桥梁工程大体积混凝土施工技术研究

郝姝珍

(忻保高速公路建设管理处)

1 大体积混凝土施工产生的质量问题

1.1 大体积混凝土裂缝

混凝土是脆性的材料，抗拉强度小，只有抗压强度10%。而大体积混凝土断面尺寸大，水泥水化热使混凝土内部急剧产生高温，进行降温中，使用约束条件会使混凝土产生很大拉应力。一般大体积混凝土只在混凝土表面配置一些钢筋，或者根本不配备。所以，拉应力就要依靠混凝自身承担。如果外界温度变化差异大，大体积混凝土施工期的浇筑温度就会随外界气温产生变化。可见，外界气温变化对大体积混凝土产生裂缝有着重大的影响。

混凝土内部温度由浇注的温度、水泥水的化热温升、结构散热温度等各种温度组成。其中浇注的温度和外界温度有直接的关系，一般的高温条件，大体积混凝土是不易散热的，而混凝土内部最高温度可以达到60 ～70 ℃，而且还有很长的一段延续期。外界温度如果降低，就会使大体积混凝土内外温度出现梯度，温度下降过快，还会使混凝土内外层的温差增加，对大体积混凝土施工来说，是非常不利的。温差引起温度的变形产生了温度应力，温差越大，相应的温度应力也就越大。要采取措施做好温度控制工作，防止内外温差引起混凝土的温度应力。而且外界湿度也可以对混凝土裂缝产生影响，温度降低造成混凝土加速干缩，导致混凝土出现裂缝。

1.2 大体积混凝土收缩

混凝土会在空气中硬结、体积减小，这种现象一般称为混凝土的收缩。不受外力情况下，混凝土的自发变形，受支承条件或者钢筋的收缩约束，混凝土会产生拉应力，使混凝土造成开裂。开裂的原因包括有塑性的收缩和干燥收缩、温度收缩。

混凝土的硬化初期是水泥在水化凝结变硬过程中发生的体积变化，变化后期是混凝土内部水分蒸发引起干缩变形。混凝土20%水分是水泥硬化需要的，其它80%的水分则需要蒸发掉。水分的蒸发引起混凝土体积产生收缩。

混凝土内部水分的蒸发造成的混凝土收缩，收缩后，如果继续处于水饱和的，可以恢复原有的膨胀状态，恢复体积。这种干湿的交替变化导致混凝土体积发生变化，对混凝土施工来说是极为不利的。而影响到混凝土收缩的原因，一般为水泥品种、混凝土外加剂、混凝土添加剂、混凝土掺合料等品种，施工工艺及养护条件等。

混凝土是非匀质施工材料，由多种材料组成。在抗压度、耐用度、实用度等方面，混凝土都有十分优秀的表现，广泛的应用于各种工程建筑中。混凝土也有很多建筑缺点，例如抗拉强度低、抗变形的能力差、容易开裂等。混凝土存在的建筑缺点，很容易对工程建筑造成安全隐患。通过对桥梁施工的研究可以看出，大体积混凝土施工一定要做好温度应力与温度变形的处理工作。

2 大体积混凝土施工技术措施

2.1 大体积混凝土的配合比设计

由于水泥用量影响了水化热多少和混凝土温度，所以，大体积混凝土要选择水化热较低水泥，减少水泥的用量，可以有效减少混凝土的收缩和变形。使用掺合料、添加剂技术，既可以节约水泥，还可以降低水化热，使混凝土增加和易性，提高混凝土的强度。

由于大体积混凝土裂缝主要原因是水泥在水化过程中超量释放热量，所以，桥梁大体积混凝土的施工一定要选择低热或中热水泥的品种。水泥温度释放大小和速度是由水泥矿物成分决定的，一般不影响最终的发热量，所以大桥梁工程大体积混凝土的使用中，要尽量应用矿渣硅酸盐类水泥或火山灰水泥。

利用混凝土后期的强度，减少水泥用量，将设计荷载延迟60 ～90 d。

2.2 大体积混凝土骨料的控制

一般在骨料选择上，要选择粒径较大，强度较高的配好的骨料。选择这种骨料可以得到比较小的空隙率和表面积，达到减少水泥用量的目的，还可以降低水化热，减小混凝土的裂缝发展，减小干缩的发生。一般精骨料要应用连续级配，而细骨料要选择中砂。工程设计中对低强度水泥要充分的利用混凝土后期强度，注意降低混凝土结构约束度。

2.3 优化大体积混凝土设计

大体积混凝土一般不配置钢筋或布筋，但在裂缝容易发生的位置或转角处还是可以配置斜筋的，使钢筋代替混凝土进行拉应力的承担工作。

2.4 混凝土的搅拌和运输工作

混凝土在搅拌时，一定要保证搅拌均匀，对原材料要进行科学的配比与计量，搅拌时间也要符合施工要求。连续的进行搅拌，控制好混凝土的塌落度。搅拌完成后，要及时送至浇筑的现场，入模浇筑。为了保证混凝土的离析和灰浆的流失，一定要保证在最短的时间内，运输到施工现场，一旦发生离析现象，就要进行人工二次搅拌，合格后进入筑模。入模时，混凝土自由倾落距离不要超过2 m，防止再次发生离析问题。

2.5 混凝土的浇筑方案

混凝土的浇筑要应用延缓温差梯度、降温梯度方式，浇筑前要做好 计算与准备工作，要有次序、有流向的分层进行浇筑，控制好前后的浇筑时间。

控制好混凝土入模的温度，加强振捣，控制好振捣的时间、移动的距离、插入的深度，以确保振捣的密实度，防止漏振与过振的发生，使混凝土保证均匀密实。

浇筑时，要做好现场的协调和管理工作，对人力和物力做好准备与安排，保证施工能够按照计划顺利的实现，使混凝土稳定供应，不留冷缝。

浇筑后，要对大体积混凝土的表面水泥浆做必要处理工作，一般情况下，3 ～4 d 内进行木长刮平的处理，混凝土初凝以前使用铁滚筒做2 遍的碾压，使用木抹子进行搓平和压实，控制混凝土表面出现龟裂。混凝土浇筑完成后，对现场进行必要的保温工作，严格按照施工要求进行覆盖和养护。

2.6 混凝土的温度监测

混凝土的内部和外部都要设置温度的监测点、养护水温度监测点。对现场的温度监测数据进行整理分析，各监测点的数据都要作为研究温度控制的重要依据，有效防止混凝土温度裂缝的出现。

2.7 通水的冷却

可以在混凝土浇筑的分层中使用薄壁钢管，做冷却水管，冷却前要做好试水工作，防止冷却水管的漏水或堵塞，做好冷却水管的进水量和水温，对混凝土内造成温度的变化。

2.8 合理结构形式的设计

大体积混凝土施工设计合理的结构形式，可以有效减少工程数量，降低水化热。例如混凝土掺加微膨胀剂可以补偿混凝土内部的温度和收缩产生拉应力，避免混凝土裂缝产生。大体积混凝土的评定验收也要改变传统的28 d 评定验收期，设为60 d 或者更长的时间，充分考虑到混凝土后期的强度，减低设计的标号，实现减少混凝土的水泥用量，减低水化热的目标。重视合理配置钢筋对混凝土结构的有益作用，可以有效控制裂缝问题。

边界的约束会使混凝土产生温度应力，改善边界的约束设计，改善滑动层的方式减少温度应力，通过外在的约束在接触面增设滑动层，减弱外界的约束。

3 结束语

综上所述，结合桥梁工程的施工实践，对大体积混凝土质量问题进行系统的分析，制定比较全面的大体积混凝土施工措施。从混凝土的配合比优化、混凝土原材料的质量、混凝土浇筑的质量、温度等方面进行控制，延续到混凝土后期的养护工作，对这些环节进行严格控制，保证桥梁工程的验收工作，符合设计要求，防止大体积混凝土裂缝问题的发生，确保工程质量。

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