淺析橋梁工程大體積混凝土水化熱控制施工技術的應用

張海雄

摘 要：在建筑行業日益發展的今天，隨著施工企業在各類工程建設方面投入技術、施工材料和設備等方面的應用廣泛，施工過程中對大體積混凝土的應用程度和要求也越來越高。單從橋梁工程建設來看，由于大體積混凝土應用的施工加速，更有利于結構強度的提升，因此大體積混凝土在橋梁工程中的應用范圍更加廣泛。本次研究主要對大體積混凝土施工中的水化熱進行分析，對如何控制水化熱進行對策探討。

關鍵詞：橋梁工程；大體積混凝土；水化熱控制；應用分析

1 引言

在工程技術不斷發展下，混凝土施工速度逐漸加快，結構尺寸也逐漸擴大，由此產生了大體積混凝土。根據建筑工程實際應用可知，大體積混凝土具有一定的連續性與耐久性，從而在工程建設方面得到了廣泛的應用。從大體積混凝土結構應用現狀來看，在應用過程中會產生很大的水化熱量，而混凝土結構并不能將所有的熱量迅速消除掉，因此混凝土內部容易積存溫度應力。若溫度應力超過了大體積混凝土抗拉強度能夠承受的極限，就會產生混凝土裂縫，從而對混凝土結構造成很大的影響。因此，在實際工程應用中，需要加強大體積混凝土水化熱的控制力度，確保工程整體結構的穩定性。

2 分析大體積混凝土施工中水化熱

從大體積混凝土施工中水化熱產生因素來看，一般在利用硅酸鹽水泥與水攪拌之后，就會產生一些水化反應，從而產生一些熱量，比如鋁酸三鈣水化、硅酸三鈣水化、鐵相固溶體水化等。這些放熱反應產生的熱量大小容易受到水泥中礦物成分比例和水泥細度的影響，從而對大體積混凝土結構產生不同程度的影響。從大體積混凝土在建筑工程中的相關應用調查發現，水泥產生的水化放熱量一般集中在混凝土施工后的三天到一周之內，后期產生的水化熱量會隨時效逐漸降低或減弱。對大體積混凝土結構進行分析，當水化熱出現之后，混凝土內部就會產生積熱升溫。而混凝土的導熱性能較低，當混凝土內部聚集的熱量逐漸增多時，混凝土結構本身能夠起到的熱消除作用甚微。此時，需要通過人工降溫等輔助措施進行熱消除處理，從而對混凝土結構的內外溫差進行調控，以降低大體積混凝土裂縫出現的概率[1]。

在橋梁工程建設中，大體積混凝土結構在應用過程中一般都會采用預留冷卻管路的方法，并在預留孔洞位置配置少量的加強鋼筋，詳見圖一。由于設計本身對大體積混凝土本身的配筋率較低，所以當大體積混凝土因為水化熱而出現拉應力時，利用混凝土本身的抗拉能力來承受就顯不足。

從大體積混凝土結構尺寸來看，其結構尺寸一般都會超過一米。當混凝土澆筑作業完成之后，水泥水化熱就會導致混凝土內部結構的溫度急劇提升。大體積混凝土結構表面和外界之間的接觸面積相對較大，其散熱能力相對較好。

大體積混凝土結構內部在散熱過程中，容易受到一些因素的限制而導致混凝土內部的溫度應力變大，進而加大大體積混凝土裂縫發生的概率。與水工大體積混凝土和建筑大體積混凝土不同的是橋梁工程中的大體積混凝土本身的結構尺寸變化情況較多，從而導致橋梁工程中的大體積混凝土本身的結構十分復雜。因此，在進行橋梁工程大體積混凝土施工時，需要從混凝土結構的整體性能、強度和穩定性能等方面來確保預期的的功能、性能目標等工程建設標準。

從大體積混凝土在橋梁工程中的施工應用來看，結合混凝土本身的材料、混凝土施工后的溫度控制、混凝土養護等都將對橋梁工程中的大體積混凝土內部結構的穩定性造成不同程度的影響。隨著當前橋梁工程發展和建設項目逐漸增多，大體積混凝土在橋梁工程中的應用范圍越來越多，因此，橋梁工程建設對大體積混凝土的要求也越來越高，更需從混凝土結構本身材料應用、施工的溫度控制、降溫處理和養護等方面來解決大體積混凝土水化熱的問題。

3 探討控制水化熱對策

從上述分析中可以看出，水化熱是大體積混凝土施工過程中常見的一種現象，容易對混凝土內部結構的穩定性造成影響。下面從大體積混凝土的配合比、溫差控制、澆筑施工等方面對如何控制水化熱進行分析。

3.1 配比應用

由于大體積混凝土的水化熱主要都是由于水泥的水化反應產生的，大體積混凝土在實際施工過程中，容易出現水泥材料的選擇不合理導致水化熱產生的熱量過多，從而對混凝土內部穩定造成影響。從水泥種類來看，不同的水泥產生的水化熱也不同。若水泥中的硅酸三鈣或者鋁酸三鈣的比例較多，其水化熱程度也會相應上升。因此，在進行水泥材料選擇時，應該選擇一些水化熱程度較低的復合材料進行混凝土配比，避免選擇硅酸鹽水泥等水化熱性能高的材料，比如可以選擇普通硅酸鹽水泥或者礦渣水泥。

應用水泥的水化反應決定大體積混凝土的水化熱這一原理，在進行大體積混凝土配比時，不僅需要對水泥混凝土的結構強度進行考慮，還要對水泥的用量進行控制。在實際水泥混凝土配比時，應該盡量減少水泥的用量，從而降低水熱化的源泉產生，確保大幅降低大體積混凝土本身的水化熱，以達到大體積混凝土內部結構的穩定。同樣，在進行大體積混凝土配比時，可以利用外摻劑使水泥的水化熱程度得到良性控制，其中比較常用的外摻劑有膨脹劑、減水劑和緩凝劑。將膨脹劑應用大體積混凝土配比中，能夠使混凝土的內部產生內壓應力，能對溫差產生的收縮應力起到一定的抑制作用，從而達到降低混凝土裂縫概率的目的。

通過在大體積混凝土配比中摻入一定比例的減水劑應用，能夠產生一定的增塑作用與減水作用，這種外摻劑也能夠對水泥水化熱起到一定的控制作用。緩凝劑在水泥混凝土的水化作用中也能夠起到一定的抑制作用，使混凝土放熱速率得到延遲，從而對混凝土內部結構的穩定產生積極作用[2]。

3.2 溫差控制

在進行大體積混凝土內外溫差控制方面，施工人員可以利用蓄熱保溫技術或者冷卻水降溫方式進行。其中，蓄熱保溫技術主要是在大體積混凝土表面設置覆蓋保溫層，對混凝土表面的溫度進行控制，從而使混凝土內外溫差控制在合理的范圍之內。通常在橋梁工程大體積混凝土表面進行蓄熱保溫控制方面，可以選擇塑料布或者草袋進行保溫處理，控制混凝土結構表面溫差。冷卻水降溫方式主要是利用冷卻水進行循環降溫處理，從而對混凝土的溫差進行控制。對這兩種控制方式進行分析可知，這兩種方式都是對大體積混凝土內外溫度進行改變，從而使混凝土溫差控制在一定范圍內，詳見表一。對這兩種溫差控制方式的可行性進行分析，其中冷卻水降溫法的施工方式相對簡單，施工速度相對較快。而且冷卻水降溫法多采用冷卻管進行操作，其本身具有一定的經濟性，其在橋梁工程建設中的應用比例相對較高。根據相關工程案例分析，此類蓄熱保溫法的溫差控制方式產生的降溫效果也比較良好。這種溫差控制方式需要相關施工人員在進行大體積混凝土配比時，選擇水熱化程度較低的礦渣水泥。在進行配比時，需要選擇骨料級配良好的材料，而且配比時需要引用一些減水劑或者粉煤灰進行水化熱控制。由此可見，雖然蓄熱保溫法的溫差控制效果具有一定的優勢，但需要消耗的施工成本相對較高[3]。

3.3 澆筑施工

當前建筑企業在進行橋梁工程的大體積混凝土施工時，一般都會采用分塊澆筑或者分層澆筑的方式進行施工，即采用薄層澆筑技術對大體積混凝土進行逐層澆筑。這種施工方式能夠加快混凝土內部散發熱量的效率，從而對大體積混凝土水化反應時產生的熱量進行控制。在進行分塊澆筑作業時，可以選擇后澆帶方式進行各分塊之間的連接。因為橋梁工程施工中，大體積混凝土本身的結構十分復雜，體積較大，所以在進行分層澆筑作業時，多采用斜面分層澆筑技術進行施工。在澆筑過程中，施工人員應該適當的利用振搗器進行振搗處理，使側模和澆筑層面之間的距離控制在五厘米到十厘米之內。當混凝土表面已經平整、密實，且沒有氣泡產生時，則可以停止施工。在進行大體積混凝土養護作業時，應該對混凝土進行保濕或者保溫處理，從而使大體積混凝土表面散失的熱量得到控制，以降低混凝土裂縫的概率。

4 結束語

綜上可知，橋梁工程施工中，大體積混凝土會在水化熱作用下產生大量的熱量，從而對混凝土內部結構的穩定性造成影響。在橋梁工程工程量不斷擴大的當下，大體積混凝土的應用范圍會越來越多。只有從大體積混凝土的配合比、溫差控制、澆筑施工等方面入手，才能真正有效控制大體積混凝土的水化熱。因此，加強對大體積混凝土水化熱的控制應用是很有必要的，相關建筑企業應該引起重視。

參考文獻：

[1] 陳輝.橋梁大體積混凝土水化熱控制技術研究及實踐分析[J].交通標準化.2012（8）.

[2] 穆江山.公路橋梁大體積混凝土溫度、裂縫控制要領[J].黑龍江交通科技，2015（11）.

[3] 李昂.馮琦.港口工程施工中大體積混凝土裂縫預防控制[J].四川水泥.2016（5）.