1、论述桥梁大体积砼施工技术摘要:随着我国高速公路的兴建,在桥梁施工过程中经常会遇到大体积砼的浇注.如何确保其施工质量是一个非常重要的问题.笔者就大体积砼在桥梁施工过程中裂缝原因的分析,并提出相应的解决方法以供同行参考,为桥梁大体积砼施工技术的发展提出自己的看法。 关键词:大体积砼;砼浇注;热膨胀;温度场 Abstract: along with our country highway construction, pouring in the bridge construction process often encountered in large volume concrete. How to
2、 ensure the construction quality is a very important problem. Based on the analysis of large volume concrete in the process of bridge construction cracks, and puts forward the solutions for reference the corresponding solution, put forward ideas on the development of the technique of bridge mass con
3、crete construction. Keywords: large volume concrete pouring of concrete; temperature field; thermal expansion; 中图分类号：TQ178 文献标识码：A 0 引言 桥梁是高速公路施工过程中不可缺少的结构物,而在高速公路桥梁施工过程中常常会遇到大体积砼的施工.如贵州省仁怀至赤水高速公路上的土城特大桥使用了大体积砼的施工.那么何谓大体积砼施工技术?当任何体积的砼,在施工过程中,对由于水泥水化而产生的温差、以及当几何尺寸超过一定的规定条件而发生收缩变形时,采取适当的措施,有效地控制温差或收缩变
4、形的应力而造成的砼裂缝开展;或把裂缝控制到最小程度.这样的施工技术称之为大体积砼施工技术.所以大体积砼除了对于结构最小断面和内外温差有一定的要求外,对于平面尺寸也有一定的限制。 笔者在近年来实际工作中就大体积砼在桥梁施工过程中裂缝原因有所体会,如土城特大桥大体积砼的施工中,由于采取了针对性强的施工技术措施,至今使用单位未发现因温差或收缩而造成砼裂缝的开展.现将我们实施的办法作以下分析介绍。 1 大体积砼裂缝的原因分析 砼的裂缝从微观上看,是客观存在的,无裂缝是相对的.但在宏观上,裂缝的宽度以 0.05mm 作为分界线,裂缝的宽度小于 0.05mm 的为“无裂缝砼”,即肉眼不可见的裂缝,反之为裂
5、缝砼.笔者仅在宏观上分析大体积砼的裂缝开展,以及防止措施.大体积砼裂缝的原因很多,大致分为初始裂缝和后期外荷载作用下所产生的破坏裂缝两种.后一种裂缝属设计范畴解决的问题,不在本文的讨论范围.本文讨论砼施工中初始裂缝的形成及控制.大体积砼初始裂缝产生的主要原因有以下几点: 1.1 水泥水化热产生大体积砼的内外温差.水泥在水化过程中要产生热量,在大体积砼中,砼的导热能力很差,热量聚集在结构内部,加上原材料(砂、石)自身吸收大气中自然温度的热量,形成了较高的温度场,与外部环境气温造成温度差,随之产生温度应力.由于砼的早期强度和弹性模量均很低,当温差超过一定的限值时,砼不能抵抗温度应力的作用,使砼形成
6、裂缝开展. 1.2 外界气温与约束条件的影响.大体积砼在施工期间,外界气温对砼的内部温度有着重要的影响.外界气温高,原材料的自身温度高,砼的入模浇注温度就高;当气温下降时,浇注后的砼表面温度急剧下降,但内部温度不能散热,造成与内部砼的温度梯度线增大,这对大体积砼是极为不利的.同时外部约束也不能忽视,当一个物体发生变形时受到其他物体的阻碍,使物体与物体之间产生相互牵制作用,称之为外部约束.砼由于热量的产生,使之形体发生膨胀变形,但由于地基上的粗糙,阻碍着砼的变形,产生约束.砼的顶面是一个自由体,温度的温差、温度膨胀系数乘积是砼的温度变形值,当变形值超过砼的极限拉伸值时,便出现裂缝。 1.3 砼的
7、收缩、徐变.众所周知,砼在硬化过程中是收缩、徐变的,造成收缩徐变的因素是很复杂的,但主要有两点,首先是砼中 80%的游离水分要蒸发出来,形成砼的毛细空隙,体积相应发生变形.其次是热膨胀的砼冷却后要收缩.此外,有水泥品种、原材料的级差及弹性模量、砼的配合比及养护、施工工艺等因素.综上所述,造成砼裂缝主要是砼内部温度引起的.砼的温度由两部分组成: 砼的入模浇注温度. 砼的绝热温升.因此只要控制好这两部分温度,就能控制大体积砼裂缝的产生.所以大体积砼的宏观裂缝是能够防止的。 2 针对大体积砼裂缝措施 为了防止裂缝开展,我们综合几个工程实践,着重从控制温升、减少温度应力、消除约束等方面、采取一系列措施
8、,但是各个措施又是相互联系、相互制约的.必须结合实际全面考虑来合理采用,才能收到防止裂缝的效果. 2.1 做好施工技术准备工作.首先要进行大体积砼的抗裂计算.计算时,必须考虑以下几个方面: 绝热温升; 砼的拌和、浇注温度; 水化热平均温差; 砼收缩值及收缩当量温差; 砼的应力松驰系数; 最大拉应力.根据计算结果,采取相应措施。 2.2 尽可能使用水化热较低的水泥.在砼中水泥是热源,把热源控制后,才能控制水化热的升高和裂缝开展.为此,大体积砼施工中,使用如纯大坝水泥、矿渣水泥、火山灰水泥等低热量水泥,从而减少发热量. 2.3 解决好砼的入模温度、浇筑温度控制温升.在降低入模温度方面: 对砂、石要
9、遮阳覆盖,以免阳光暴晒使其自身温度提高,或用高压水冲洗石子,以降低材料温度; 用冰屑水搅拌砼; 缩短砼搅拌的运输距离,减少浇筑前砼的吸热量. 2.4 掺用适当的外加剂,起到缓凝、增加和易性、节约水泥的作用.一般不掺缓凝型外加剂的砼初凝时间为 2h 左右,掺用后可以延长到 5-8h,同时节约水泥 5%10%.在设计部门同意的情况下,可以掺入部分干净冷却的石块,让石块吸收部分砼中的热量,降低绝热温升,降低内部温度梯度。 2.5 大体积砼施工时对原材料要求极为严格.粗骨材料:含泥量必须低于 1%,针片状少,规格级配好,符合筛分曲线,这样就减少空隙率,减少水泥用量,提高砼的密实性,提高强度.细骨料:采
10、用中、粗砂,细度模数在 25以上,含泥量低于 2%,以减少砼的干缩.增强抵抗砼的收缩、徐变的能力。 3 测温技术 在大体积砼施工中,为掌握砼的热性能,了解砼浇注后温度场变化情况,采用两种测温:玻璃温度计测温;热电偶测温.热电偶测温灵敏度高,属先进的测温技术,能准确反映砼内部各处的温度情况,但测试费用较高。 3.1 玻璃温度计测温 这是一种较为方便简单的方法,仅能反映砼内部大致温度,测点布置分深、中、上 3 层进行,测点编号写上不同的测量深度(例 A 点,测温深度为 05m、15m、2m,则编号为 A05、A15、A20).砼需要测温时,在被测的砼浇筑前埋设 50 的钢管,钢管必须埋至测点深度.
11、钢管底部应该封闭,上部用木塞塞紧,管内不允许有水分,管口留在模板的外面.测温时,将温度计插入钢管内,温度计四周用棉纱裹紧塞严管口,或预先将温度计固定在热水瓶的软木盖中,用软木水瓶盖塞紧钢管口,温度计在管内停留的时间不少于 5min 才能读数,使其数据准确.一般温度计上的读数加上 0.51即为砼内部的实际温度。 3.2 热电偶测温方法 在测试之前,编制一个测温方案,先确定测温的位置,合理反映被测物体的全貌.矩形断面测点布置一般沿中心线呈“L”形.为了使温度场反映更准确,在对角线方向,单独设 23 个点,测点按三维向布设,平面测点(纵、横)与点距离不大于 4m,高度方向点与点距离一般以 051m
12、为宜.热电偶元件要做好逐个校测工作,并用环氧树脂密封,防止水分侵蚀.热电偶测温是用导线与仪表连接,所以,在使用时应做好补偿导线,以消除由于温度变化及外界电磁场导致的导线中的微电流;外电线路同时做电阻配备补偿,从而保证结果的可靠性及准确性. 3.3 测温注意事项 测点布置必须合理,能检查和了解砼内部各测点水化热变化情况.监测记录要齐全准确,砼浇筑后,首先测出砼的浇注温度,砼终凝后每隔12h 测值一次,一周后每隔 34h 测值一次,两周或 28d 后才能测试完毕.有必要可延长时间.记好原始记录.绘出砼各断面内温度变化曲线.对于测出的数据要及时分析,对有可能发生温差过大而引起砼开裂,事先应有防止对策措施。 总结： 通过对多次大体积砼的施工实践，大体积砼施工中,砂、石的质量、外加剂的使用、对水泥的品种选择及使用量的大小、改进砼浇筑工艺方面均为影响因素.关键在于如何降低热强比,提高砼的强度,控制收缩,才能有效。
