橋梁工程施工中大體積混凝土施工技術(shù)

魏國(guó)校

摘 要：橋梁施工過(guò)程中應(yīng)用大體積混凝土施工技術(shù)已越來(lái)越普遍。但隨之引發(fā)的一系列施工技術(shù)的應(yīng)用及后續(xù)問(wèn)題不可忽視，其中最常見(jiàn)和難解決的情況是產(chǎn)生裂縫。裂縫的出現(xiàn)輕則影響橋梁外觀，使橋梁整體抗壓能力降低，重則導(dǎo)致橋梁內(nèi)部混凝土結(jié)構(gòu)破壞甚至橋梁坍塌。本篇文章將根據(jù)具體實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)及總結(jié)，就混凝土施工技術(shù)中存在的問(wèn)題和控制辦法進(jìn)行介紹。

關(guān)鍵詞：橋梁工程；大體積；裂縫控制

1 大體積混凝土施工技術(shù)在橋梁工程中的應(yīng)用

1.1 大體積混凝土施工的定義

混凝土屬于脆性的復(fù)合型材料，一般由塊狀碎石、砂子、泥漿和水組成。而大體積混凝土即指體積大于一般情況下施工中的混凝土體積。在配比設(shè)計(jì)方面，不同的國(guó)家作出不同的規(guī)定。我國(guó)規(guī)定為：在混凝土結(jié)構(gòu)的建筑物中，若使用混凝土的部位最小尺寸不小于1米即可定義為大體積混凝土。美國(guó)規(guī)定則為：在任何澆筑性混凝土中，只要混凝土結(jié)構(gòu)域性質(zhì)受到溫度影響的即被定義為大體積混凝土。

1.2 大體積混凝土的應(yīng)用

隨著科技的發(fā)展，橋梁工程施工技術(shù)也在不斷更新與進(jìn)步。目前在橋梁施工過(guò)程中最常見(jiàn)和先進(jìn)的當(dāng)屬大體積混凝土施工技術(shù)。相比較普通的鋼筋混凝土技術(shù)，大體積混凝土施工技術(shù)在施工的環(huán)境、結(jié)構(gòu)等方面都提出了較高的要求。例如在結(jié)構(gòu)方面要求最為苛刻，尤其在橋梁承臺(tái)、懸索橋錨定的施工中結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)都較為繁瑣。原因在于所使用到的混凝土體積很大，體積從幾萬(wàn)到十幾萬(wàn)立方米不等，且必須是澆筑而成。

2 大體積混凝土產(chǎn)生裂縫的原因及類型

2.1 裂縫產(chǎn)生的原因分析

混凝土裂縫產(chǎn)生的原因是多樣的，包括溫度、拉力、材料、人為、所處環(huán)境等因素。首先，混凝土在水化和硬化的過(guò)程中都會(huì)受到溫度的影響，水化是釋放大量的熱使整體結(jié)構(gòu)膨脹，而冷卻硬化時(shí)又會(huì)表現(xiàn)出收縮的特性。兩者相互矛盾的作用極易破壞混凝土結(jié)構(gòu)，最終出現(xiàn)裂縫。其次，由于混凝土屬于復(fù)合脆性材料。本身存在著可見(jiàn)的宏觀裂縫和不可見(jiàn)的微觀裂縫。后者裂縫不可避免是材料本身存在，宏觀裂縫則由施工技術(shù)、材料配比等環(huán)節(jié)共同作用。最后，混凝土結(jié)構(gòu)抗壓強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度存在差異，抗壓強(qiáng)度略大于抗拉強(qiáng)度?；炷馏w積越大產(chǎn)生的斷面尺寸也越大，在混凝土水化和硬化時(shí)在溫度的作用下內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生較大變動(dòng)，內(nèi)部和外部都產(chǎn)生一定強(qiáng)度的拉力。大體積混凝土結(jié)構(gòu)的建筑中采用的鋼筋較少，且大部分埋在內(nèi)部，表面只有少量鋼筋，或者直接不配置鋼筋。所以，受到溫度影響的混凝土產(chǎn)生的張力和收縮力幾乎由混凝土自身結(jié)構(gòu)承擔(dān)。

迄今為止，國(guó)內(nèi)外將較多的精力放在由機(jī)械荷載引發(fā)混凝土結(jié)構(gòu)開(kāi)裂的研究上。而溫度影響混凝土出現(xiàn)裂縫的研究成果不夠完備充分，但溫度所產(chǎn)生的影響并不亞于機(jī)械荷載所產(chǎn)生的。因此，我們?cè)诩右灾匾暤耐瑫r(shí)也要積極研究受控溫度的工作，避免或者降低混凝土裂縫產(chǎn)生影響。此外，目前大體積混凝土的施工技術(shù)大多著力研究于水利水電工程、高層建筑，而橋梁施工中的大體積混凝土裂縫問(wèn)題并未得到足夠關(guān)注與重視。

2.2 裂縫的分類

施工性裂縫。模板使用不規(guī)范，在大體積混凝土沒(méi)有完全固定的情況下提前過(guò)早的拆除混凝土模板。脫模劑的質(zhì)量不過(guò)關(guān)及抹刷的不均勻都會(huì)造成大體積混凝土過(guò)早出現(xiàn)裂縫。

收縮性裂縫。混凝的收縮不但受到硬化過(guò)程中溫度的影響，若配比混凝土的用水量和水泥用量不當(dāng)同樣會(huì)引發(fā)裂縫的出現(xiàn)?；炷恋氖湛s性越小，代表用水量和水泥用量越低。同時(shí)這種因收縮性出現(xiàn)的收縮裂紋與所選用的水泥品種類型有關(guān)，不同的水泥干縮和收縮量是不同的。

溫度性裂縫。水熱化和硬化使混凝土內(nèi)部和表面溫度相差過(guò)大。在混凝土澆筑到模板后，由于大體積混凝土體積大厚度大內(nèi)部散熱不及時(shí)，而表面是散熱速度較快。內(nèi)外溫差導(dǎo)致混凝土內(nèi)部產(chǎn)生壓力而外部產(chǎn)生拉力?；炷翂勖谳^短，尤其是抗拉能力很低，溫差產(chǎn)生的內(nèi)外壓力差很容易超過(guò)混凝土的抗壓極限，從而產(chǎn)生裂縫。

沉降性裂縫。沉降性裂紋分布范圍比較廣，且有明顯的層次性。且完工后無(wú)法立即察覺(jué)，一般會(huì)在拆模后一周左右出現(xiàn)。主要原因是，混凝土材料在澆搗過(guò)程中，塊狀材料下沉，而泥漿類材料上浮，若不及時(shí)處理則導(dǎo)致混凝土分離最終出現(xiàn)裂縫。

3 大體積混凝土裂縫的控制處理辦法

3.1 材料的選擇

混凝土的主要成分是水泥和砂石，所以在這兩種重要原材料的選材上應(yīng)謹(jǐn)慎處理。大體積混凝土受溫差影響較大，而溫差主要來(lái)自于水化熱現(xiàn)象，因此，應(yīng)盡量選擇水熱化低、凝固時(shí)間較長(zhǎng)、凝結(jié)后強(qiáng)度較高的水泥。市場(chǎng)上這類水泥中種類較多，比如有礦渣硅酸鹽類水泥、火山硅酸鹽類水泥等。選材時(shí)還必須謹(jǐn)記使用安全性較高的材料為原則，以免工程質(zhì)量得不到保障。砂石的選擇則可以根據(jù)施工條件進(jìn)行規(guī)劃，以節(jié)省用水量和水泥投入量為原則來(lái)挑選。粗骨料盡量采用碎石而非卵石，因?yàn)樗槭膹?qiáng)度較高，抗裂性能較好。最后，還需加入適量的摻合料和外加劑。這類輔料的加入不但可以改善混凝土的性能、節(jié)約水泥、減用水量。最主要的還可以縮減水熱化和硬化產(chǎn)生的拉力現(xiàn)象。

3.2 施工注意事項(xiàng)

首先是攪拌，不同的攪拌方式所產(chǎn)生的混凝土強(qiáng)度是有區(qū)別的，實(shí)踐證明，使用二次投料的方法可有效減少混凝土上下層混凝土的強(qiáng)度差，使砂石和水泥漿不會(huì)過(guò)分的向同一方向集中。這樣在混凝土凝固后結(jié)構(gòu)相對(duì)精密、粘著力加強(qiáng)。并在混凝土澆筑一個(gè)小時(shí)左右采用二次振搗的方式接縫。

接著是澆筑環(huán)節(jié)，合理的澆筑可以減少甚至避免溫差的影響。大體積混凝土澆筑應(yīng)分層多次澆筑，將澆筑厚度劃分為0.6到2.0米的多個(gè)小層。在一層混凝土澆筑完成后應(yīng)等待其內(nèi)部溫度完全釋放，后再進(jìn)行下一層的澆筑。注意在處理層與層之間的接縫時(shí)按合理的施工裂縫處理。

最后是頂板的施工，在模板的拆裝上應(yīng)要求嚴(yán)格。嚴(yán)禁在混凝土在未達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度之前拆除模板。在電線管道的預(yù)埋過(guò)程中應(yīng)在下方墊上墊塊，以確保底部鋼筋的到保護(hù)。在驗(yàn)收時(shí)要對(duì)設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行嚴(yán)格的審查。檢查鋼筋強(qiáng)度與規(guī)格以及結(jié)構(gòu)是否合理。

3.3 如何控制溫度的影響

根據(jù)前面的介紹可知，溫度的控制在混凝土施工中是一個(gè)重要的環(huán)節(jié)。溫度控制的好壞將直接決定裂縫是否產(chǎn)生。分配專業(yè)的溫控人員監(jiān)護(hù)，在澆筑和養(yǎng)護(hù)過(guò)程中要注意混凝土的升降溫、內(nèi)外溫差是否偏大、以及環(huán)境溫度是否影響混凝土硬化等。并結(jié)合實(shí)際的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)作出相應(yīng)的防范措施。施工中在溫度的測(cè)量時(shí)應(yīng)該遵循從簡(jiǎn)原則，選擇簡(jiǎn)單快速的測(cè)量方法。例如可以使用便攜式的溫度測(cè)量計(jì)來(lái)測(cè)量。在條件允許下，可以引進(jìn)計(jì)算機(jī)計(jì)算技術(shù)來(lái)進(jìn)行最準(zhǔn)確的計(jì)算。

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