橋梁工程大體積混凝土水化熱控制施工技術(shù)應(yīng)用研究

柏松

摘要：在橋梁施工中大體積混凝土?xí)尫懦龃罅康乃療?，造成混凝土?nèi)外出現(xiàn)較大的溫差，在固結(jié)后出現(xiàn)溫度裂縫，本文筆者結(jié)合實(shí)際工程概況，論述了混凝土水化熱控制施工技術(shù)。

關(guān)鍵詞：橋梁;大體積混凝土;水化熱;施工

隨著施工技術(shù)的發(fā)展和滿足工程實(shí)際的需要，大型化的砼結(jié)構(gòu)越來(lái)越常見(jiàn)，其中橋梁拱座是一種典型的大體積砼結(jié)構(gòu)。水泥水化過(guò)程中產(chǎn)生水化熱，會(huì)導(dǎo)致砼體積膨脹或收縮，結(jié)構(gòu)受到內(nèi)、外部約束時(shí)將產(chǎn)生溫度應(yīng)力，使大體積砼結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫，大大降低結(jié)構(gòu)的防水性能、承載力、耐久性等。水化熱是結(jié)構(gòu)耐久性、穩(wěn)定性降低的重要原因。

1工程概況

某橋梁承臺(tái)結(jié)構(gòu)高度為6m，平面大小為24×25m，混凝土澆筑量為3500m3，屬于大體積混凝土施工。水泥選用礦渣硅酸鹽水泥，粗骨料選用5-40mm的連續(xù)級(jí)配碎石，要求骨料中泥的含量控制在1%內(nèi)，針片狀含量控制在10%內(nèi)，細(xì)骨料為中、粗砂，細(xì)骨料中含泥料要求控制在2%內(nèi)，選用復(fù)合型外加劑。

2混凝土水化熱分析

2.1熱學(xué)性能分析

大體積混凝土熱學(xué)性能主要包括密度、比熱、導(dǎo)熱系數(shù)、導(dǎo)溫系數(shù)4個(gè)方面，熱學(xué)性能使用式（1）進(jìn)行計(jì)算。

3混凝土澆筑溫度控制技術(shù)

降低混凝土澆筑溫度的措施有多種，常見(jiàn)的由冷卻骨料、冷卻水、冷卻膠凝材料和預(yù)冷混凝土等。在具體工程應(yīng)用時(shí)，應(yīng)考慮工程項(xiàng)目的場(chǎng)地、設(shè)備、能耗、施工等多種因素的影響選擇合適的溫度控制措施。總的來(lái)說(shuō)，制冷水綜合成本最低，但由于其降溫幅度有限，所以必要時(shí)還需要增加其他措施。當(dāng)工程規(guī)模較大時(shí)，投入片冰、風(fēng)冷或水冷骨料設(shè)備綜合成本已經(jīng)降低到可以接受的水平。液氮基本無(wú)土建費(fèi)用，主要為材料費(fèi)用，在工程規(guī)模小于20萬(wàn)m3混凝土?xí)r，與風(fēng)冷和水冷骨料相比，具備了一定的成本優(yōu)勢(shì)，可以考慮采用。具體工程可根據(jù)情況采用多種措施組合。埋設(shè)冷卻水管是控制混凝土內(nèi)部溫度的有效手段，在大體積混凝土的施工過(guò)程中發(fā)揮著重要的作用。水管的布設(shè)間距、管材材質(zhì)、管徑和管長(zhǎng)、水溫和流量等會(huì)影響混凝土的降溫效果，其中管徑和管長(zhǎng)的影響較小，布設(shè)間距對(duì)降溫效果的影響最為明顯。因此，冷卻水管的埋設(shè)必須根據(jù)設(shè)計(jì)計(jì)算的結(jié)果，選擇用合適直徑的管材，嚴(yán)格控制布設(shè)間距，確保冷卻水管的降溫效果。冷卻水管埋設(shè)完成后，只能通過(guò)控制水溫和流量的方法降低混凝土穩(wěn)定。冷卻水管的問(wèn)題在于不能全部均勻布滿整個(gè)混凝土，在混凝土內(nèi)部會(huì)出現(xiàn)溫度梯度，這種溫度梯度對(duì)混凝土裂縫是否有影響還有待進(jìn)一步的研究。在大體積混凝土進(jìn)行施工時(shí)，受現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境、初凝時(shí)間及機(jī)械部署等因素的限制一般都是分塊、分層、分次進(jìn)行澆筑施工。在豎直方向上，承臺(tái)厚度為6.5m，綜合考慮備料能力、基底承載力及水化熱等因素按照第一次澆筑2.5m，第二次澆筑4m，分兩次進(jìn)行澆筑。在水平方向上，將承臺(tái)分為8塊，由2臺(tái)混凝土泵車(chē)分別負(fù)責(zé)4塊進(jìn)行施工澆筑，混凝土澆筑采用跳倉(cāng)法施工。設(shè)置冷卻管是控制混凝土內(nèi)溫度的最有效方法之一。在澆筑混凝土之前埋設(shè)冷卻管，利用冷卻管內(nèi)部流動(dòng)的冷水進(jìn)行散熱，以達(dá)到降低混凝土內(nèi)部溫度的目的。在大體積混凝土承臺(tái)澆筑時(shí)立即通水冷卻。通過(guò)計(jì)算原定流量為2.55m3/h，但在實(shí)際施工過(guò)程中還需結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，在1-7d，流量采用2-2.5m3/h，而在7-14d，則需結(jié)合實(shí)際所需間斷性通過(guò)。同時(shí)，依據(jù)實(shí)際溫度監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)對(duì)冷卻水流量進(jìn)行合理調(diào)整。當(dāng)利用冷卻管降低混凝土內(nèi)部溫度時(shí)應(yīng)密切關(guān)注混凝土與凝結(jié)水之間的溫差，并對(duì)水溫進(jìn)行合理調(diào)整。如果溫差較大可通過(guò)加快通水速度來(lái)減小溫差;如果溫差比較小，且降溫速度快時(shí)，可通過(guò)減緩?fù)ㄋ俣葋?lái)控制溫差，以保證溫度能符合設(shè)計(jì)規(guī)范要求。

4混凝土養(yǎng)護(hù)

對(duì)于混凝土的養(yǎng)護(hù)通常從保濕和保溫兩方面進(jìn)行。由于本工程采用鋼模板作為其承臺(tái)模板，因此選用透水模板布對(duì)側(cè)壁進(jìn)行保溫保濕養(yǎng)護(hù)。承臺(tái)表面等到混凝土初凝后，采用灑水和覆蓋土工布的方式進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。養(yǎng)護(hù)用水利用冷水管出水，養(yǎng)護(hù)時(shí)間根據(jù)具體情況進(jìn)行合理調(diào)整，但總體時(shí)間要保證7d以上。

5混凝土水化熱理論值和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際測(cè)量值對(duì)比

在進(jìn)行大體積混凝土澆筑的過(guò)程中，根據(jù)實(shí)際情況，在混凝土承臺(tái)中的測(cè)點(diǎn)處和控溫?cái)嗝嫣幉贾昧藴囟葌鞲衅?，以便可以及時(shí)了解大體積混凝土結(jié)構(gòu)中各個(gè)位置的溫度變化情況，從而更好地對(duì)養(yǎng)護(hù)工作進(jìn)行指導(dǎo)。將現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際測(cè)量值和理論值進(jìn)行對(duì)比后得到的對(duì)比結(jié)果。

6結(jié)語(yǔ)

綜上所述，橋梁大體積混凝土施工的溫控措施對(duì)工程質(zhì)量起著非常重要的作用。為有效防止溫度裂縫產(chǎn)生，保證大體積承臺(tái)混凝土施工質(zhì)量，做好溫度控制，降低水化熱是橋梁承臺(tái)施工的關(guān)鍵。通過(guò)分析本工程的施工控制可知，通過(guò)嚴(yán)格控制混凝土澆筑溫度、降低水泥水化熱、混凝土養(yǎng)生、埋設(shè)冷卻管降溫、采用科學(xué)的監(jiān)測(cè)方法、合理布置監(jiān)測(cè)點(diǎn)、注意監(jiān)測(cè)頻率以及加強(qiáng)監(jiān)控與反饋等措施，可以有效控制溫度裂縫，保證橋梁大體積混凝土施工順利完成，確保工程施工質(zhì)量。