摘要：通過(guò)對(duì)橋梁工程大體積混凝土施裂縫問(wèn)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，供大家參考。

關(guān)鍵詞：橋梁工程;大體積混凝土;水化熱;裂縫

1. 前言

隨著橋梁技術(shù)的突飛猛進(jìn)，大體積混凝土在橋梁結(jié)構(gòu)中應(yīng)用的越來(lái)越多。我國(guó)普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定：混凝土結(jié)構(gòu)物中實(shí)體最小尺寸不小于1 m的部位所用的混凝土即為大體積混凝土;美國(guó)則規(guī)定為：任何現(xiàn)澆混凝土，只要有可能產(chǎn)生溫度影響的混凝土均稱為大體積混凝土。

2. 大體積混凝土裂縫產(chǎn)生的主要原因

大體積混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的發(fā)生是由多種因素引起的，各類裂縫產(chǎn)生的主要影響因素如下：

2.1 水泥水化熱的影響

水泥水化過(guò)程中放出大量的熱，且主要集中在澆筑后的7d左右，一般每克水泥可以放出500J左右的熱量，如果以水泥用量350kg/m ～550kg/m3來(lái)計(jì)算，每立方米混凝土將釋放出17 500KJ～27 500的熱量，從而使混凝土內(nèi)部溫度升高(可達(dá)70℃左右，甚至更高)尤其對(duì)大體積混凝土來(lái)講，這種現(xiàn)象更加嚴(yán)重 因?yàn)榛炷�土�?nèi)部和表面的散熱條件不同，故混凝土中心溫度很高，就會(huì)形成溫度梯度，使混凝土內(nèi)部產(chǎn)生壓應(yīng)力，表面產(chǎn)生拉應(yīng)力，當(dāng)拉應(yīng)力超過(guò)混凝土的極限抗拉強(qiáng)度時(shí)混凝土表面就會(huì)產(chǎn)生裂縫。

2.2 混凝土的收縮

混凝土在空氣中硬結(jié)時(shí)體積減小的現(xiàn)象稱為混凝土收縮�；炷�土在不受外力的情況下的這種自發(fā)變形，受到外部約束時(shí)(支撐條件、鋼筋等)，將在混凝土中產(chǎn)生拉應(yīng)力，使得混凝土開(kāi)裂。引起混凝土的裂縫主要有塑性收縮、干燥收縮和溫度收縮等三種。在硬化初期主要是水泥石在水化凝固結(jié)硬過(guò)程中產(chǎn)生的體積變化，后期主要是混凝土內(nèi)部自由水分蒸發(fā)而引起的干縮變形。

2.3 外界氣溫濕度變化的影響

大體積混凝土結(jié)構(gòu)在施工期間，外界氣溫的變化對(duì)防止大體積混凝土裂縫的產(chǎn)生起著很大的影響�；炷�土內(nèi)部的溫度是由澆筑溫度、水泥水化熱的絕熱溫度和結(jié)構(gòu)的散熱溫度等各種溫度疊加之和組成。澆筑溫度與外界氣溫有著直接關(guān)系，外界氣溫愈高，混凝土的澆筑溫度也就會(huì)愈高;如果外界溫度降低則又會(huì)增加大體積混凝土的內(nèi)外溫差梯度。

2.4 其他因素的影響

結(jié)構(gòu)物基礎(chǔ)的不均勻沉降也會(huì)產(chǎn)生裂縫，這種裂縫會(huì)隨著基礎(chǔ)沉降而不斷的增大，待地基下沉穩(wěn)定后，將不會(huì)變化。

超荷載使用或未達(dá)到設(shè)計(jì)過(guò)早加荷載導(dǎo)致結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫，這種裂縫稱之為荷載裂縫。

混凝土配合比不良會(huì)造成混凝土塑性沉降裂縫，一般是混凝土配合比中，粗骨料級(jí)配不連續(xù)、數(shù)量不夠，砂率及水灰比不當(dāng)所造成的裂縫。

3. 大體積混凝土施工質(zhì)量控制措施

3.1 大體積混凝土配合比設(shè)計(jì)

3.1.1 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。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。

3.1.2 外加劑的使用。采用減水劑，如緩凝高效減水劑;采用膨脹劑，如廣泛使用u型膨脹劑無(wú)水硫鋁酸鈣或硫酸鋁。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。

3.2 溫控措施及施工現(xiàn)場(chǎng)控制

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) 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(guò)振，確�；炷�土均勻密實(shí)。

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。

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。

5) 通水冷卻。采用薄壁鋼管在一些混凝土澆筑分層中帶沒(méi)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。

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

1) 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(lái)減少混凝土結(jié)構(gòu)體積。

2) 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。

3) 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。

4) 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(lái)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。

5) 還應(yīng)重視合理有益作用，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。

4. 結(jié)束語(yǔ)

在控制大體積混凝土溫度裂縫時(shí)既要控制混凝土的內(nèi)外溫差又要防止混凝土表面溫度的突然變化。重視溫度監(jiān)測(cè)，實(shí)際施工中應(yīng)隨時(shí)監(jiān)測(cè)混凝土內(nèi)部溫度和內(nèi)外溫差的變化趨勢(shì)，并據(jù)此來(lái)調(diào)整溫控措施，確�；炷�土不開(kāi)裂。影響大體積混凝土開(kāi)裂的因素很多，應(yīng)從造成裂縫的各種原因著手，采取全面防治措施，并根據(jù)工程具體情況確定防裂重點(diǎn)。

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