橋梁工程大體積混凝土溫度控制研究

譚培強(qiáng)

（湖南長沙　410000）

橋梁工程大體積混凝土溫度控制研究

譚培強(qiáng)

（湖南長沙410000）

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)體制的不斷發(fā)展，橋梁建設(shè)在推動(dòng)國家、地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展方面起到重要的促進(jìn)作用，全國各地橋梁建設(shè)數(shù)量與日增加。此外，橋梁建設(shè)質(zhì)量的高低直接影響到日后的安全運(yùn)行，故而加強(qiáng)橋梁建設(shè)施工質(zhì)量具有重要的實(shí)際意義。因此，本文針對(duì)橋梁大體積混凝土的施工溫度與裂縫控制做了研究，并提出建議。

橋梁工程；大體積；混凝土；溫度控制

引言

近年來，大體積高性能混凝土基礎(chǔ)在橋梁工程中的應(yīng)用越來越廣泛。在大體積混凝土的施工過程中，經(jīng)常會(huì)遇到的問題為混凝土的開裂，因此為確保混凝土的施工質(zhì)量，需要根據(jù)工程的具體情況制定科學(xué)合理的溫度控制措施。在大體積混凝土的施工過程中，應(yīng)嚴(yán)格根據(jù)施工工藝和質(zhì)量控制要求進(jìn)行施工。在施工過程中，建筑施工單位一定要對(duì)工程項(xiàng)目進(jìn)行嚴(yán)格的質(zhì)量把關(guān)，做好施工原材料的選擇、拌合混合料配合比的確定、混凝土內(nèi)部以及表面溫度的測量、降溫和養(yǎng)護(hù)等方面質(zhì)量工作，只有這樣才能將橋梁大體積混凝土的內(nèi)外溫差控制在設(shè)計(jì)及規(guī)范允許范圍之內(nèi)，防止由其引起的裂縫發(fā)生。

1　施工原材料的選擇

1.1水泥

選擇高強(qiáng)低水化熱水泥，不僅能夠降低大體積混凝土的水化熱，還能減少水泥的使用量。例如：粉煤灰水泥、具有高強(qiáng)度的325號(hào)或425號(hào)的水泥。

1.2砂石骨料

考慮施工的具體情況，應(yīng)選擇系數(shù)指數(shù)在2.80～3.0之間的中粗形砂，砂中的含泥量不能超過制定標(biāo)準(zhǔn)，嚴(yán)格控制在1%以內(nèi)，更不能出現(xiàn)雜草等有機(jī)物的土質(zhì)，值得重視的是，雖然選擇細(xì)度指數(shù)在2.80～3.0之間的砂，但是絕不能使用細(xì)砂。在骨料選擇時(shí)，應(yīng)選擇具有較大粒徑、石子級(jí)配優(yōu)質(zhì)的粗骨料，但由于大體積混凝土大多數(shù)為商品混凝土。因此，最佳選擇應(yīng)該是5～ 25cm連續(xù)級(jí)配的火成巖碎石，因?yàn)檫@一石骨料含泥量在控制范圍內(nèi)。

2　優(yōu)選混凝土施工配合比

2.1減少水泥用量

要想使水化熱減小，混凝土內(nèi)部溫度降低，如果條件允許，最佳選擇是高強(qiáng)度的水泥，引進(jìn)“三摻”技術(shù)，在大體積混凝土中摻加一定量的JM-3級(jí)高效復(fù)合外加劑、2級(jí)粉煤灰等具有活性的材料，這些材料主要是促進(jìn)混凝土內(nèi)的混合物進(jìn)行拌合，降低“離析”、游離水等現(xiàn)象的發(fā)生，水與灰的配比一般控制在0.45～ 0.50。

2.2控制混凝土坍落度

與商品混凝土的生產(chǎn)廠家保持密切的聯(lián)系，結(jié)合運(yùn)輸路線的具體情況，有效的制定相應(yīng)的保護(hù)措施，防止坍落度損失的發(fā)生。此外，在工程施工過程中，應(yīng)該定期對(duì)現(xiàn)場混凝土坍落度進(jìn)行抽樣檢查，杜絕向混凝土中隨意加水的現(xiàn)象發(fā)生，將混凝土坍落度的概率有效的控制在規(guī)定范圍內(nèi)。

3　控制混凝土的入模溫度

混凝土產(chǎn)生的早期溫度與混凝土的入模溫度高低是有必然聯(lián)系的，假如混凝土入模的溫度偏高時(shí)，與混凝土表面的溫度相差較大，這會(huì)加劇溫度裂縫的產(chǎn)生；假如混凝土入模的溫度偏低時(shí)，混凝土內(nèi)早期溫度正在增長，這將影響混凝土的強(qiáng)度，從而對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)的使用產(chǎn)生不利影響。通常情況下，在高溫季節(jié)時(shí)，主要采取摻入冷水的方法降低混凝土入模溫度；在低溫季節(jié)時(shí)，主要采取灌輸熱水的方法，將混凝土的入模溫度控制在量佳溫度值15～20℃之間，從而減少混凝土水化熱。控制混凝土溫度的常見的措施有以下幾種：

3.1混凝土表面覆蓋措施控溫技術(shù)

首先，為了避免混凝土表面因失水導(dǎo)致干縮而產(chǎn)生裂縫，可以分別使用一層塑料布以及一層棉氈將混凝土的表面覆蓋好，而且在表面覆蓋棉氈還能夠?qū)炷疗鸬奖氐淖饔茫貏e是寒冷降溫天氣時(shí)，更要按照實(shí)際的施工情況進(jìn)行材料的選擇，并注意適時(shí)的搭設(shè)混凝土保溫養(yǎng)護(hù)層，且同時(shí)要注意溫度要有一個(gè)緩沖層，一般要在混凝土澆筑完畢3d內(nèi)設(shè)置完成，通常情況下高度設(shè)置為1.5～2m之間，如圖1所示。表面覆蓋控溫技術(shù)還能夠避免混凝土出現(xiàn)降溫過快以及內(nèi)外溫差較大的情況。

圖1　混凝土澆注完畢后緩沖層的設(shè)置

3.2溫控監(jiān)測

在對(duì)大體積的混凝土進(jìn)行養(yǎng)護(hù)時(shí)，要同時(shí)監(jiān)測混凝土澆筑塊內(nèi)部、外部兩部分的溫差，以及降溫的速度，而在大體積混凝土施工過程中，在施工現(xiàn)場進(jìn)行實(shí)際測量在整個(gè)施工環(huán)節(jié)占有很重要的地位，而后對(duì)測量的結(jié)果實(shí)時(shí)的進(jìn)行掌控，并掌握內(nèi)外溫差、最高溫升及降溫速度等這些與溫控施工控制數(shù)據(jù)有關(guān)的數(shù)據(jù)，并根據(jù)獲得的數(shù)據(jù)及時(shí)的調(diào)整保溫養(yǎng)護(hù)措施，使其能夠與溫控的指標(biāo)要求相符合。澆筑混凝土澆筑之前，首先要將循環(huán)水系統(tǒng)運(yùn)行起來，方便對(duì)冷卻水系統(tǒng)的密封性進(jìn)行檢查，確保其不會(huì)漏水，如果發(fā)現(xiàn)有漏水，要在漏水的部位做好標(biāo)識(shí)，并立即停運(yùn)補(bǔ)焊。通常情況下，冷卻水系統(tǒng)中雙向設(shè)置4個(gè)水泵（分大小功率兩種，需要視情況采用不同功率的水泵），開始進(jìn)行混凝土澆筑時(shí)，依次開啟循環(huán)系統(tǒng)，以此使得循環(huán)水跟混凝土升溫同步進(jìn)行，啟動(dòng)初期1d內(nèi)可趁混凝土正處于塑性狀態(tài)采用最大通水量，最大限度的將混凝土的熱量帶走，當(dāng)啟動(dòng)1d后，由于部分混凝土開始凝固，且測溫已經(jīng)開始，可根據(jù)測溫情況決定水流量，如混凝土內(nèi)部溫度與入水溫度之差小于20℃，可加大入水量；如入水溫度與混凝土內(nèi)部溫差在20～25℃，則需減小入水量，最終使混凝土內(nèi)部最高溫度與循環(huán)水進(jìn)水溫差控制在20℃左右；如發(fā)現(xiàn)溫差小于15℃，則采取在水箱中加入冷水并將部分水箱內(nèi)熱水抽走的方法以加大溫差，以增強(qiáng)冷卻效果，降低混凝土內(nèi)部溫度峰值。①要確保入水溫度與內(nèi)部混凝土溫度之間的差值不能夠超過25℃；②要確保混凝土降溫的速度不能超出標(biāo)準(zhǔn)1.5℃，一旦超過，要立即調(diào)整水的溫度，并控制好水的流速；③澆筑經(jīng)過24h后，進(jìn)水口的溫度與出水口的溫度不能夠超出15℃，以4h為一個(gè)循環(huán)周期，對(duì)進(jìn)出水的方向進(jìn)行及時(shí)的調(diào)整，常用的方法為冷卻管系統(tǒng)供水系統(tǒng)為雙向系統(tǒng)，即可進(jìn)水也可排水；④各層之間混凝土的的冷卻循環(huán)水上下之間對(duì)應(yīng)的冷卻水進(jìn)出方向應(yīng)保持反向。采用調(diào)整水箱溫度與循環(huán)水流速保證上述溫差準(zhǔn)確，并保證冷卻效率。另外，必須確保利用冷卻水使混凝土溫降速率保持在1.5℃，有效地防止混凝土溫度裂縫的出現(xiàn)，可通過控制冷卻水的流速與循環(huán)冷卻水的進(jìn)出口溫度差來達(dá)到控制混凝土降溫速率的效果。

3.3混凝土施工期溫度、應(yīng)變監(jiān)測設(shè)置

3.3.1測量儀器的選擇

綜合考慮儀器的適用性、精確度以及試驗(yàn)成本，對(duì)工程進(jìn)行研究時(shí)應(yīng)變計(jì)、溫度計(jì)的測量儀器選擇XF-510型振弦式應(yīng)變計(jì)（自帶測溫功能），該儀器對(duì)混凝土拉應(yīng)力的測量范圍為0～ 1000με，拉應(yīng)力測量精度可達(dá)到±lμε，該儀器的穩(wěn)定測量范圍為-30～80℃，溫度測量精度達(dá)到±0.5℃。混凝土的裂縫監(jiān)測儀器選擇ZBL-F101裂縫寬度觀測儀及皮尺進(jìn)行裂縫量測。

3.3.2溫度、應(yīng)變監(jiān)測點(diǎn)的布置

試驗(yàn)測量時(shí)要針對(duì)橋梁面板混凝土區(qū)域，考慮到拉應(yīng)力的分布以及較大拉應(yīng)力集中區(qū)域，監(jiān)測中應(yīng)變計(jì)的安裝也呈梯度布置，靠近邊角位置布置稍密，靠近底板側(cè)面單方向布置，其余測點(diǎn)分橫縱兩個(gè)方向布置。豎向分三層布置，上下層以及側(cè)面位置應(yīng)變計(jì)可直接綁扎在結(jié)構(gòu)鋼筋上，中間層因現(xiàn)場安裝條件的限制，未能和上下層位置完全對(duì)應(yīng)，其中上下層各24個(gè)監(jiān)測點(diǎn)中層20個(gè)監(jiān)測點(diǎn)。具體布置見圖2。

3.3.3橋梁混凝土施工期裂縫監(jiān)測

ZBL-F101裂縫寬度觀測儀采用現(xiàn)代電子成像技術(shù)，將被測結(jié)構(gòu)裂縫原貌成像于主機(jī)顯示屏幕上，通過屏幕上高精準(zhǔn)激光刻度尺，讀出真實(shí)可靠的裂縫寬度數(shù)據(jù)。本次監(jiān)測主要借助ZBL-F101裂縫寬度觀測儀以及皮尺測量記錄混凝土主要裂縫的位置、最大寬度、長度、走向等。

圖2　溫度、應(yīng)變監(jiān)測點(diǎn)

4　結(jié)語

總之，橋梁混凝土施工期裂縫大小規(guī)模與溫度應(yīng)力呈反向相關(guān)，即在橋梁混凝土施工期，溫度應(yīng)力越大，混凝土拉應(yīng)力越大，壓應(yīng)力越小，混凝土越容易出現(xiàn)裂縫。同時(shí)，裂縫容易出現(xiàn)在極值較大的區(qū)域，因此，在橋梁混凝土施工時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格控制其溫度，加強(qiáng)散熱，以有效控制溫度。

[1]蔣偉.橋梁工程大體積混凝土溫度控制研究[J].公路交通科技：應(yīng)用技術(shù)版，2011（8）：223～226.

[2]李德剛.橋梁工程中大體積混凝土施工技術(shù)及溫控措施探析[J].技術(shù)與市場，2014，21（12）：78～79.

[3]尹世江.橋梁大體積混凝土溫度控制與防裂[J].商品與質(zhì)量·建筑與發(fā)展，2013：59.

U445.57

A

1673-0038（2015）38-0305-02

2015-8-20

譚培強(qiáng)（1975-），男，工程師，本科，主要從事公路工程方面的工作。