橋梁大體積混凝土施工技術研究

李建鋒

摘 要：近些年，我國在交通運輸上的壓力得到了極大的提升，同時也在刺激著與其相配套基礎工程建設的快速發展，橋梁作為其中不可或缺的一部分，發揮著重大的意義。大體積混凝土施工技術的普及對于橋梁工程也提供了有力的技術支持，但其隨之產生的問題也比較突出，特別是裂縫、收縮等對工程質量的影響是十分顯著的，甚至會導致結構內部的損壞，引發安全事故。本文主要從橋梁工程大體積混凝土施工技術的應用出發，結合實踐分析了其常見問題及應對策略，以期能夠為我國橋梁工程的發展提供可靠支持。

關鍵詞：橋梁工程;大體積混凝土;施工技術

1 橋梁工程大體積混凝土施工技術應用

一般來說，大體積混凝土即是指結構斷面各向上的尺寸均不小于1 m的混凝土結構。對于大體積混凝土而言，其施工首先需要注意的是由于水化熱所導致的結構內外溫差，并采取有效措施來盡可能控制由此產生的應力，并對裂縫的產生與發展進行密切關注，特別注意結構的強度、剛度、整體性和耐久性。此外，大體積混凝土的施工還具有以下幾個方面的特點：（1）結構體積大，結構內的水化熱難以得到有效的散失，所以在澆筑施工完成后會產生較大的內外溫差。（2）大體積混凝土內部常常會伴隨產生較大的溫度應力，進而導致裂縫的產生。（3）結構體積較大，在各個方向上的尺寸都比較突出，因此對于施工技術的要求比較嚴苛，需要嚴格控制施工環境，使其能夠滿足強度、剛度等方面的要求。在我國基礎建設快速發展的大背景下，建筑建設技術也在發生著日新月異的變化，大體積混凝土在橋梁工程鋼筋混凝土中的應用也得到了極大的普及，刺激著橋梁工程建設的質量與體量都產生了長足的進步。大體積混凝土施工技術相較于傳統鋼筋混凝土技術而言，具有更高的施工要求，譬如在施工環境、作業面等方面都需要進行嚴格控制。特別是懸索橋錨定、承臺結構等結構施工中，由于其澆筑量比較龐大，很容易產生過大的內外溫差，其溫度應力水平也比較復雜，就容易引發結構開裂，所以如何提升橋梁大體積混凝土施工技術的適用性就成為了一項亟待解決的問題。

2 橋梁大體積混凝土施工的常見問題

2.1 大體積混凝土收縮問題

混凝土在空氣環境中發生凝結硬化時，其體積會發生一定程度的減少，這一過程也被稱為混凝土的收縮。即便未受到外力作用，混凝土也可產生一定程度的變形，在內部鋼筋的支撐作用下，兩者會發生相對位移，產生較大的應力，導致混凝土開裂的發生。大致來看，引發開裂的主要原因可歸為干燥收縮、塑性收縮、溫度收縮三個方面，且主要受到配合比、水泥種類、摻合料種類、養護條件等的影響。研究表明，混凝土中水泥的硬化大約會消耗其中約20%的水分，而剩下80%的水分將以蒸發的形式散失掉，混凝土也就因此會發生收縮現象，特別是在混凝土養護過程中若外部環境發生較為頻繁的干濕變換，則很容易對混凝土質量造成較大的損失。作為一類非均質的建筑材料，混凝土的組成較為復雜，在適當的配合比下其功能性也能夠得到多樣化的設計，其在耐久性、抗壓強度等方面都具備十分突出的性能優勢。但在許多工程實踐中，混凝土仍舊存在一些問題，損害著其預期功能的實現，譬如抗拉強度差、脆性突出、容易開裂等。若混凝土結構在施工過程中暴露出了性能問題，且未得到有效的解決，那么就很容易導致安全事故。實踐經驗表明，在大體積混凝土施工過程中，注重內外溫差所導致的變形不協調能夠很好地保障其基本質量的實現。

2.2 大體積混凝土裂縫問題

混凝土是一類脆性突出、抗壓不抗拉的建筑材料，其抗拉強度僅有抗壓強度的10%左右。但同時大體積混凝土又具有較大的尺寸，當其溫度發生變化時會產生復雜的變形，同時受到約束條件的限制，就會產生十分突出的拉應力。而對大多數的大體積混凝土結構而言，其往往只在表面布置一定數量的鋼筋，而結構內部的拉應力則需要混凝土材料來承擔。且這一影響隨著溫差幅度的增大而增大，由此可以看出溫度變化在大體積混凝土裂縫的產生上起著決定性作用。混凝土凝結硬化過程中的內部溫度升高主要是由水泥水化放熱所導致的，同時也受到澆筑速度、散熱結構等的影響。外界環境溫度的高低也會直接影響結構散熱速度的快慢，在室溫條件下大體積混凝土的散熱效果一般較差，其內部溫度甚至可以達到60℃～70℃的水平，且具有較長的持續時間。但在外部環境溫度較低的條件下，結構外部材料的熱散失就較為活躍，大體積混凝土的內部溫度將產生一定的梯度，沿著結構的層次出現漸變的溫差，進而對施工造成不利影響。外界環境濕度的水平對裂縫產生也存在較為顯著的影響作用，濕度越低材料干縮發生的程度越大，裂縫也越容易出現。

3 橋梁大體積混凝土施工技術的措施

3.1 混凝土的骨料選擇

骨料是影響混凝土性能的關鍵因素，因此需要技術人員遵循嚴格的選擇原則。首先，應當優先選擇大粒徑、高強度的骨料，這一類骨料能夠大大減少水泥的用量，因為大尺寸的骨料可以減少整體表面積且限制空隙率，同時對于水化熱的控制也有較好的效果，能夠限制裂縫的發展。同時，在設計環節中也可對混凝土的后期強度予以充分考慮。

3.2 混凝土的運輸和攪拌

在開始混凝土的攪拌工序之前，應當制定完善的攪拌制度，且維持均勻的攪拌速度，對于不同配合比的混凝土可采用不同的攪拌方法，但都應保證攪拌過程的連續性。在攪拌之后，應立即開展塌落度試驗，并依照相關規范要求做出評價，對于不滿足要求的應嚴禁使用。當攪拌完成且檢測符合要求后，即應立即轉運至澆筑現場，對于運輸時間應當做出明確限制，以此來控制由于混凝土離析所產生的不利影響，對于出現離析問題的應當立即安排人工開展二次攪拌。在混凝土澆筑入模的過程中，應當控制其自由傾倒高度不得大于2 m，以免出現離析現象。

3.3 混凝土的配比設計

混凝土水化熱主要是由于水泥水化所產生的，因此水泥用量的影響是顯著的，在進行配合比設計時就應當對水泥品種進行慎重選擇，并限制其用量，以此來降低由于水化所導致的混凝土變形與開裂。同時摻合料、外加劑對于水泥性質也具有一定的影響，其不僅能夠實現混凝土預定功能，同時也可以對水化熱產生一定的調節，并使其強度、耐久性、工作性有所提升。如上文所述，大體積混凝土結構裂縫的產生主要是由于水化熱產生的內外溫差導致的，而水泥的礦物組成又直接影響著水化放熱的速度和體量，所以在滿足基本功能要求的前提下，可以優先采用低水化熱的水泥品種，譬如火山灰水泥、礦渣硅酸鹽水泥。此外，也可通過利用混凝土后期強度的方法來減少配合比重水泥的用量，一般以設計荷載延遲60 d～90 d為最合理。

3.4 混凝土的設計優化

由于在大體積混凝土中鋼筋的布置主要集中在結構表面，而其內部則很少涉及到，因此在受拉、受剪復雜應力條件下就容易產生問題。在這樣的情況下，可在混凝土結構的重點部位，譬如常出現裂縫的轉角、棱邊位置可配置適量的鋼筋，幫助混凝土結構承受應力。

3.5 結構形式設計的合理

結構設計是決定混凝土性質的根本環節，所以結構內外溫差等大體積混凝土結構的主要問題可從結構形式設計上出發予以解決。譬如，在混凝土組分中加入適量的微膨脹劑，能夠有效限制由于溫差變形所產生的拉應力水平，以此來控制裂縫的產生與發展。同時，也可對混凝土驗收檢測的標準進行適當的調整，將傳統混凝土驗收的28d時限改為60d，更加符合大體積混凝土充分發揮后期強度的設計要求。在設計環節中，考慮到對混凝土結構后期強度的利用，也可對設計標號采取適當折減，降低水泥的用量。此外，實踐表明大體積混凝土裂縫的產生除了存在較大的溫差應力外，往往也需要有一定的外界作用對結構形成約束，所以也可從此入手改善接觸面條件，達到降低應力的目的，并可加設滑動層來減少約束強度。

3.6 保溫散熱方法的應用

大體積混凝土裂縫的產生主要是由于內外溫差所導致的，因此如果能采取可靠的保溫散熱手段，那么就能降低溫差，防止裂縫的產生。具體來看，可在澆筑層中預埋鋼管并連通成循環水管，在其中循環冷卻水通過熱傳遞的方式來將結構內的熱量散失出去。但在工作之前需要對管道進行全面的檢查，防止由于堵塞、滲漏導致效果不佳，同時對于水溫水量也應細化設計，優化其應用效果。除了可對結構內部采取散熱措施外，也可針對結構外部進行適當的保溫處理，譬如外加保溫層等方式來延緩外層水化熱散失的速度，將內外溫差控制在合理的范圍內。

3.7 混凝土溫度的監測

可在混凝土結構中采取監測制度，在結構內外不同位置設置傳感器進行階梯化的溫度監測，對于監測數據也應做好準確、及時的記錄，當記錄數據達到一定體量后，可借助數學模型或擬合公式進行分析，對內外溫度的變化展開預測，為溫度控制技術的應用提供可靠的數據支持。同時這一數據也能夠為技術人員提供指導，方便其對關鍵部位采取針對性的措施。

4 結束語

總體來看，橋梁大體積混凝土的施工常常會伴隨諸多的工程問題，損害項目的功能與質量，但在合理的防治措施下，這些問題都能夠得到有效的解決與控制。借助于對混凝土配合比、攪拌運輸、保溫散熱等方面的控制，施工質量可獲得有力的保障，使得開裂、收縮等問題的影響限制在可接受范圍內。

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