張海雄

摘 要：在建筑行業(yè)日益發(fā)展的今天，隨著施工企業(yè)在各類(lèi)工程建設(shè)方面投入技術(shù)、施工材料和設(shè)備等方面的應(yīng)用廣泛，施工過(guò)程中對(duì)大體積混凝土的應(yīng)用程度和要求也越來(lái)越高。單從橋梁工程建設(shè)來(lái)看，由于大體積混凝土應(yīng)用的施工加速，更有利于結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的提升，因此大體積混凝土在橋梁工程中的應(yīng)用范圍更加廣泛。本次研究主要對(duì)大體積混凝土施工中的水化熱進(jìn)行分析，對(duì)如何控制水化熱進(jìn)行對(duì)策探討。

關(guān)鍵詞：橋梁工程；大體積混凝土；水化熱控制；應(yīng)用分析

1 引言

在工程技術(shù)不斷發(fā)展下，混凝土施工速度逐漸加快，結(jié)構(gòu)尺寸也逐漸擴(kuò)大，由此產(chǎn)生了大體積混凝土。根據(jù)建筑工程實(shí)際應(yīng)用可知，大體積混凝土具有一定的連續(xù)性與耐久性，從而在工程建設(shè)方面得到了廣泛的應(yīng)用。從大體積混凝土結(jié)構(gòu)應(yīng)用現(xiàn)狀來(lái)看，在應(yīng)用過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生很大的水化熱量，而混凝土結(jié)構(gòu)并不能將所有的熱量迅速消除掉，因此混凝土內(nèi)部容易積存溫度應(yīng)力。若溫度應(yīng)力超過(guò)了大體積混凝土抗拉強(qiáng)度能夠承受的極限，就會(huì)產(chǎn)生混凝土裂縫，從而對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)造成很大的影響。因此，在實(shí)際工程應(yīng)用中，需要加強(qiáng)大體積混凝土水化熱的控制力度，確保工程整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

2 分析大體積混凝土施工中水化熱

從大體積混凝土施工中水化熱產(chǎn)生因素來(lái)看，一般在利用硅酸鹽水泥與水?dāng)嚢柚?，就?huì)產(chǎn)生一些水化反應(yīng)，從而產(chǎn)生一些熱量，比如鋁酸三鈣水化、硅酸三鈣水化、鐵相固溶體水化等。這些放熱反應(yīng)產(chǎn)生的熱量大小容易受到水泥中礦物成分比例和水泥細(xì)度的影響，從而對(duì)大體積混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不同程度的影響。從大體積混凝土在建筑工程中的相關(guān)應(yīng)用調(diào)查發(fā)現(xiàn)，水泥產(chǎn)生的水化放熱量一般集中在混凝土施工后的三天到一周之內(nèi)，后期產(chǎn)生的水化熱量會(huì)隨時(shí)效逐漸降低或減弱。對(duì)大體積混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，當(dāng)水化熱出現(xiàn)之后，混凝土內(nèi)部就會(huì)產(chǎn)生積熱升溫。而混凝土的導(dǎo)熱性能較低，當(dāng)混凝土內(nèi)部聚集的熱量逐漸增多時(shí)，混凝土結(jié)構(gòu)本身能夠起到的熱消除作用甚微。此時(shí)，需要通過(guò)人工降溫等輔助措施進(jìn)行熱消除處理，從而對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)的內(nèi)外溫差進(jìn)行調(diào)控，以降低大體積混凝土裂縫出現(xiàn)的概率[1]。

在橋梁工程建設(shè)中，大體積混凝土結(jié)構(gòu)在應(yīng)用過(guò)程中一般都會(huì)采用預(yù)留冷卻管路的方法，并在預(yù)留孔洞位置配置少量的加強(qiáng)鋼筋，詳見(jiàn)圖一。由于設(shè)計(jì)本身對(duì)大體積混凝土本身的配筋率較低，所以當(dāng)大體積混凝土因?yàn)樗療岫霈F(xiàn)拉應(yīng)力時(shí)，利用混凝土本身的抗拉能力來(lái)承受就顯不足。

從大體積混凝土結(jié)構(gòu)尺寸來(lái)看，其結(jié)構(gòu)尺寸一般都會(huì)超過(guò)一米。當(dāng)混凝土澆筑作業(yè)完成之后，水泥水化熱就會(huì)導(dǎo)致混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)的溫度急劇提升。大體積混凝土結(jié)構(gòu)表面和外界之間的接觸面積相對(duì)較大，其散熱能力相對(duì)較好。

大體積混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部在散熱過(guò)程中，容易受到一些因素的限制而導(dǎo)致混凝土內(nèi)部的溫度應(yīng)力變大，進(jìn)而加大大體積混凝土裂縫發(fā)生的概率。與水工大體積混凝土和建筑大體積混凝土不同的是橋梁工程中的大體積混凝土本身的結(jié)構(gòu)尺寸變化情況較多，從而導(dǎo)致橋梁工程中的大體積混凝土本身的結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜。因此，在進(jìn)行橋梁工程大體積混凝土施工時(shí)，需要從混凝土結(jié)構(gòu)的整體性能、強(qiáng)度和穩(wěn)定性能等方面來(lái)確保預(yù)期的的功能、性能目標(biāo)等工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)。

從大體積混凝土在橋梁工程中的施工應(yīng)用來(lái)看，結(jié)合混凝土本身的材料、混凝土施工后的溫度控制、混凝土養(yǎng)護(hù)等都將對(duì)橋梁工程中的大體積混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性造成不同程度的影響。隨著當(dāng)前橋梁工程發(fā)展和建設(shè)項(xiàng)目逐漸增多，大體積混凝土在橋梁工程中的應(yīng)用范圍越來(lái)越多，因此，橋梁工程建設(shè)對(duì)大體積混凝土的要求也越來(lái)越高，更需從混凝土結(jié)構(gòu)本身材料應(yīng)用、施工的溫度控制、降溫處理和養(yǎng)護(hù)等方面來(lái)解決大體積混凝土水化熱的問(wèn)題。

3 探討控制水化熱對(duì)策

從上述分析中可以看出，水化熱是大體積混凝土施工過(guò)程中常見(jiàn)的一種現(xiàn)象，容易對(duì)混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性造成影響。下面從大體積混凝土的配合比、溫差控制、澆筑施工等方面對(duì)如何控制水化熱進(jìn)行分析。

3.1 配比應(yīng)用

由于大體積混凝土的水化熱主要都是由于水泥的水化反應(yīng)產(chǎn)生的，大體積混凝土在實(shí)際施工過(guò)程中，容易出現(xiàn)水泥材料的選擇不合理導(dǎo)致水化熱產(chǎn)生的熱量過(guò)多，從而對(duì)混凝土內(nèi)部穩(wěn)定造成影響。從水泥種類(lèi)來(lái)看，不同的水泥產(chǎn)生的水化熱也不同。若水泥中的硅酸三鈣或者鋁酸三鈣的比例較多，其水化熱程度也會(huì)相應(yīng)上升。因此，在進(jìn)行水泥材料選擇時(shí)，應(yīng)該選擇一些水化熱程度較低的復(fù)合材料進(jìn)行混凝土配比，避免選擇硅酸鹽水泥等水化熱性能高的材料，比如可以選擇普通硅酸鹽水泥或者礦渣水泥。

應(yīng)用水泥的水化反應(yīng)決定大體積混凝土的水化熱這一原理，在進(jìn)行大體積混凝土配比時(shí)，不僅需要對(duì)水泥混凝土的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度進(jìn)行考慮，還要對(duì)水泥的用量進(jìn)行控制。在實(shí)際水泥混凝土配比時(shí)，應(yīng)該盡量減少水泥的用量，從而降低水熱化的源泉產(chǎn)生，確保大幅降低大體積混凝土本身的水化熱，以達(dá)到大體積混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。同樣，在進(jìn)行大體積混凝土配比時(shí)，可以利用外摻劑使水泥的水化熱程度得到良性控制，其中比較常用的外摻劑有膨脹劑、減水劑和緩凝劑。將膨脹劑應(yīng)用大體積混凝土配比中，能夠使混凝土的內(nèi)部產(chǎn)生內(nèi)壓應(yīng)力，能對(duì)溫差產(chǎn)生的收縮應(yīng)力起到一定的抑制作用，從而達(dá)到降低混凝土裂縫概率的目的。

通過(guò)在大體積混凝土配比中摻入一定比例的減水劑應(yīng)用，能夠產(chǎn)生一定的增塑作用與減水作用，這種外摻劑也能夠?qū)λ嗨療崞鸬揭欢ǖ目刂谱饔谩＞從齽┰谒嗷炷恋乃饔弥幸材軌蚱鸬揭欢ǖ囊种谱饔?，使混凝土放熱速率得到延遲，從而對(duì)混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定產(chǎn)生積極作用[2]。

3.2 溫差控制

在進(jìn)行大體積混凝土內(nèi)外溫差控制方面，施工人員可以利用蓄熱保溫技術(shù)或者冷卻水降溫方式進(jìn)行。其中，蓄熱保溫技術(shù)主要是在大體積混凝土表面設(shè)置覆蓋保溫層，對(duì)混凝土表面的溫度進(jìn)行控制，從而使混凝土內(nèi)外溫差控制在合理的范圍之內(nèi)。通常在橋梁工程大體積混凝土表面進(jìn)行蓄熱保溫控制方面，可以選擇塑料布或者草袋進(jìn)行保溫處理，控制混凝土結(jié)構(gòu)表面溫差。冷卻水降溫方式主要是利用冷卻水進(jìn)行循環(huán)降溫處理，從而對(duì)混凝土的溫差進(jìn)行控制。對(duì)這兩種控制方式進(jìn)行分析可知，這兩種方式都是對(duì)大體積混凝土內(nèi)外溫度進(jìn)行改變，從而使混凝土溫差控制在一定范圍內(nèi)，詳見(jiàn)表一。對(duì)這兩種溫差控制方式的可行性進(jìn)行分析，其中冷卻水降溫法的施工方式相對(duì)簡(jiǎn)單，施工速度相對(duì)較快。而且冷卻水降溫法多采用冷卻管進(jìn)行操作，其本身具有一定的經(jīng)濟(jì)性，其在橋梁工程建設(shè)中的應(yīng)用比例相對(duì)較高。根據(jù)相關(guān)工程案例分析，此類(lèi)蓄熱保溫法的溫差控制方式產(chǎn)生的降溫效果也比較良好。這種溫差控制方式需要相關(guān)施工人員在進(jìn)行大體積混凝土配比時(shí)，選擇水熱化程度較低的礦渣水泥。在進(jìn)行配比時(shí)，需要選擇骨料級(jí)配良好的材料，而且配比時(shí)需要引用一些減水劑或者粉煤灰進(jìn)行水化熱控制。由此可見(jiàn)，雖然蓄熱保溫法的溫差控制效果具有一定的優(yōu)勢(shì)，但需要消耗的施工成本相對(duì)較高[3]。

3.3 澆筑施工

當(dāng)前建筑企業(yè)在進(jìn)行橋梁工程的大體積混凝土施工時(shí)，一般都會(huì)采用分塊澆筑或者分層澆筑的方式進(jìn)行施工，即采用薄層澆筑技術(shù)對(duì)大體積混凝土進(jìn)行逐層澆筑。這種施工方式能夠加快混凝土內(nèi)部散發(fā)熱量的效率，從而對(duì)大體積混凝土水化反應(yīng)時(shí)產(chǎn)生的熱量進(jìn)行控制。在進(jìn)行分塊澆筑作業(yè)時(shí)，可以選擇后澆帶方式進(jìn)行各分塊之間的連接。因?yàn)闃蛄汗こ淌┕ぶ校篌w積混凝土本身的結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，體積較大，所以在進(jìn)行分層澆筑作業(yè)時(shí)，多采用斜面分層澆筑技術(shù)進(jìn)行施工。在澆筑過(guò)程中，施工人員應(yīng)該適當(dāng)?shù)睦谜駬v器進(jìn)行振搗處理，使側(cè)模和澆筑層面之間的距離控制在五厘米到十厘米之內(nèi)。當(dāng)混凝土表面已經(jīng)平整、密實(shí)，且沒(méi)有氣泡產(chǎn)生時(shí)，則可以停止施工。在進(jìn)行大體積混凝土養(yǎng)護(hù)作業(yè)時(shí)，應(yīng)該對(duì)混凝土進(jìn)行保濕或者保溫處理，從而使大體積混凝土表面散失的熱量得到控制，以降低混凝土裂縫的概率。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上可知，橋梁工程施工中，大體積混凝土?xí)谒療嶙饔孟庐a(chǎn)生大量的熱量，從而對(duì)混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性造成影響。在橋梁工程工程量不斷擴(kuò)大的當(dāng)下，大體積混凝土的應(yīng)用范圍會(huì)越來(lái)越多。只有從大體積混凝土的配合比、溫差控制、澆筑施工等方面入手，才能真正有效控制大體積混凝土的水化熱。因此，加強(qiáng)對(duì)大體積混凝土水化熱的控制應(yīng)用是很有必要的，相關(guān)建筑企業(yè)應(yīng)該引起重視。

參考文獻(xiàn)：

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