1、桥梁大体积混凝土温度控制与防裂摘要：桥梁大体积混凝土工程质量控制的一个重要方面是温度裂缝控制。本文在分析研究了桥梁大体积混凝土温度裂缝产生的机理和原因的基础上, 从设计和施工两个方面提出了桥梁大体积混凝土温度裂缝的具体控制措施。 关键词：桥梁；大体积；混凝土；温度控制；防裂 中图分类号：K928.78 文献标识码：A 文章编号： 混凝土是脆性材料，其抗拉强度只有抗压强度的 1/10 左右。大体积混凝土的断面尺寸较大，水泥的水化热会使混凝土内部温度急剧上升，在以后的降温过程中，在一定的约束条件下会产生相当大的拉应力。而大体积混凝土结构中通常只在表面配置少量钢筋，或者不配钢筋，因此，拉应力主要由混
2、凝土本身来承担，这样就产生了裂缝。 一、桥梁大体积混凝土温度裂缝的原因分析 1、水化热 一般出现在施工过程中以及养护阶段。大体积混凝土在浇筑和初期养护阶段，由于水泥水化过程中会产生大量热量，致使内部温度很高。所以要采取措施控制内外温差不超过 25，但往往由于管理不善，保温措施不力，导致内外温差太大，致使表面出现裂缝。施工中应根据实际情况，尽量选择水化热低的水泥品种，限制水泥单位用量，降低骨料入模温度，减小内外温差，并缓慢降温，必要时可采用循环冷却系统进行内部散热，或采用薄层连续浇筑以加快散热。 2、 混凝土的收缩 混凝土在空气中硬结时体积减小的现象称为混凝土收缩。混凝土在不受外力情况下的这种自
3、发变形， 受到外部约束时（支撑条件、钢筋等）， 将在混凝土中产生拉应力， 使得混凝土开裂。引起混凝土裂缝的主要原因有塑性收缩、干燥收缩和温度收缩。 在硬化初期主要是水泥在水化硬化过程中产生的体积变化， 后期主要是混凝土内部自由水分蒸发而引起的干缩变形。 3、外界气温和湿度变化的影响 在施工期间， 外界气温的变化对大体积混凝土裂缝的产生有着很大的影响。混凝土内部的温度是由浇筑温度、水泥水化热的绝热温升和结构的散热温度等各种温度叠加组成的。浇筑温度与外界气温有着直接的关系， 外界气温愈高， 混凝土的浇筑温度也就会愈高； 如果外界温度降低，又会增加大体积混凝土的内外温度梯度。如果外界温度下降得过快，
4、 会造成很大的温度应力， 极易引发混凝土的开裂。混凝土温度的这种变化可能造成两种后果： a）在混凝土升温期， 混凝土表面散热条件好， 热量向大气散发， 温度上升较少较慢， 而内部则散热少， 温度持续上升， 这样形成的内表温差（温度梯度）会在混凝土表层产生较大的拉应力，当该拉应力超过此时混凝土的极限抗拉强度时， 混凝土表面就会产生裂缝； b）在混凝土后期降温过程中， 由于温度下降引起混凝土体积收缩变形， 这种变形受到地基及结构边界约束时也会产生大的拉应力， 当该拉应力超出当时混凝土的极限抗拉强度时， 混凝土将在约束面开裂， 严重时形成贯穿裂缝。 另外， 外界的湿度对混凝土的裂缝也有很大的影响，
5、外界的湿度降低会加速混凝土的干缩，也会导致混凝土裂缝的产生。 二、桥梁大体积混凝土温度控制与防裂 1、 设计控制措施 （1）选择合理的结构形式和分缝分块, 改善大体积混凝土浇筑时内外温度环境, 从而减小混凝土内外温差。 （2）考虑温度应力和设计荷载共同作用, 对结构构件的温度场进行仿真分析, 并对温度应力和收缩力进行验算。 （3）合理设置构造钢筋承受水泥水化放热引起的温度应力, 以控制混凝土开裂。 （4） 优化结构形式, 改变结构构件约束条件, 减小约束应力。 2、 混凝土配合比设计及原材料选用 ( 1) 水泥。选用低水化热和含碱性量低的水泥，避免使用早强水泥和铝酸三钙( C3A) 含量较高的
6、水泥。某桥承台和塔柱根据混凝土配制能达到设计要求，并且收缩小、和易性好和节约水泥的原则，同时水泥应符合国家标准，且应附有制造厂的水泥品质试验报告等; 水泥进场后，经验收合格后方能投入使用。 ( 2) 掺合料为粉煤灰，以降低混凝土的水化热温升和节约水泥用量。粉煤灰选各项指标满足铁路混凝土施工技术指南中要求的 C50 以下混凝土用粉煤灰要求。并且胶凝材料的最终水化热一般控制在 220 250 J /g。 ( 3) 骨料。粗骨料选用连续级配 5 31. 5mm 的碎石，不含煅烧的白云石、方镁石、石灰块等有害物质; 细骨料选用级配良好的中粗砂，砂率控制在 40%左右。试验表明，选用粒径相对较大的粗骨料
7、、级配良好的中粗砂及合理的砂率，配合比一定，水泥和水的用量都有所下降。 ( 4) 水。采用自来水，以降低混凝土的温升值。 ( 5) 外加剂。采用能降低早期水化热的混凝土外加剂，使用性能优良的高效减水剂，尽量降低拌和水用量。 3、温度控制措施 （1） 控制混凝土浇注温度 ( a) 水泥使用前应充分冷却，确保施工时水泥温度50。采用冷却系统对拌和自来水进行冷却或在拌和水中加冰，水温保持在 14左右，降低浇注温度。 ( b) 避免模板和新浇注混凝土受阳光直射，入模前的模板与钢筋温度以及附近的局部气温不超过 40。为此，应合理安排工期，炎热天气尽量采用夜间浇注混凝土，尤其是块体中部。 (c) 当气温高
8、于入仓温度时，应加快运输和入仓速度，减少冷量损失。加大砂石料堆存高度( 6 8m 以上) ，并采取给砂、石料搭凉棚等措施，地笼廊道取料。 ( d) 混凝土泵管外用草袋覆盖，并经常洒水降温，避免日光曝晒使混凝土在泵送过程中温度升温过快。运输车采用遮阳隔热措施。 （2）控制混凝土浇注厚度 混凝土浇注采用混凝土泵送法，直接由卧泵泵送入模。混凝土浇注应水平分层浇注，振捣。每层浇注厚度不大于 30cm，并控制浇注进度，以利于散热。同时应在下层混凝土初凝或能重塑前浇注完上层混凝土。浇注应连续不间断进行，如因故必须间断，其间断时间应小于已浇混凝土的初凝时间，若大于时，则应按施工缝处理后才能继续进行浇注。混凝
9、土浇注顺序由上游至下游再由下游至上游往复循环浇注。 （3）控制内表温差 降低混凝土中心和表面之间、新老混凝土之间的温差以及控制混凝土表面和气温之间的差值。温度控制的方法和制度需根据气温及现场实际施工情况而定。 对于大体积混凝土，因水化放热使温度升高，若不是在冬季，在升温的一定时间内应加强散热，以冷却水出水养护，在混凝土表面形成流水。当混凝土处于降温阶段则要保温覆盖以降低降温速率。混凝土如处在降温阶段如天气变化明显，内表温差大于 20，须加强保温养护。表面保温的目的不是限制温度上升，而是调节表面温度下降的速度，使混凝土由于表面与内部之间的温度梯度引起的应力差得以减少。工程实际中，拆模前混凝土侧面
10、需铺盖好保温材料，考虑适当延长拆模时间。 4、 养护措施 目前, 大体积混凝土常用的养护方法是保温隔热法。其中在严寒地区可采用托克托古尔法。采用的表面保温材料包括: 保温被、不吸水的泡沫塑料板、聚苯乙烯泡沫塑料板、草袋、砂层保温及喷涂保温层等。在尽量减少混凝土内部温升的前提下, 大体积混凝土的养护是一项关键的工作, 必须切实做好。养护的主要目的是保持适宜的温度和湿度条件, 混凝土的保温措施常常也起到保湿的效果, 因此兼收两方面的效果。 在大体积混凝土的施工中, 采取综合措施进行温度控制与裂缝控制, 能提高施工效率、提高混凝土的施工质量、减小劳动力的消耗、降低劳动强度、节省工效、加快施工进度、降低工程造价、具有较高的实用性和经济效益。 参考文献： 1 鲁亮.浅析高速公路中大体积混凝土的使用J. 科技致富向导. 2011(11) 2 梁科明.浅析桥梁混凝土质量控制J. 科技资讯. 2010(17) 3 赵联芳.混凝土温度裂缝的成因和防治J. 科学之友(B 版). 2006(05)
