夏廣新

遼寧天一建設(shè)有限責(zé)任公司 遼寧沈陽(yáng) 110011

混凝土是脆性材料，其抗拉強(qiáng)度僅為抗壓強(qiáng)度的約1/10。大體積混凝土具有大的橫截面，水泥的水化熱使混凝土的內(nèi)部溫度急劇上升。在未來(lái)的冷卻過(guò)程中，在某些約束條件下會(huì)產(chǎn)生相當(dāng)大的拉應(yīng)力。然而，在大體積混凝土結(jié)構(gòu)中，通常只有少量鋼筋或沒(méi)有鋼筋放置在表面上。因此，拉應(yīng)力主要由混凝土本身承擔(dān)，從而產(chǎn)生裂縫。

1 橋梁大體積混凝土溫度裂縫原因分析

1.1 水化熱

一般發(fā)生在施工過(guò)程和維修階段。在大體積混凝土澆筑和初養(yǎng)護(hù)階段，水泥水化過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的熱量，導(dǎo)致內(nèi)部溫度較高。所以我們應(yīng)該采取措施來(lái)控制內(nèi)外溫差不超過(guò)25℃，但往往由于管理不善，缺乏保溫措施，導(dǎo)致內(nèi)部和外部的溫差太大，表面裂縫[1]。根據(jù)實(shí)際情況，選擇水化熱較低的水泥品種盡量在建設(shè)，限制了水泥單位消費(fèi)，減少聚合成模具的溫度，減少內(nèi)部和外部的溫差，緩慢冷卻，如果必要的話(huà)，可以使用循環(huán)冷卻系統(tǒng)內(nèi)部散熱或使用薄層連續(xù)鑄造加速散熱。

1.2 混凝土的收縮

混凝土收縮是混凝土在空氣中硬化后體積減小的現(xiàn)象。這種無(wú)外力作用的混凝土自發(fā)性變形，在受到外部約束(支護(hù)條件、鋼筋等)時(shí)，會(huì)在混凝土中產(chǎn)生拉應(yīng)力，導(dǎo)致混凝土開(kāi)裂?；炷灵_(kāi)裂的主要原因是塑性收縮、干收縮和溫度收縮。硬化初期主要是水泥在水化硬化過(guò)程中的體積變化，后期主要是混凝土內(nèi)部自由水蒸發(fā)引起的干縮變形。

1.3 溫度突變

橋梁工程中鑄件由于太陽(yáng)暴曬邊容易使得部分混凝土溫度明顯高于其他地區(qū)，導(dǎo)致內(nèi)部溫度的上升產(chǎn)生的非線(xiàn)性，使它的作用下形成自己的約束過(guò)度局部拉應(yīng)力引起的溫度裂縫；此外，當(dāng)混凝土澆注后由于突然下雨，冷空氣入侵和其他天氣效果造成的表面溫度突然下降，也會(huì)使其內(nèi)部和外部的溫度梯度，溫度應(yīng)力也增加到一定程度時(shí)，將導(dǎo)致溫度裂縫的產(chǎn)生[2]。

2 橋梁大體積混凝土溫度控制與防裂

2.1 設(shè)計(jì)控制措施

（1）選擇合理的結(jié)構(gòu)形式和劈裂縫、砌塊，改善大體積混凝土澆筑時(shí)的內(nèi)外溫度環(huán)境，減少混凝土內(nèi)外溫差。（2）考慮溫度應(yīng)力和設(shè)計(jì)荷載的共同作用，對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件的溫度場(chǎng)進(jìn)行模擬分析，校核溫度應(yīng)力和收縮力。（3）合理設(shè)置水泥水化放熱引起的溫度應(yīng)力，控制混凝土開(kāi)裂。（4）優(yōu)化結(jié)構(gòu)形式，改變結(jié)構(gòu)構(gòu)件的約束條件，降低約束應(yīng)力。

2.2 合理分縫分塊

在大體積混凝土的施工過(guò)程中，為了有效地減小大體積混凝土內(nèi)外的溫差，經(jīng)常使用砌塊鑄造。塊狀鑄造可分為兩種方式：分層澆注和分段澆注。目前有三種類(lèi)型的澆注方案：集成澆注，分段澆鑄和斜面澆鑄。當(dāng)時(shí)間允許時(shí)，大體積混凝土結(jié)構(gòu)可以分層澆筑多次，施工層按照施工節(jié)點(diǎn)進(jìn)行處理，即薄層澆筑技術(shù)，使混凝土內(nèi)部的水化熱充分分布。重要的是要注意分層鑄造的間歇時(shí)間。目前，大型水工混凝土一般遵循薄層間距短的原則，對(duì)施工縫的處理非常嚴(yán)格。在大體積混凝土橋梁的施工中，由于體積相對(duì)較小，經(jīng)常使用一次性整體澆筑和多層澆筑。

2.3 降低澆筑溫度

為降低混凝土的最高溫度和溫差，更直接的措施是降低澆注溫度，但其實(shí)施必須具備一定的條件才能實(shí)現(xiàn)，可用于大型工程。降低澆注溫度的具體措施包括：（1）降低原料的溫度，如水泥冷卻，集料冷卻和預(yù)冷；（2）與混合水和冰混合；（3）澆注前預(yù)先冷卻混凝土；（4）減少運(yùn)輸過(guò)程中傾倒的熱量，包括縮短運(yùn)輸距離，使用特殊的隔熱罐車(chē)，并用混凝土泵管包裹絕緣材料。在大體積橋梁混凝土施工中，實(shí)際措施是水泥的散熱，骨料的冷卻，冷卻水和混合水的使用，縮短運(yùn)輸距離[3]。

2.4 冷卻水管

目前，在大型混凝土現(xiàn)場(chǎng)溫控措施中，冷卻水管道由于其直接，經(jīng)濟(jì)，便捷的施工而在橋梁中得到廣泛應(yīng)用。使用冷卻水管時(shí)，影響冷卻效果的因素有：管道，管道直徑，管道長(zhǎng)度，埋設(shè)方式，間距，冷卻水溫度，水流量等。管道長(zhǎng)度應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件確定 ，但長(zhǎng)度不應(yīng)超過(guò)400米；在鑲嵌方法中，它分為矩形排列，梅花排列和交錯(cuò)排列；當(dāng)然，冷卻水的溫度越低越好。但是，還應(yīng)考慮冷卻水和混凝土之間的溫差，以防止裂縫周?chē)睦鋮s水管。水流的速度確保管中的紊流[4]。

2.5 維護(hù)措施

大體積混凝土的常用固化方法是保溫隔熱。托克托古爾方法可用于寒冷地區(qū)。表面保溫材料包括：保溫棉被，泡沫塑料板，聚苯乙烯泡沫板，草袋，保溫砂和噴涂保溫。固化的主要目的是保持適當(dāng)?shù)臏囟群蜐穸葪l件，而混凝土的保溫措施往往起到保濕作用。保溫的目的有兩個(gè)：（1）減少混凝土表面的熱擴(kuò)散，降低混凝土表面的溫度梯度，防止表面裂縫的形成；（2）延長(zhǎng)散熱時(shí)間，充分發(fā)揮混凝土強(qiáng)度潛力和材料松弛特性，使混凝土拉伸應(yīng)力引起的溫差小于混凝土的抗拉強(qiáng)度，防止產(chǎn)生裂縫。濕固化的作用是：（1）澆注仍處于混凝土凝固階段，水化速度快，適宜的濕度條件可以防止混凝土表面脫水而產(chǎn)生收縮裂縫；（2）在保溫和濕度條件下，混凝土可以順暢地水化，提高混凝土的抗拉強(qiáng)度。

3 結(jié)論

合理的混凝土配合比和適當(dāng)?shù)脑牧鲜谴篌w積混凝土溫度控制成功的基礎(chǔ)。通過(guò)對(duì)混凝土原材料的選擇和優(yōu)化，可以有效降低水泥的水化熱，降低混凝土的外溫差。合理的施工組織、正確的施工方案和有效的溫控監(jiān)測(cè)方案是大體積混凝土溫控成功的保證。