摘要：通過對(duì)橋梁工程大體積混凝土施工質(zhì)量問題產(chǎn)生原因進(jìn)行分析，提出了降低混凝土溫度應(yīng)力、防止混凝土產(chǎn)生裂縫的施工控制措施，以及在構(gòu)造設(shè)計(jì)上對(duì)大體積混凝土應(yīng)采取的防裂措施。

關(guān)鍵詞：橋梁；大體積混凝土；質(zhì)量控制

隨著時(shí)代的發(fā)展，各種大型、超大型建筑物越來越多，混凝土的體積也越來越大。所謂大體積混凝土，美國(guó)混凝土學(xué)會(huì)的規(guī)定為：“任何就地澆筑的大體積混凝土，其尺寸之大，必須要采取措施解決水化熱及隨之引起的體積變形問題，以最大限度減少開裂的混凝土”。日本建筑學(xué)會(huì)的定義是：“結(jié)構(gòu)斷面最小尺寸在80cm以上，水化熱引起混凝土內(nèi)的最高溫度與外界氣溫之差，預(yù)計(jì)超過25℃的混凝土稱為大體積混凝土”。

大型橋梁工程一些懸索橋錨碇、橋梁承臺(tái)和基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)采用了很大幾何尺寸的設(shè)計(jì)方案，龐大的混凝土體積達(dá)上萬立方米。其結(jié)構(gòu)厚實(shí)、混凝土體積量大、工程條件復(fù)雜、施工技術(shù)要求高，以及水泥水化熱大易使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生溫度和收縮變形，出現(xiàn)橋梁大體積混凝土工程質(zhì)量問題，給工程正常使用和耐久性帶來不同程度的危害。本文從設(shè)計(jì)、施工和質(zhì)量管理等角度，研究如何保證大體積混凝土結(jié)構(gòu)質(zhì)量問題。

1 大體積混凝土施工質(zhì)量問題產(chǎn)生原因分析

多年的工程實(shí)踐證明，大體積混凝土施工質(zhì)量問題不是力學(xué)上的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度問題，而是混凝土溫度應(yīng)力產(chǎn)生裂縫問題。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/m3以上。由于混凝土體積龐大，往往要經(jīng)歷幾個(gè)月甚至一年多施工期，混凝土是熱的不良導(dǎo)體，集中大量地長(zhǎng)時(shí)間澆筑大體積高強(qiáng)度混凝土，其截面及厚度大且內(nèi)部水泥水化放熱時(shí)間相對(duì)集中，水化熱聚集在結(jié)構(gòu)內(nèi)部不易散發(fā)，導(dǎo)致溫升很大?；炷翝仓跗趶椥阅Ａ亢蛷?qiáng)度都很低，對(duì)水化熱急劇溫升引起的變形約束不大，溫度應(yīng)力也就較小。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15-20℃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1m時(shí)，混凝土內(nèi)部溫度不會(huì)超過60℃；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70-80℃；大體積混凝土內(nèi)部最高溫度大于70℃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 大體積混凝土施工質(zhì)量控制措施

2.1 大體積混凝土配合比設(shè)計(jì)

2.1.1水泥：應(yīng)選用水化熱較低，后期強(qiáng)度高，質(zhì)量穩(wěn)定的水泥，同時(shí)減少水泥用量是減少水泥水化熱和降低內(nèi)外溫差的重要辦法，實(shí)踐表明，如果充分利用混凝上的后期強(qiáng)度，則

可使每立方米混凝上的水泥用量減少40-70 kg左右，混凝土溫度相應(yīng)降低4℃-70℃，因此應(yīng)將水泥用量控制在450kg/ m3以下。

2.1.2細(xì)集料：宜采用級(jí)配良好的中粗砂，根據(jù)工程實(shí)際經(jīng)驗(yàn)細(xì)度模數(shù)宜控制在2.4-2.8之間。

2.1.3粗集料：要優(yōu)先選用天然連續(xù)級(jí)配的粗集料，使混凝土具有較好的可泵性。

2.1.4摻加摻和料：應(yīng)用添加粉煤灰技術(shù)根據(jù)工程實(shí)踐表明，混凝土中摻入一定數(shù)量?jī)?yōu)質(zhì)的粉煤灰后，不但能代替部分水泥，而且粉煤灰有潤(rùn)滑作用，可改善混凝土拌合物的流動(dòng)性、粘聚性和保水性，并且能提高混凝土的可泵性。但是對(duì)早期抗裂要求較高的混凝土，粉煤灰摻量不宜太多，宜在10%-15%左右。

2.1.5摻加外加劑：外加劑的摻量品種對(duì)混凝土水化速度有很大的影響。根據(jù)混凝土的要求和特點(diǎn)不同，可采用減水劑、緩凝劑、防水劑、膨脹劑等其中的一種或多種的混合劑。

2.2 溫控措施及施工現(xiàn)場(chǎng)控制

2.2.1溫度預(yù)測(cè)分析。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)混凝土配合比和施工中的氣溫氣候情況及各種養(yǎng)護(hù)方案，采用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)對(duì)混凝土施工期溫度場(chǎng)和溫差進(jìn)行計(jì)算機(jī)模擬動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)，提供結(jié)構(gòu)沿厚度方向的溫度分布及隨混凝土齡期變化情況，制定混凝土在施工期內(nèi)不產(chǎn)生溫度裂縫的溫控標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行保溫養(yǎng)護(hù)優(yōu)化選擇。

2.2.2混凝土澆筑方案。采用延緩溫差梯度和降溫梯度的措施，在澆筑前經(jīng)詳細(xì)計(jì)算安排分塊、分層澆筑次序、流向、澆筑厚度、寬度、長(zhǎng)度、前后澆筑的搭接時(shí)間；控制混凝土入模溫度并加強(qiáng)振搗，嚴(yán)格控制振搗時(shí)間，移動(dòng)距離和插入深度，保證振搗密實(shí)，嚴(yán)防漏振和過振，確?；炷辆鶆蛎軐?shí)；做好現(xiàn)場(chǎng)協(xié)調(diào)、組織管理，要有充足的人力、物力、保證施工按計(jì)劃順利進(jìn)行，保證混凝土供應(yīng)，確保不留冷縫；澆筑后對(duì)大體積混凝土表面較厚的水泥漿進(jìn)行必要的處理，一般澆筑后3-4h內(nèi)初步用木長(zhǎng)刮尺刮平，初凝前用鐵滾筒碾壓2遍，再用木抹子搓平壓實(shí)，以控制表面龜裂；混凝土澆灌完后，立即采取有效的保溫措施并按規(guī)定覆蓋養(yǎng)護(hù)。

2.2.3混凝土溫度監(jiān)測(cè)。在混凝土內(nèi)部、外部設(shè)置溫度測(cè)點(diǎn)，設(shè)置保溫材料溫度測(cè)點(diǎn)及養(yǎng)護(hù)水溫度測(cè)點(diǎn)，現(xiàn)場(chǎng)溫度監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)由數(shù)據(jù)采集儀自動(dòng)采集并進(jìn)行整理分析。每一測(cè)點(diǎn)的溫度值、各測(cè)位中心測(cè)點(diǎn)與表層測(cè)點(diǎn)的溫差值，作為研究調(diào)整控溫措施的依據(jù)，防止混凝土出現(xiàn)溫度裂縫。

2.2.4為反映溫控效果可在少數(shù)混凝土層中埋設(shè)應(yīng)變計(jì)進(jìn)行溫度應(yīng)力檢測(cè)，應(yīng)變計(jì)沿水平方向布置，檢測(cè)水平方向應(yīng)力分量。

2.2.5通水冷卻。采用薄壁鋼管在一些混凝土澆筑分層中布設(shè)冷卻水管，冷卻水管使用前進(jìn)行試水，防止管道漏水和阻塞，根據(jù)混凝土內(nèi)部溫度監(jiān)測(cè)，控制冷卻水管進(jìn)水流量及溫度。

3 構(gòu)造設(shè)計(jì)上對(duì)大體積混凝土采取防裂措施

設(shè)計(jì)合理的結(jié)構(gòu)形式，可以減少工程數(shù)量，減低水化熱。如可根據(jù)懸索橋錨碇受力特點(diǎn)，設(shè)計(jì)挖空非關(guān)鍵受力部分混凝土體積，利用土方壓重方案，來減少混凝土結(jié)構(gòu)體積。

充分利用混凝土在基坑有側(cè)限條件，在混凝土中摻加微膨脹劑，使其在基坑約束下形成一定的預(yù)壓力，補(bǔ)償混凝土內(nèi)部溫度、收縮產(chǎn)生的拉應(yīng)力，從而有效的避免混凝土裂縫的產(chǎn)生。

大體積混凝土體積龐大，施工周期一般較長(zhǎng)，依據(jù)結(jié)構(gòu)受力情況可合理地確定混凝土評(píng)定驗(yàn)收齡期，打破正常標(biāo)準(zhǔn)28d的評(píng)定驗(yàn)收齡期，改為60d或更多天，評(píng)定驗(yàn)收齡期充分考慮混凝土的后期強(qiáng)度，從而減低設(shè)計(jì)標(biāo)號(hào)，達(dá)到減少混凝土水泥用量減低水化熱的目的。

由于邊界存在約束才會(huì)產(chǎn)生溫度應(yīng)力，采用改善邊界約束的構(gòu)造設(shè)計(jì)，如遇有約束強(qiáng)的巖石類地基、較厚的混凝土墊層等時(shí)，可在接觸面上設(shè)滑動(dòng)層來減少溫度應(yīng)力。在外約束的接觸面上全部設(shè)滑動(dòng)層，則可大大減弱外約束。

還應(yīng)重視合理配筋對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)抗裂的有益作用，可采取增配構(gòu)造鋼筋。配筋應(yīng)盡可能采用小直徑、小間距，全截面含筋率控制在0.3%-0.5%之間。在混凝土表面增設(shè)金屬擴(kuò)張網(wǎng)等有效措施，有效地提高混凝土抗裂性能。

參考文獻(xiàn)：

[1]葉延勇.橋梁大體積混凝土施工技術(shù)探討[J].交通標(biāo)準(zhǔn)化，2012.12.

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