大体积砼结构施工技术探究

2015-04-08杨国庆

四川水泥 2015年9期

关键词：混凝温差水化

杨国庆

(青海省德令哈公路段，青海德令哈 817000)

大体积砼结构施工技术探究

杨国庆

(青海省德令哈公路段，青海德令哈 817000)

大体积砼施工的技术十分复杂，因此对于施工的技术有更高的要求。施工过程中常涉及到大体积砼的问题由于其具有体积较大、结构厚、钢筋密等特点，因此对施工技术提出了更高的要求，只有重视大体积砼的施工问题，避免裂缝的产生，才能确保施工质量。

大体积；砼；施工；技术；结构

随着社会经济的飞速发展，科学技术的不断进步与创新，我国对新形势下的新材料和新技术提出新的要求。目前，施工中已经开始广泛使用大体积砼，这种技术存在一些关键性的不足现象。因为近些年的桥梁跨度不断增大，这样就要求混凝土的体积随之变大，但是，因为砼内部是根据砼体积的变化而变化的，尤其是当体积变大时，它的内部开始水化，引起热量聚集程度加大，又因为砼内部的结构不均匀，使热量散失也不均匀，最后造成混凝土的内部温度效应。直接的危害就是引起承台砼出现裂缝，这将埋下严重的安全隐患。所以，在施工时关键的一步就是降低砼内的温度，把其内外温差降到最小，防止出现裂缝。

1 大体积砼的施工特点

1.1 砼强度级别高，水泥用量较大，因而收缩变形大。由于几何尺寸不是十分巨大，水化热温升快，降温散热也较快。因此降温与收缩的共同作用是引起砼开裂的主要因素。

1.2 控制裂缝的方法不像块体砼那样，要采用特别的低热水泥和复杂的冷却系统，而主要依靠合理配筋，改进设计，采用合理的砼配比，浇筑方案和浇筑后加强养护等措施，以提高结构的抗裂性和避免引起过大的内外温差而出现裂缝。

2 大体积砼的施工方法

2.1 分块浇筑法。为了尽量避免大体积砼内外的温差问题，在进行施工过程中宜采取分块浇筑法。分块浇筑法又可以分为水平分段浇筑与竖向分层浇筑两种方式，其中分层浇筑又可分为全面分层、分段分层及斜面分层三种方式。在竣工时间较充足的情况下，可以将大体积砼的结构采取分层多次浇筑，各施工层之间的结合均按照施工缝来处理。也就是薄层浇筑技术。这种技术能充分散发砼内的水化热。在施工过程中，应注意每道程序的间歇时间，如果间歇的时间太长，会影响竣工，同时也会使原来的砼对新浇筑砼产生约束力，进而会在上下层砼结合面产生难以发现的裂缝，如果间歇的时间过短则可能正处在下层砼的升温阶段，表面温度高，再覆盖上层砼，就不利于下层砼的散热，也可能造成上层砼的沉降问题，提高裂缝的可能性。

2.2 二次振捣技术。二次振捣技术，对提高砼的抗裂性具有重要作用。大量的施工实践表明，对已经完成浇筑但尚未凝固的砼加强二次振捣工作，能有效避免砼由于水平钢筋下部产生的水分及空隙等，以此提高钢筋与砼之间的凝聚力，避免由于砼沉降而产生裂缝，并能以此降低砼内微裂的现象。提高砼的密实度，并增强砼的抗压强度约10—20%，有效防止裂缝产生。

2.3 优化大体积砼的搅拌。在传统的大体积砼搅拌过程中，水分会与湿润的石子表面直接接触，在砼逐渐成形或静置的过程中，水就会向水泥砂浆和石子的界面集中，最终在石子表面形成水膜层，在砼已经硬化后由于存在水膜层，就会造成界面的过度层趋向疏松多孔化，减弱了硬化水泥砂浆和石子之间的粘结性，进而成为砼结构中最薄弱的环节。对砼的抗压力及其他物理学性能造成不良影响，改进大体积砼的搅拌方式能有效提高砼的极限拉伸力，避免砼结构的收缩，为了进一步保障砼的质量，可以通过二次投料的砂浆裹石或者净浆裹石等搅拌技术，既能防止水分过于向石子及水泥砂浆界面集中，又能保障硬化后的界面过度层更密集，并提高约 10%的砼结构强度，提高其极限抗拉值与抗拉强度。大量的施工已经证明，在砼结构的强度基本趋同的情况下，能够适当减少水泥用量，也避免了水化热的产生。

3 桥梁工程大体积混凝土裂缝形成的原因及影响因素

在桥梁中,基础和锚旋的设计强度较低,多采用低标号的水泥,单方混凝土的水泥用量小,属于水工大体积混凝土一类;而桥墩、承台、主塔和主梁零号块的设计强度较高,多采用高标号的水泥,单方混凝上的水泥用量多,属于桥梁大体积混凝上一类。桥梁大体积混凝土与水工大体积混凝土都属于大体积混凝土范畴,有着大体积混凝土所共有的属性。如:(1)结构尺寸和体积庞大,混凝土用量巨大;(2)对构件除平常的强度、刚度和稳定性以外,还有整体性、防水性和抗渗性等要求;(3)受温度应力的影响比较明显,必须做好温控防裂措施等。但是,它们也有属于各自的特点。与水工大体积混凝土相比,桥梁大体积混凝土有以下的特点:(1)单位体积的混凝土水泥用量较大,水泥水化产生的热量较多,绝热温升较大,温度峰值较高,内外温差和温度梯度较大,升温和降温速度较快;(2)体积相对较小,部分结构为薄壁型结构,中心最高温度位置距表面距离较小,受外界气温的影响更明显;(3)混凝土设计标号高,按受力情况配筋且配筋率较高,其温度应力受钢筋的影响较明显。

3.1 大体积混凝土裂缝形成的原因。大体积混凝上常见的质量问题就是混凝上结构产生裂缝。开裂主要与水化热、温差、混凝土收缩等因素有关,是由于混凝土的变形受到约束而产生的。如果没有约束,则混凝土可以自由伸缩,就不会出现裂缝。与约束有关的因素如下。(1)水化热与约束:大体积混凝土在浇筑振捣以后,水泥开始产生大量的水化热,由于混凝土表面散热的影响,混凝土中心温度向表面递减,由温度的不同导致混凝土内外变形不统一,中心混凝上与边缘混凝土变形不一致,因而产生温度应力。由所受约束的不相同而导致产生温度应力大小也不相同。当混凝上抗拉应力不能抵抗温度应力的作用时,结构就会产生裂缝。(2)地基和老混凝土与约束:当混凝土浇筑在比较坚硬的基岩或老混凝土上时,混凝上浇注初期的水化热升温,产生膨胀,受到岩石或老混凝土的约束,将产生较小的压应力。这是因为早龄期混凝土的弹性模量小,还处在塑性状态的缘故,所以,当后期出现较小的温降时,即可将压应力抵消。(3)温差与约束:在施工期间,外界气温的突然下降会引起混凝土开裂。因为,外界气温下降越多,则内外温差越大,温差越大,温度应力就越大。更本质地说,由于温差大,外部混凝土与中心混凝土的变形差变得更大,变形差越大,结构所承受的变形应力越大,当应力差出现负值时,则会出现裂缝。在实际工程中,常采用多种方法使混凝土表面保温,尽量减小内外温差,从而减少变形差,变形差小了,则外部混凝土对内部混凝土的约束也小了。外部混凝土对内部混凝土的变形约束小到足以让内部混凝上伸缩而外部混凝土不会开裂。

3.2 大体积混凝土产生裂缝的影响因素。大体积混凝上产生裂缝的影响因素和裂缝形成的原因有着直接的联系。因此,追寻其产生的原因,可知有哪些影响因素会使大体积混凝上产生裂缝。大体积混凝土在施工阶段及建成后所产生的裂缝,是其内部矛盾发展的结果。实质就是约束与反约束的关系,当约束的量小于反约束的量时,不可避免会产生各种温度裂缝。因此,如何控制约束和反约束的关系是重点。大体积混凝上产生裂缝,一方面是混凝土由于内外温差而产生应力和应变；另一方面是结构物的外部约束和混凝土各质点间的约束,而产生的应力和应变。一旦温度应力超过混凝土的抗拉应力时,即会出现裂缝。