【摘要】通過(guò)對(duì)橋梁工程大體積混凝土施工質(zhì)量問(wèn)題產(chǎn)生原因進(jìn)行分析，提出了從減小溫度變形和內(nèi)外溫差、消除或減小約束程度等幾方面提出了有效的控制措施，對(duì)大體積混凝土溫度裂縫控制效果明顯。

【關(guān)鍵詞】橋梁工程；大體積混凝土；裂縫；施工控制

【中圖分類號(hào)】U449.7【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A【文章編號(hào)】1005-1074(2009)04-0213-01

1大體積混凝土裂縫產(chǎn)生的原因

多年的工程實(shí)踐證明，大體積混凝土施工質(zhì)量問(wèn)題不是力學(xué)上的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度問(wèn)題，而是混凝土溫度應(yīng)力產(chǎn)生裂縫問(wèn)題。大體積混凝土結(jié)構(gòu)由外荷載引起裂縫的可能性較小，而由于水泥水化過(guò)程中釋放的水化熱引起的溫度變化和混凝土收縮，而產(chǎn)生的溫度應(yīng)力和收縮應(yīng)力，是其產(chǎn)生裂縫的主要因素。因此，控制溫度應(yīng)力和溫度變形裂縫的開(kāi)展，是大體積混凝土結(jié)構(gòu)施工中的一個(gè)重要課題。混凝土橋梁大體積混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度一般較高，多為C30或C40混凝土，水泥用量達(dá)到400kg／m以上。隨著混凝土齡期的增長(zhǎng)，彈性模量和強(qiáng)度相應(yīng)提高，對(duì)混凝土降溫收縮變形的約束愈來(lái)愈強(qiáng)，即產(chǎn)生很大的溫度應(yīng)力，當(dāng)混凝土的抗拉強(qiáng)度不足以抵抗該溫度應(yīng)力時(shí)，便開(kāi)始產(chǎn)生溫度裂縫。大體積混凝土內(nèi)部的最高溫度，實(shí)際上是由澆注溫度、水泥水化熱引起的溫升和混凝土的散熱速率3部分所決定，其中由水泥水化熱引起的溫升是主要因素，當(dāng)氣溫為15～2O℃時(shí)，在初期升溫階段約占總溫升的65％～70％。大量的工程實(shí)測(cè)結(jié)果，當(dāng)澆筑底板厚度小于lm時(shí)，混凝土內(nèi)部溫度不會(huì)超過(guò)6O℃；當(dāng)澆筑底板厚度大于1．5～2．0m后，混凝土內(nèi)部溫度將在澆筑后2-3d內(nèi)達(dá)到7O～8O℃；大體積混凝土內(nèi)部最高溫度大于7O℃的工程實(shí)例相當(dāng)普遍。為防止混凝土溫度應(yīng)力產(chǎn)生裂縫，就必須從降低混凝土溫度應(yīng)力和提高混凝土本身抗拉性能兩方面綜合考慮

2大體積混凝土的施工控制

2．1選用水化熱低的水泥品種水泥應(yīng)盡量選用水化熱低、凝結(jié)時(shí)間長(zhǎng)的水泥，優(yōu)先采用硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥、大壩水泥、礦渣硅酸鹽水泥、粉煤灰硅酸鹽水泥、火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥等。但是，水化熱低的礦渣水泥的析水性比其他水泥大，在澆筑層表面有大量水析出。這種泌水現(xiàn)象不僅影響施工速度，同時(shí)影響施工質(zhì)量。因析出的水聚集在上下兩澆筑層表面間，使混凝土水灰比改變，而在掏水時(shí)又帶走了一些砂漿，這樣便形成了一層含水量多的夾層，破壞了混凝土的粘結(jié)力和整體性?；炷撩谒缘拇笮∨c用水量有關(guān)，用水量多，泌水性大；且與溫度高低有關(guān)，水完全析出的時(shí)間隨溫度的提高而縮短；此外，還與水泥的成分和細(xì)度有關(guān)。所以，在選用礦渣水泥時(shí)應(yīng)盡量選擇泌水性低的品種，并應(yīng)在混凝土中摻人減水劑，以降低用水量。在施工中，應(yīng)及時(shí)排出析水或拌制一些干硬性混凝土均勻澆筑在析水處，用振搗器振實(shí)后，再繼續(xù)澆筑上一層混凝土。

2．2優(yōu)化混凝土配合比，摻加外加料和外加劑，減少水泥用量外加劑的種類繁多，但一般常用的有兩種：木鈣減水劑和活性粉料一粉煤灰。摻木質(zhì)素磺酸鈣(簡(jiǎn)稱木鈣)減水劑(水泥用量的0．25%)，可延遲水化熱釋放速度，熱峰也有所降低，可以緩凝，在大體積混凝土中可以避免冷接縫，提高工作性及流動(dòng)性，對(duì)收縮及抗拉強(qiáng)度幾乎沒(méi)有影響。摻粉煤灰能改善混凝土的粘塑性，還可降低水化熱約15%(摻水泥用量的15%)。

2．3大體積混凝土的骨料控制粗骨料宜采用連續(xù)級(jí)配，細(xì)骨料宜采用中砂。粗骨料應(yīng)選取粒徑大、強(qiáng)度高、級(jí)配好的骨料，以獲得較小的空隙率及表面積，從而減少水泥的用量，降低水化熱，減少干縮，減小混凝土裂縫的開(kāi)展。

2．4優(yōu)化大體積混凝土的設(shè)計(jì)雖然大體積混凝土不布置鋼筋或者布筋較少，但還是可以在裂縫易發(fā)生部位如孔洞周圍以及轉(zhuǎn)角處布置一些斜筋，從而讓鋼筋代替混凝土承擔(dān)拉應(yīng)力，這樣可以有效地控制裂縫的發(fā)展。為了避免裂縫出現(xiàn)，在設(shè)計(jì)中采用中低強(qiáng)度的水泥，以充分利用混凝土的后期強(qiáng)度。在工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中要特別注意降低結(jié)構(gòu)的約束度。對(duì)于混凝土中鋼筋保護(hù)層的厚度應(yīng)盡量取較小值，因?yàn)楸Ｗo(hù)層的厚度愈大愈容易發(fā)生裂縫。

2．5加強(qiáng)施工過(guò)程控制

2.5.1分層澆筑單個(gè)承臺(tái)分兩次澆筑，第一次澆筑2m高，第二次澆筑1．5m，兩次澆注間隔7d左右。每次采用分層連續(xù)灌注，分層厚度約為30cm左右，分層間隔灌注時(shí)間不超過(guò)試驗(yàn)所確定的混凝土初凝時(shí)間，以防出現(xiàn)施工冷縫。

2.5.2加強(qiáng)振搗，提高砼密實(shí)度混凝土澆筑時(shí)采用振動(dòng)棒振搗，在振動(dòng)界限以前對(duì)混凝土進(jìn)行二次振搗。排除混凝土因泌水在粗集料、水平鋼筋下部生成的水分和空隙。提高混凝土與鋼筋的把握力，防止因混凝土沉落而出現(xiàn)的裂縫，減少內(nèi)部微裂，增加混凝土密實(shí)度，使混凝土的抗壓強(qiáng)度提高，從而提高抗裂性。

2.5.3清除泌水對(duì)于混凝土在澆筑振搗過(guò)程中產(chǎn)生的大量泌水，采用潛水泵及時(shí)排除，并及時(shí)清除鋼筋表面堿和混凝土。

2.5.4加強(qiáng)抹壓在混凝土澆注完后，表層刮平抹壓1～2h后，在混凝土初凝前進(jìn)行二次抹壓，可以消除混凝土干縮裂縫，增加混凝土內(nèi)部的密實(shí)度。

3大體積混凝土施工質(zhì)量控制措施

3.1原材料選用由于水泥的用量直接影響著水化熱的多少及混凝土溫生，大體積混凝土應(yīng)選用水化熱較低的水泥，如低熱礦渣硅酸鹽水泥、中熱硅酸鹽水泥等，并盡可能減少水泥用量。細(xì)骨料宜采用II區(qū)中砂，因?yàn)槭褂弥猩氨扔眉?xì)砂可減少水及水泥的用量。在可泵送情況下粗骨料，選用粒徑5～20mm連續(xù)級(jí)配石子，以減少混凝土收縮變形。使用摻合料，應(yīng)用添加粉煤灰技術(shù)。在混凝土中摻用的粉煤灰不僅能夠節(jié)約水泥，降低水化熱，增加混凝土和易性，而且能夠大幅度提高混凝土后期強(qiáng)度，推移溫升峰值出現(xiàn)時(shí)間。

3.2外加劑的使用采用減水劑，如SF一1緩凝高效減水劑；采用膨脹劑，如廣泛使用u型膨脹劑無(wú)水硫鋁酸鈣CA，S或硫酸鋁A12(SO4)3。試驗(yàn)表明，在混凝土添加了膨脹劑之后混凝土內(nèi)部產(chǎn)生的膨脹應(yīng)力，可以抵消一部分混凝土的收縮應(yīng)力，這樣，相應(yīng)地提高混凝土抗裂強(qiáng)度。