橋梁工程大體積混凝土水化熱控制施工技術應用研究

柏松

摘要：在橋梁施工中大體積混凝土會釋放出大量的水化熱，造成混凝土內外出現較大的溫差，在固結后出現溫度裂縫，本文筆者結合實際工程概況，論述了混凝土水化熱控制施工技術。

關鍵詞：橋梁;大體積混凝土;水化熱;施工

隨著施工技術的發展和滿足工程實際的需要，大型化的砼結構越來越常見，其中橋梁拱座是一種典型的大體積砼結構。水泥水化過程中產生水化熱，會導致砼體積膨脹或收縮，結構受到內、外部約束時將產生溫度應力，使大體積砼結構產生裂縫，大大降低結構的防水性能、承載力、耐久性等。水化熱是結構耐久性、穩定性降低的重要原因。

1工程概況

某橋梁承臺結構高度為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的連續級配碎石，要求骨料中泥的含量控制在1%內，針片狀含量控制在10%內，細骨料為中、粗砂，細骨料中含泥料要求控制在2%內，選用復合型外加劑。

2混凝土水化熱分析

2.1熱學性能分析

大體積混凝土熱學性能主要包括密度、比熱、導熱系數、導溫系數4個方面，熱學性能使用式（1）進行計算。

3混凝土澆筑溫度控制技術

降低混凝土澆筑溫度的措施有多種，常見的由冷卻骨料、冷卻水、冷卻膠凝材料和預冷混凝土等。在具體工程應用時，應考慮工程項目的場地、設備、能耗、施工等多種因素的影響選擇合適的溫度控制措施。總的來說，制冷水綜合成本最低，但由于其降溫幅度有限，所以必要時還需要增加其他措施。當工程規模較大時，投入片冰、風冷或水冷骨料設備綜合成本已經降低到可以接受的水平。液氮基本無土建費用，主要為材料費用，在工程規模小于20萬m3混凝土時，與風冷和水冷骨料相比，具備了一定的成本優勢，可以考慮采用。具體工程可根據情況采用多種措施組合。埋設冷卻水管是控制混凝土內部溫度的有效手段，在大體積混凝土的施工過程中發揮著重要的作用。水管的布設間距、管材材質、管徑和管長、水溫和流量等會影響混凝土的降溫效果，其中管徑和管長的影響較小，布設間距對降溫效果的影響最為明顯。因此，冷卻水管的埋設必須根據設計計算的結果，選擇用合適直徑的管材，嚴格控制布設間距，確保冷卻水管的降溫效果。冷卻水管埋設完成后，只能通過控制水溫和流量的方法降低混凝土穩定。冷卻水管的問題在于不能全部均勻布滿整個混凝土，在混凝土內部會出現溫度梯度，這種溫度梯度對混凝土裂縫是否有影響還有待進一步的研究。在大體積混凝土進行施工時，受現場環境、初凝時間及機械部署等因素的限制一般都是分塊、分層、分次進行澆筑施工。在豎直方向上，承臺厚度為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，分兩次進行澆筑。在水平方向上，將承臺分為8塊，由2臺混凝土泵車分別負責4塊進行施工澆筑，混凝土澆筑采用跳倉法施工。設置冷卻管是控制混凝土內溫度的最有效方法之一。在澆筑混凝土之前埋設冷卻管，利用冷卻管內部流動的冷水進行散熱，以達到降低混凝土內部溫度的目的。在大體積混凝土承臺澆筑時立即通水冷卻。通過計算原定流量為2.55m3/h，但在實際施工過程中還需結合現場實際情況進行適當調整，在1-7d，流量采用2-2.5m3/h，而在7-14d，則需結合實際所需間斷性通過。同時，依據實際溫度監控數據對冷卻水流量進行合理調整。當利用冷卻管降低混凝土內部溫度時應密切關注混凝土與凝結水之間的溫差，并對水溫進行合理調整。如果溫差較大可通過加快通水速度來減小溫差;如果溫差比較小，且降溫速度快時，可通過減緩通水速度來控制溫差，以保證溫度能符合設計規范要求。

4混凝土養護

對于混凝土的養護通常從保濕和保溫兩方面進行。由于本工程采用鋼模板作為其承臺模板，因此選用透水模板布對側壁進行保溫保濕養護。承臺表面等到混凝土初凝后，采用灑水和覆蓋土工布的方式進行養護。養護用水利用冷水管出水，養護時間根據具體情況進行合理調整，但總體時間要保證7d以上。

5混凝土水化熱理論值和現場實際測量值對比

在進行大體積混凝土澆筑的過程中，根據實際情況，在混凝土承臺中的測點處和控溫斷面處布置了溫度傳感器，以便可以及時了解大體積混凝土結構中各個位置的溫度變化情況，從而更好地對養護工作進行指導。將現場實際測量值和理論值進行對比后得到的對比結果。

6結語

綜上所述，橋梁大體積混凝土施工的溫控措施對工程質量起著非常重要的作用。為有效防止溫度裂縫產生，保證大體積承臺混凝土施工質量，做好溫度控制，降低水化熱是橋梁承臺施工的關鍵。通過分析本工程的施工控制可知，通過嚴格控制混凝土澆筑溫度、降低水泥水化熱、混凝土養生、埋設冷卻管降溫、采用科學的監測方法、合理布置監測點、注意監測頻率以及加強監控與反饋等措施，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，確保工程施工質量。