋼管或鋁管。兩層水管之間的距離取決于平均距離為1.5-3m，且兩層均通過(guò)坡度在管道中應(yīng)覆蓋第一層混凝土厚度，但供水時(shí)間應(yīng)適合第二次升溫?；炷敛粦?yīng)超過(guò)第一次升溫，并且需要避免溫度過(guò)程大而陡而導(dǎo)致裂縫。

5 大體積混凝土質(zhì)量控制措施

5.1 工程前期質(zhì)量控制

（1）工程設(shè)計(jì)。國(guó)省干線公路橋梁大體積混凝土施工是質(zhì)量控制的首要環(huán)節(jié)。應(yīng)避免使用高強(qiáng)度混凝土，應(yīng)在C20和C30之間選擇具有一定強(qiáng)度等級(jí)的中等強(qiáng)度混凝土。在混凝土砌塊設(shè)計(jì)中，設(shè)置水平施工縫時(shí)，砌塊必須按設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)合理的連接方式。鋼筋隔墻的設(shè)計(jì)應(yīng)盡量減小鋼筋間距，提高鋼筋分布密度。

（2）員工管理。不斷提高建筑管理質(zhì)量，確保有關(guān)人員理解和控制設(shè)計(jì)圖紙，了解設(shè)計(jì)意圖及施工中的難點(diǎn)和重點(diǎn)，學(xué)習(xí)相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范，提高施工人員的施工理論和實(shí)踐水平。

5.2 材料的控制

（1）水泥的選擇。混凝土溫度的變化直接影響水泥用量。在施工中應(yīng)采用低水泥加熱的混凝土，在施工中應(yīng)盡量減少水泥用量。

（2）骨料的選擇。細(xì)骨料和粗骨料是混凝土施工中不可缺少的材料。細(xì)骨料的選擇應(yīng)選用砂土，相對(duì)水泥用量可有效減少。粗骨料的選擇應(yīng)為5-20 mm石料，它能降低混凝土在施工過(guò)程中形成的可能性，提高混凝土結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。粉煤灰作為混凝土施工的原材料，其主要作用是提高混凝土的工作能力，提高混凝土的工作能力，提高混凝土的耐熱性。

5.3 混凝土施工

（1）清理和檢查?；炷翝仓氨仨殞?duì)模板、支架、鋼筋、預(yù)埋件等進(jìn)行清理和檢查，確保澆筑內(nèi)部清潔，形狀結(jié)構(gòu)良好?；鶎踊炷帘砻媲謇硪彩腔炷翝仓暗囊豁?xiàng)重要工作，即清除基層表面的雜質(zhì)。

（2）澆筑混凝土?xí)r，應(yīng)保證澆筑層的厚度，并在混凝土拌合料中每50cm檢查一次澆筑混凝土的厚度，每種材料的配比必須嚴(yán)格按照有關(guān)規(guī)范進(jìn)行。原材料的攪拌應(yīng)符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，并提供足夠的攪拌時(shí)間，通常是分層澆筑，以確定各混凝土層的厚度和時(shí)間保證。避免陽(yáng)光直射，采取適當(dāng)?shù)慕禍卮胧┛刂苹炷羶?nèi)部溫度。

5.4 加強(qiáng)混凝土施工中的監(jiān)理

加強(qiáng)施工監(jiān)理，可以監(jiān)督施工方工程實(shí)施，有效控制施工進(jìn)度。為了保證每層混凝土的厚度，保證溫度分布均勻，必須嚴(yán)格控制澆筑時(shí)間和混凝土厚度。監(jiān)理有責(zé)任和義務(wù)對(duì)施工人員特別是施工人員提出索賠，指示施工人員及時(shí)移動(dòng)混凝土澆筑管，以保證澆筑的均勻性。在施工過(guò)程中，混凝土的磨合必須每?jī)尚r(shí)測(cè)量一次，并做好記錄。

6 結(jié)束語(yǔ)

大體積混凝土施工是鐵路建設(shè)的重要組成部分。因此，為了提高橋梁大體積混凝土的施工質(zhì)量，有必要在橋梁施工中有效地防止大體積混凝土的開裂，并加以控制。橋梁施工中大量的裂縫是交通運(yùn)輸行業(yè)的難題，也是影響行業(yè)的原因。在橋梁施工中有必要規(guī)范大體積混凝土施工工藝，將橋梁技術(shù)作為保證橋梁防治效果的手段。

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趙士元（1979.02- ），男，漢族，山東濟(jì)寧人，?？?，工程師，研究方向：交通公路工程(路橋工程專業(yè))。

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1007-6344（2021）01-0260-02