張文明

山西省公路局陽泉分局平定公路管理段 山西平定 045200

對于大跨徑橋梁結(jié)構(gòu)而言，為了滿足主纜索結(jié)構(gòu)的可靠錨固要求，確保全橋和再發(fā)分布及傳遞合理可靠，必須澆筑大體積承臺結(jié)構(gòu)。在大體積橋梁承臺結(jié)構(gòu)澆筑過程中，由于混凝土一次性澆筑方量較大，導致混凝土水化反應(yīng)的熱量無法及時排出，大量水化熱被集聚在大體積混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部，形成較大的溫度應(yīng)力，如在施工過程中不能及時疏導混凝土水化熱，必將引起不同程度的溫度開裂，嚴重影響橋梁大體積承臺結(jié)構(gòu)的承載能力、抗變形剛度及密封性。因混凝土施工澆筑溫度效應(yīng)造成的結(jié)構(gòu)開裂屬于非荷載開裂，經(jīng)總結(jié)工程結(jié)構(gòu)開裂病害案例可知，在引起工程結(jié)構(gòu)開裂病害的各種因素中，溫度效應(yīng)占比高達80%，是誘發(fā)大體積承臺結(jié)構(gòu)非荷載開裂的頭號殺手。

1 大體積承臺結(jié)構(gòu)溫度開裂病害分析

以大跨徑橋梁結(jié)構(gòu)大體積承臺澆筑為研究對象，通過工程現(xiàn)場調(diào)查統(tǒng)計分析發(fā)現(xiàn)，溫度裂縫普遍存在于大體積混凝土結(jié)構(gòu)中；從微觀層面分析，大體積溫度開裂主要是由于溫度變化梯度較大，在對應(yīng)的約束條件下，內(nèi)部集聚的溫度能量無法自由釋放，一旦集聚的溫度應(yīng)力超過約束條件限制，將在混凝土局部誘發(fā)溫度開裂，隨著溫度開裂的不斷推進，裂縫將逐步從微觀裂縫發(fā)展到宏觀裂縫。雖然混凝土結(jié)構(gòu)屬于帶裂縫結(jié)構(gòu)，部分局部微觀裂縫不會影響大體積混凝土結(jié)構(gòu)的正常服役，但溫度裂縫不同于一般的微觀裂縫，其后期發(fā)展周期較長，不容易控制，一旦控制措施不利將演變?yōu)橛绊懡Y(jié)構(gòu)整體性的宏觀開裂[1]。

溫度開裂將嚴重影響大體積混凝土結(jié)構(gòu)的整體性和耐久性，尤其是在服役年限后期，溫度裂縫將加速混凝土結(jié)構(gòu)老化進程，縮短其使用壽命；且部分大體積混凝土屬于隱蔽工程，后期處治施工難度較大，以大跨徑橋梁結(jié)構(gòu)承臺為例，后期結(jié)構(gòu)修補必須支設(shè)專用塔架和模板，養(yǎng)護投資巨大，且會影響橋梁的下部凈空和橋面的正常通行。大體積混凝土結(jié)構(gòu)在溫度荷載作用下，將誘導局部出現(xiàn)嚴重程度不同的開裂病害，影響混凝土結(jié)構(gòu)的整體剛度，出現(xiàn)嚴重的貫穿開裂病害時，將導致大體積混凝土結(jié)構(gòu)截面效應(yīng)下降，極端情況下將導致大體積混凝土剛度徹底失效，嚴重影響大體積承臺結(jié)構(gòu)的正常服役及使用。溫度開裂的存在將影響結(jié)構(gòu)的綜合承載能力。混凝土內(nèi)部不規(guī)則的溫度應(yīng)力和外荷載作用下的荷載應(yīng)力耦合作用下將引起大體積混凝土結(jié)構(gòu)的應(yīng)力重分布，影響后期承載階段的服役能力。大體積承臺基底開裂一旦出現(xiàn)后，對全結(jié)構(gòu)的影響無疑是致命的，嚴重影響結(jié)構(gòu)的整體剛度水平，徹底改變大體積承臺結(jié)構(gòu)的應(yīng)力分布形式，造成嚴重的局部結(jié)構(gòu)破壞[2]。

2 大體積承臺結(jié)構(gòu)施工溫控措施分析

2.1 大體積承臺結(jié)構(gòu)施工溫控基礎(chǔ)措施分析

對于大體積承臺結(jié)構(gòu)而言，建議使用基礎(chǔ)處治措施和專項處治措施聯(lián)合處治的模式。在基礎(chǔ)控制措施中，應(yīng)著重從以下幾方面切入。首先，應(yīng)控制澆筑混凝土材料的入模溫度，在拌合前對擬拌合混凝土骨料進行冷水降溫處理，拌合用水使用低溫自來水，通過控制原材料溫度實現(xiàn)源頭溫度控制，本處治技術(shù)適用于炎熱夏季施工環(huán)境；再者，在夏季炎熱天氣條件下，混凝土材料使用封閉的灌裝車輛運輸，由于內(nèi)部空間密閉，不利于熱量散失，一旦運輸距離較長，在運輸過程中灌內(nèi)溫度快速上升到較高值，為了便于內(nèi)部熱量散失，加快內(nèi)部熱量的流動和擴散，建議使用灌體較大的運輸車輛且填裝體積不能超過罐體的2/3，下降炎熱天氣條件下應(yīng)在罐體外壁包裹防輻射布，盡量隔絕外部光照，達到指定澆筑現(xiàn)場后，現(xiàn)場施工人員應(yīng)使用冷水管沖刷罐體外壁，起到輔助降溫的作用，沖刷過程中應(yīng)保證罐體的密封性，防止外部沖刷用水滲透到罐體內(nèi)部，影響混凝土材料的水灰比指標。此外，在澆筑過程中，應(yīng)在保證澆筑及振動可靠的基礎(chǔ)上加快施工進度和速率，盡量控制大體積混凝土結(jié)構(gòu)澆筑對外暴露時間。由于混凝土澆筑階段的溫度上升速率較快，為了削減溫度上升總量，應(yīng)控制上升時間，進而應(yīng)控制澆筑時長。大體積混凝土澆筑無法一次性澆筑完成的，應(yīng)采用分層、分塊同步澆筑，建議使用臺階澆筑法，將澆筑平面劃分為多個子平面并按照臺階型依次澆筑，極大地削減單位面積內(nèi)混凝土的暴露時間。最后，在外界環(huán)境溫度較高的情況下，應(yīng)采取澆筑覆蓋同步進行的方式，澆筑振搗完成后，應(yīng)及覆蓋保溫膜，阻斷外部熱量交換渠道，應(yīng)合理確定覆蓋時間，不能一味以加快覆蓋速度而犧牲澆筑及振搗質(zhì)量。施工現(xiàn)場環(huán)境允許的前提下，大體積混凝土分項工程澆筑施工應(yīng)盡量安排在夜間或者陰天多云環(huán)境下進行[3]。

2.2 大體積承臺結(jié)構(gòu)施工溫控專項措施分析

對于大體積混凝土結(jié)構(gòu)而言，為了保證整體澆筑的連續(xù)性和可靠性，因根據(jù)對應(yīng)澆筑體積大小進行澆筑塊劃分，子塊大小和分塊數(shù)量以具體的結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)為基準；此外，分塊澆筑還應(yīng)兼顧大體積鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋骨架分布對分塊的影響，分塊邊界不宜與鋼筋骨架邊緣齊平，層間澆筑時間間隔應(yīng)控制在5d-7d，澆筑間歇應(yīng)做好已澆筑混凝土結(jié)構(gòu)的養(yǎng)生工作，已澆筑層的強度生成達到設(shè)計強度的90%以上后方可進行后一層的澆筑，現(xiàn)場澆筑過程中，為了保證現(xiàn)場澆筑質(zhì)量，保證單層澆筑施工的連續(xù)性和可靠性，必須強化對澆筑現(xiàn)場施工的綜合管理能力，實現(xiàn)澆筑全過程的合理安排和不同施工人員和機械之間的協(xié)調(diào)配合，建立成套、可靠的分塊澆筑方案。此外，在溫控重點位置應(yīng)安裝循環(huán)冷卻水管，依靠水冷系統(tǒng)實現(xiàn)溫度控制，冷卻水管道應(yīng)布設(shè)在固定支架上，保證水管內(nèi)部通暢，保證水管在高壓狀態(tài)下的可靠性，防止出現(xiàn)水管內(nèi)冷卻水滲透影響混凝土水灰比。

3 結(jié)語

綜上，落實大體積承臺結(jié)構(gòu)混凝土澆筑的溫控措施是提升大體積混凝土結(jié)構(gòu)澆筑質(zhì)量的重要途徑和核心措施，應(yīng)從基礎(chǔ)控制和專項控制兩方面切入，分別制定相應(yīng)的溫度控制措施和方案，為大體積混凝土澆筑溫控提供技術(shù)儲備。