淺論橋梁大體積混凝土施工技術

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淺論橋梁大體積混凝土施工技術

　　論文關鍵詞　大體積混凝土；施工技術；混凝土裂縫；
　　論文摘要　本文從設計措施、混凝土原選擇和施工措施三方面介紹了橋梁大體積混凝土施工技術，以達到減少大體積混凝土裂縫和提高大體積混凝土的質量的目的。
　　
　　隨著業的高速發展，大體積混凝土廣泛應用于橋梁和高層建筑，大體積混凝土的質量與結構安全、工程造價息息相關，大體積混凝土常見的質量問題就是混凝土結構產生裂縫。為了防止裂縫，不僅要控制大體積混凝土內部最高溫度和內外溫差，還要從改善結構約束條件，混凝土性能等方面進行控制。筆者結合多年的施工經驗，談談有關橋梁大體積混凝土的幾種施工技術。
　　
　　一、設計措施
　　
　　(1)設計中大體積混凝土宜選用中低強度混凝土，強度等級宜在c20－c35范圍內，避免采用高強混凝土。
　　
　　(2)設計和采取合理的結構形式和合理的分塊。大體積混凝土工程施工中如果允許設置水平施工縫，應根據溫度裂縫的要求進行分塊，且設置必要的連接方式。
　　
　　(3)合理設置分布鋼筋，盡量采用小直徑、密間距布置；
　　(4)在改善結構物的約束條件不影響使用時(如承壓式基礎)，宜在混凝土墊層上設置滑動層。
　　
　　二、原材料的選擇
　　
　　選擇合適的混凝土原材料，優化混凝士配合比有利于減少大體積混凝土的裂縫。
　　1　使用低熱水泥，并盡量降低水泥用量
　　大體積混凝土產生溫度裂縫的主要原因是水泥水化產生的水化熱。由于礦物成分及摻加混合材數量不同，水泥的水化熱差異比較大，鋁酸三鈣和硅酸三鈣含量高的，水化熱亦高，而混合材摻量多的水泥水化熱則較低。為降低水化絕熱溫升、減小體積變形，大體積混凝土一般應使用水化熱較低的中熱硅酸鹽水泥和低熱礦渣水泥。同時，在滿足強度的要求下，盡量降低水泥用量，通常有多種方法可以達到這個目的，如選用級配良好的骨料、采用后期強度作為設計強度、摻入混合料和減水劑等。因此，使用低熱水泥和降低水泥用量能有效控制大體積混凝土的內部最高溫度，降低混凝土的內外溫差。減少大體積混凝土的裂縫。
　　2　骨料選擇
　　粗骨料宜優先選用自然連續級配和碎石，連續級配骨料配制混凝土具有較好的和易性，可以適當減少水泥用量，達到相應的強度，使混凝土均勻、易密實。而用碎石拌制的混凝土有較高的強度、良好的抗裂性能。
　　細骨料宜選用中粗砂。通過試驗表明每立方混凝土能夠減少水泥用量20－25kg，通常，每立方混凝土減少10kg水泥，在絕熱溫升中，溫度就會降低1℃。
　　3　摻加粉煤灰
　　摻加粉煤灰可以有效改善混凝土的干縮性和脆性，也可以降低混凝土的水化熱。粉煤灰是大體積混凝土中防裂效果最好的一種外加劑。但粉煤灰的摻量不宜過大。否則會出現早期強度低、低溫泌水大的缺點。
　　4　優化配合比
　　大體積混凝土配合比的原則是在滿足強度要求的同時，盡量減少水泥用量，提高混凝土的流動性，改善混凝土的和易性。尤其是對混凝土和易性中的流動性和保水性，要反復進行試驗，以選出比較合適的配合比。
　　5　發展特種混凝土
　　在大體積混凝土常用的特種混凝土有：纖維混凝土、微膨脹混凝土等。纖維混凝土通過縱橫交錯分布的高強度的細長纖維來增大混凝土的抗裂能力，從而達到限制裂縫發展，阻止其擴大的目的。微膨脹混凝土實質上就是膨脹應力對由溫差和收縮產生拉應力的補償。利用這種溫差補償效應，取得了防滲抗裂的效果。
　　
　　三　施工措施
　　
　　采用合適的施工措施不僅能節約，還能有效降低大體積混凝土內外的溫差，有效地減少溫度裂縫的產生，提高大體積混凝土的質量。
　　1　分塊澆筑
　　為了有效降低大體積混凝土的內外溫差，在大體積混凝土施工過程中，常采用分塊澆筑。分塊澆筑又可分為分層澆筑法和分段跳倉澆筑法兩種。分層澆筑法目前有全面分層法、分段分層法、斜面分層法3種澆注方案。全面分層法能夠使混凝土均勻散熱，不宜產生垂直裂縫，但要求混凝土的拌和、能夠滿足混凝土在初凝前連續澆筑，不產生水平施工縫；分段澆筑法適用于混凝土拌和能力低，對大體積混凝上抗滲要求不高的結構物；斜面分層法適用于平面尺寸較大但厚度較小的結構物。目前在橋梁大體積混凝土施工中，多采用一次性整體澆筑和全面分層多次澆筑。
　　2　降低澆筑溫度
　　降低澆筑溫度可以降低溫差從而減小溫度應力，其措施主要有預冷骨料(水冷法、氣玲法等)和加冰攪拌等。澆筑時間最好安排在低溫季節或夜間，若在高溫季節施工，則應采取減小混凝土溫度回升的措施，譬如盡量縮短混凝土的運輸時間、加快混凝土的入倉覆蓋速度、縮短混凝土的暴曬時間、混凝土運輸工具采取隔熱遮陽措施等。對于泵送混凝土的輸送管道，應全程覆蓋并灑以冷水，以減少混凝土在泵送過程中吸收太陽的輻射熱，最大限度地降低混凝土的人模溫度。在橋梁大體積混凝土的施工中比較實用的措施是做好水泥散熱工作、對骨料澆水冷卻、采用冷卻拌和水和減小運輸距離等。
　　3　合理安排施工進度
　　施工進度對大體積混凝土的溫度的變化影響非常明顯。特別應該注意的是分次、分層澆筑的間歇時間。選擇上層混凝土覆蓋的適宜時間應是在下層混凝土溫度已降到一定值時，即上層混凝土溫升倒加到下層后，下層混凝土溫度回升值不大于原混凝土最高溫升。在每次澆筑中，又分幾層，其層間的間隔時間應盡量縮短。必須在上層混凝土初凝之前，開始澆筑下層混凝土。層間最長的時間間隔不大于混凝土的初凝時間。
　　4　改善混凝土的攪拌工藝和采用：次振搗，提高混凝土的抗裂性
　　大量施工現場試驗證明，改善混凝土的攪拌工藝，采用二次投料的砂漿裹石或凈漿裹石的攪拌新工藝，可使混凝土強度提高10％左右，相應地也提高了混凝土的抗拉強度和極限抗拉值。而采用二次振搗，能排除混凝土因泌水在粗榘料、水平鋼筋下部生成的水分和空隙，提高混凝土與鋼筋之間的握裹力，使混凝土的抗壓強度提高10％20％。
　　5　埋設冷卻水管
　　埋設水管用連續流動的冷水可以降低混凝土的溫度，電可以把混凝土塊體冷卻到穩定的體積。冷卻水管大多采用直徑為25mm或19mm薄壁鋼管或鋁管，按照中心距1.5～3m交錯排列，水管上下層間距宜為1.5－3m，并通過立管連接。在澆筑開始水管覆蓋一層混凝土后即應開始通水，通水持續時間應足以保證混凝土第二次溫升不超過初次溫升，較小的大體積混凝土當到達最高溫度并開始下降時應停止通水，要避免使混凝土開裂的大陡的溫度梯度，冷卻速度以每天溫度下降0.6℃左右為好。
　　6　養護措施
　　要盡量長時間保持混凝土濕潤狀態，避免干縮，使混凝土能夠增長強度以抵抗開裂應力。當表面可能干燥很快時，必須連續充分濕潤養護以求獲得好的表面強度。目前，大體積混凝土常用的養護方法是保溫隔熱法。采用的表面保溫包括：保溫被、不吸水的泡沫塑料板、聚苯乙烯泡沫塑料板、草袋、砂層保溫及噴涂保溫層等。在盡量減少混凝土內部溫升的前提下，大體積混凝土的養護是一項關鍵的工作，必須切實做好。
　　保溫的目的主要是為了減少混凝土表面的熱擴散，減小混凝土表面的溫度梯度，延長散熱時間，充分發揮混凝土強度的潛力和材料松弛特性，防止產生表面裂縫。保濕養護的作用是：一是澆筑不久尚處于凝固硬化階段的混凝土，水化的速度較快，適宜的潮濕條件可防止混凝土表面的脫水而產生收縮裂縫：二是混凝土在保溫及潮濕條件下可使水泥的水化作用順利進行，提高混凝土的抗拉強度。
　　
　　四　結束語
　　
　　在橋梁大體積混凝土施工過程中，采用合理的設計措施，正確選擇原材料，采用科學的施工措施，嚴格施工，就可以提高混凝土本身抗拉性能，減少大體積混凝土裂縫的產生，保證工程質量，避免因出現裂縫而影響工程的質量甚至導致結構垮塌的事故的發生。

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