桥梁工程大体积混凝土的温控与防裂对策分析

罗碧辉

摘要：温度裂缝的不仅会降低混凝土结构的承载能力，还会降低混凝土的耐久性能，从而给桥梁工程带来了极大的安全隐患。本文对桥梁工程大体积混凝土温度裂缝的成因进行了分析，并对其温控与防裂提出了相应的对策。

关键词: 桥梁工程；大体积混凝土；温控；防裂

一、引言:

近年来随着我国交通基础建设如火如荼地进行中，公路桥梁、铁路桥梁都如雨后春笋般出现，而桥梁工程中的大体积混凝土，由于其在施工阶段会产生和释放水化热从而引起混凝土结构的内外温差过大，从而产生温度裂缝，该温度裂缝的不仅会降低混凝土结构的承载能力，还会降低混凝土的耐久性能，从而给桥梁工程带来了极大的安全隐患。而为了将温度裂缝的产生控制在允许的范围之内，甚者对于特别重要的构件要杜绝产生温度裂缝，就必须研究温度裂缝产生的原因及其特点和机理，并把握大体积混凝土内的温度和应力的分布情况，从而才能够在设计和施工中采取行之有效的温控与防裂对策。

二、桥梁工程大体积混凝土温度裂缝产生的原因

1、混凝土内外温差过大

混凝土在浇注过程中以及浇注完成之后，由于其内部的水化过程中，会释放大量的水化热，初期由于水化热聚集在混凝土内部难以散发，从而导致混凝土产生巨大的内外温差，并使得混凝土内部形成极大的拉应力，而当该拉应力超过了此龄期的混凝土容许拉应力时，即导致温度裂缝的产生。而且由于大体积混凝土往往只在表面配置钢筋，使得内外温差过大而产生的拉应力基本上全部由混凝土来承担，从而增加了温度裂缝产生的可能性。

2、混凝土收缩

而随着初期混凝土大量水化热的逐渐散去以及后期混凝土内自由水的蒸发，混凝土在不受外力的情况下会在硬结的过程中自发的产生收缩变形，而其内部的钢筋等约束则会抵制这种收缩变形，从而导致在混凝土的内部产生了拉应力，当该拉应力超过了混凝土的容许拉应力时，则导致温度裂缝的产生。

3、温度突变

桥梁工程中的主梁在浇注完成之后由于其侧面容易受到太阳的暴晒，使得该部位的混凝土温度明显地高于其他部位，从而导致其内部温度产生非线形的升高，使其在自身约束的作用下形成过大的局部拉应力而导致温度裂缝的产生；另外，当混凝土在浇注完成之后由于突降大雨、冷空气侵袭等天气影响而导致表面温度的突降，也会使其内外形成温度梯度，当该温度应力也增大到一定的程度时，就会导致温度裂缝的产生。

三、桥梁工程大体积混凝土的温控与防裂对策分析

1、设计优化

在桥梁工程的设计过程中，应根据工程所在地的气候条件来进行混凝土配合比的合理选择，并且应在容易产生温度裂缝的部位设置一些温度钢筋来进行抗拉，同时钢筋的保护层厚度则应尽量选取规范允许的较小值，以避免因为保护层度过大而导致温度裂缝的产生；另外还可以通过合理地设置后浇带和伸缩缝的方法来将大体积混凝土分隔成为规则的小块结构，并通过合理巧妙的混凝土结构形状的设计，来增加混凝土水化热的散热面积，从而避免其内部温度的升高过快，从而减少应力的集中情况并防止温度裂缝的产生；同时在设计中还应尽量采用二次浇注的方法来进行混凝土的施工，并在二次浇注时加设聚丙烯纤维网或者钢筋网来提高混凝土的抗拉能力。

2、材料控制

混凝土水化热的大量释放是导致大体积混凝土产生温度裂缝的主要原因，所以大体积混凝土显然应当尽量选择水化热较低的水泥，并通过掺加粉煤灰等掺合料的方式来尽量减少水泥的用量。对于混凝土的粗骨料，则应选用级配良好、强度高和粒径大的粗骨料，以降低混凝土的收缩变形，同时还应严格控制其含泥量及其它有害物质的含量。对于混凝土的细骨料，则应在满足泵送的前提下，尽量选用细砂或中砂，从而通过获得较小的表面积和空隙率的方式在一定程度上降低水泥的用量。另外还可以通过掺加外加剂的方式来提高混凝土的和易性，降低水灰比，以及相应地增大同龄期混凝土的抗拉能力。

3、施工控制

在混凝土浇注施工过程中，试验人员要现场跟班作业，随时测定坍落度和和易性变化情况，及时通知搅拌站进行调整。混凝土捣固人员须经培训后上岗，要定人、定位、定责，分工明确，尤其是钢筋密布部位、端模、拐（死）角部位指定专人进行捣固，技术员、施工员应现场跟班指挥。混凝土振捣以插入式振捣为主，插入振捣厚度以30cm厚为宜，要垂直等距离插入到下一层5～10cm左右，其间距不得超过60cm。施工人员要一边振捣、一边观察，防止漏振或过振。由于梁体钢筋密集，为保证施工质量，拟采取如下措施：混凝土由拌和站集中拌和、由混凝土罐车、运送到位，汽车泵泵送入模板；混凝土浇注分层厚度为30cm左右，混凝土采取适当的缓凝措施，保证梁体混凝土在最先浇注的混凝土初凝前全部浇注完毕；混凝土灌注顺序：自梁端向跨中连续进行；在钢筋密集处用撬棍将钢筋撬开，待混凝土灌注到此部位时，由值班钢筋工将钢筋绑扎恢复；将所有部位振捣密实，密实的标志是混凝土停止下沉，不再冒气泡、表面呈现平坦、乏浆，每处振捣完毕后，慢慢提出振动棒，避免碰撞模板、钢筋、预应力管道和其他预埋件；对捣固人员要认真划分施工区域，明确责任，以防漏捣混凝土浇注前先将木模板用水泡胀，防止其干燥吸水。浇注底部混凝土前，对顶面钢筋要用布或草袋覆盖，以防松散混凝土粘附其上；混凝土拌合物的入模含气量应满足设计要求。每拌制50m³混凝土或每工作班应测试不少于1次。

4、冷却管降温

为了保证混凝土在硬化过程中的内部温度过大，可以在混凝土结构内部预先铺设冷却管路，在混凝土浇注完成之后即可进行通水循环冷却，管内的水流量通常控制在1.5m3/h左右（进水温度低于10℃时），若进水温度偏高，则水流量也应加快。冷却管的出水应排放到不影响施工的部位，当混凝土整体初凝之后则可视情况利用该出水进行蓄水保温养护。当然在混凝土养护完成之后，为了不使中空的冷却管对混凝土的强度及其他产生影响，因此对其进行注浆和压浆的工作，通常采用真空压浆。

5、蒸汽养护

混凝土浇注完成之后，主梁表面要及时覆盖土工布并洒水养生。当混凝土浇注后的养护期间气温较低，为了加强混凝土养护，则应采用蒸汽管道循环加热的方法来加强养护。即在梁下用锅炉，在梁上架设φ400管道，并沿线路方向布设，使蒸汽在梁上的管道内进行循环。管道上方再用薄膜或彩条布将梁体进行整体覆盖。从而加热混凝土周围的空气，将热量传递给混凝土。蒸汽管道与梁体混凝土之间及蒸汽管道与覆盖的彩条布之间均用钢筋焊好的架子隔开，避免接触。蒸汽养护应设专人负责，混凝土的养护时间不小于14天。梁体同条件养护试件，要存放在梁顶上与梁体同环境养护。

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