淺論橋梁大體積混凝土施工技術(shù)
論文關(guān)鍵詞 大體積混凝土；施工技術(shù)；混凝土裂縫；論文摘要 本文從設(shè)計(jì)措施、混凝土原選擇和施工措施三方面介紹了橋梁大體積混凝土施工技術(shù)，以達(dá)到減少大體積混凝土裂縫和提高大體積混凝土的質(zhì)量的目的。
隨著業(yè)的高速發(fā)展，大體積混凝土廣泛應(yīng)用于橋梁和高層建筑，大體積混凝土的質(zhì)量與結(jié)構(gòu)安全、工程造價(jià)息息相關(guān)，大體積混凝土常見(jiàn)的質(zhì)量問(wèn)題就是混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫。為了防止裂縫，不僅要控制大體積混凝土內(nèi)部最高溫度和內(nèi)外溫差，還要從改善結(jié)構(gòu)約束條件，混凝土性能等方面進(jìn)行控制。筆者結(jié)合多年的施工經(jīng)驗(yàn)，談?wù)動(dòng)嘘P(guān)橋梁大體積混凝土的幾種施工技術(shù)。
一、設(shè)計(jì)措施
(1)設(shè)計(jì)中大體積混凝土宜選用中低強(qiáng)度混凝土，強(qiáng)度等級(jí)宜在c20－c35范圍內(nèi)，避免采用高強(qiáng)混凝土。
(2)設(shè)計(jì)和采取合理的結(jié)構(gòu)形式和合理的分塊。大體積混凝土工程施工中如果允許設(shè)置水平施工縫，應(yīng)根據(jù)溫度裂縫的要求進(jìn)行分塊，且設(shè)置必要的連接方式。
(3)合理設(shè)置分布鋼筋，盡量采用小直徑、密間距布置；
(4)在改善結(jié)構(gòu)物的約束條件不影響使用時(shí)(如承壓式基礎(chǔ))，宜在混凝土墊層上設(shè)置滑動(dòng)層。
二、原材料的選擇
選擇合適的混凝土原材料，優(yōu)化混凝士配合比有利于減少大體積混凝土的裂縫。
1 使用低熱水泥，并盡量降低水泥用量
大體積混凝土產(chǎn)生溫度裂縫的主要原因是水泥水化產(chǎn)生的水化熱。由于礦物成分及摻加混合材數(shù)量不同，水泥的水化熱差異比較大，鋁酸三鈣和硅酸三鈣含量高的，水化熱亦高，而混合材摻量多的水泥水化熱則較低。為降低水化絕熱溫升、減小體積變形，大體積混凝土一般應(yīng)使用水化熱較低的中熱硅酸鹽水泥和低熱礦渣水泥。同時(shí)，在滿足強(qiáng)度的要求下，盡量降低水泥用量，通常有多種方法可以達(dá)到這個(gè)目的，如選用級(jí)配良好的骨料、采用后期強(qiáng)度作為設(shè)計(jì)強(qiáng)度、摻入混合料和減水劑等。因此，使用低熱水泥和降低水泥用量能有效控制大體積混凝土的內(nèi)部最高溫度，降低混凝土的內(nèi)外溫差。減少大體積混凝土的裂縫。
2 骨料選擇
粗骨料宜優(yōu)先選用自然連續(xù)級(jí)配和碎石，連續(xù)級(jí)配骨料配制混凝土具有較好的和易性，可以適當(dāng)減少水泥用量，達(dá)到相應(yīng)的強(qiáng)度，使混凝土均勻、易密實(shí)。而用碎石拌制的混凝土有較高的強(qiáng)度、良好的抗裂性能。
細(xì)骨料宜選用中粗砂。通過(guò)試驗(yàn)表明每立方混凝土能夠減少水泥用量20－25kg，通常，每立方混凝土減少10kg水泥，在絕熱溫升中，溫度就會(huì)降低1℃。
3 摻加粉煤灰
摻加粉煤灰可以有效改善混凝土的干縮性和脆性，也可以降低混凝土的水化熱。粉煤灰是大體積混凝土中防裂效果最好的一種外加劑。但粉煤灰的摻量不宜過(guò)大。否則會(huì)出現(xiàn)早期強(qiáng)度低、低溫泌水大的缺點(diǎn)。
4 優(yōu)化配合比
大體積混凝土配合比的原則是在滿足強(qiáng)度要求的同時(shí)，盡量減少水泥用量，提高混凝土的流動(dòng)性，改善混凝土的和易性。尤其是對(duì)混凝土和易性中的流動(dòng)性和保水性，要反復(fù)進(jìn)行試驗(yàn)，以選出比較合適的配合比。
5 發(fā)展特種混凝土
在大體積混凝土常用的特種混凝土有：纖維混凝土、微膨脹混凝土等。纖維混凝土通過(guò)縱橫交錯(cuò)分布的高強(qiáng)度的細(xì)長(zhǎng)纖維來(lái)增大混凝土的抗裂能力，從而達(dá)到限制裂縫發(fā)展，阻止其擴(kuò)大的目的。微膨脹混凝土實(shí)質(zhì)上就是膨脹應(yīng)力對(duì)由溫差和收縮產(chǎn)生拉應(yīng)力的補(bǔ)償。利用這種溫差補(bǔ)償效應(yīng)，取得了防滲抗裂的效果。
三 施工措施
采用合適的施工措施不僅能節(jié)約，還能有效降低大體積混凝土內(nèi)外的溫差，有效地減少溫度裂縫的產(chǎn)生，提高大體積混凝土的質(zhì)量。
1 分塊澆筑
為了有效降低大體積混凝土的內(nèi)外溫差，在大體積混凝土施工過(guò)程中，常采用分塊澆筑。分塊澆筑又可分為分層澆筑法和分段跳倉(cāng)澆筑法兩種。分層澆筑法目前有全面分層法、分段分層法、斜面分層法3種澆注方案。全面分層法能夠使混凝土均勻散熱，不宜產(chǎn)生垂直裂縫，但要求混凝土的拌和、能夠滿足混凝土在初凝前連續(xù)澆筑，不產(chǎn)生水平施工縫；分段澆筑法適用于混凝土拌和能力低，對(duì)大體積混凝上抗?jié)B要求不高的結(jié)構(gòu)物；斜面分層法適用于平面尺寸較大但厚度較小的結(jié)構(gòu)物。目前在橋梁大體積混凝土施工中，多采用一次性整體澆筑和全面分層多次澆筑。
2 降低澆筑溫度
降低澆筑溫度可以降低溫差從而減小溫度應(yīng)力，其措施主要有預(yù)冷骨料(水冷法、氣玲法等)和加冰攪拌等。澆筑時(shí)間最好安排在低溫季節(jié)或夜間，若在高溫季節(jié)施工，則應(yīng)采取減小混凝土溫度回升的措施，譬如盡量縮短混凝土的運(yùn)輸時(shí)間、加快混凝土的入倉(cāng)覆蓋速度、縮短混凝土的暴曬時(shí)間、混凝土運(yùn)輸工具采取隔熱遮陽(yáng)措施等。對(duì)于泵送混凝土的輸送管道，應(yīng)全程覆蓋并灑以冷水，以減少混凝土在泵送過(guò)程中吸收太陽(yáng)的輻射熱，最大限度地降低混凝土的人模溫度。在橋梁大體積混凝土的施工中比較實(shí)用的措施是做好水泥散熱工作、對(duì)骨料澆水冷卻、采用冷卻拌和水和減小運(yùn)輸距離等。
3 合理安排施工進(jìn)度
施工進(jìn)度對(duì)大體積混凝土的溫度的變化影響非常明顯。特別應(yīng)該注意的是分次、分層澆筑的間歇時(shí)間。選擇上層混凝土覆蓋的適宜時(shí)間應(yīng)是在下層混凝土溫度已降到一定值時(shí)，即上層混凝土溫升倒加到下層后，下層混凝土溫度回升值不大于原混凝土最高溫升。在每次澆筑中，又分幾層，其層間的間隔時(shí)間應(yīng)盡量縮短。必須在上層混凝土初凝之前，開(kāi)始澆筑下層混凝土。層間最長(zhǎng)的時(shí)間間隔不大于混凝土的初凝時(shí)間。
4 改善混凝土的攪拌工藝和采用：次振搗，提高混凝土的抗裂性
大量施工現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)證明，改善混凝土的攪拌工藝，采用二次投料的砂漿裹石或凈漿裹石的攪拌新工藝，可使混凝土強(qiáng)度提高10％左右，相應(yīng)地也提高了混凝土的抗拉強(qiáng)度和極限抗拉值。而采用二次振搗，能排除混凝土因泌水在粗榘料、水平鋼筋下部生成的水分和空隙，提高混凝土與鋼筋之間的握裹力，使混凝土的抗壓強(qiáng)度提高10％20％。
5 埋設(shè)冷卻水管
埋設(shè)水管用連續(xù)流動(dòng)的冷水可以降低混凝土的溫度，電可以把混凝土塊體冷卻到穩(wěn)定的體積。冷卻水管大多采用直徑為25mm或19mm薄壁鋼管或鋁管，按照中心距1.5～3m交錯(cuò)排列，水管上下層間距宜為1.5－3m，并通過(guò)立管連接。在澆筑開(kāi)始水管覆蓋一層混凝土后即應(yīng)開(kāi)始通水，通水持續(xù)時(shí)間應(yīng)足以保證混凝土第二次溫升不超過(guò)初次溫升，較小的大體積混凝土當(dāng)?shù)竭_(dá)最高溫度并開(kāi)始下降時(shí)應(yīng)停止通水，要避免使混凝土開(kāi)裂的大陡的溫度梯度，冷卻速度以每天溫度下降0.6℃左右為好。
6 養(yǎng)護(hù)措施
要盡量長(zhǎng)時(shí)間保持混凝土濕潤(rùn)狀態(tài)，避免干縮，使混凝土能夠增長(zhǎng)強(qiáng)度以抵抗開(kāi)裂應(yīng)力。當(dāng)表面可能干燥很快時(shí)，必須連續(xù)充分濕潤(rùn)養(yǎng)護(hù)以求獲得好的表面強(qiáng)度。目前，大體積混凝土常用的養(yǎng)護(hù)方法是保溫隔熱法。采用的表面保溫包括：保溫被、不吸水的泡沫塑料板、聚苯乙泡沫塑料板、草袋、砂層保溫及噴涂保溫層等。在盡量減少混凝土內(nèi)部溫升的前提下，大體積混凝土的養(yǎng)護(hù)是一項(xiàng)關(guān)鍵的工作，必須切實(shí)做好。
保溫的目的主要是為了減少混凝土表面的熱擴(kuò)散，減小混凝土表面的溫度梯度，延長(zhǎng)散熱時(shí)間，充分發(fā)揮混凝土強(qiáng)度的潛力和材料松弛特性，防止產(chǎn)生表面裂縫。保濕養(yǎng)護(hù)的作用是：一是澆筑不久尚處于凝固硬化階段的混凝土，水化的速度較快，適宜的潮濕條件可防止混凝土表面的脫水而產(chǎn)生收縮裂縫：二是混凝土在保溫及潮濕條件下可使水泥的水化作用順利進(jìn)行，提高混凝土的抗拉強(qiáng)度。
四 結(jié)束語(yǔ)
在橋梁大體積混凝土施工過(guò)程中，采用合理的設(shè)計(jì)措施，正確選擇原材料，采用科學(xué)的施工措施，嚴(yán)格施工，就可以提高混凝土本身抗拉性能，減少大體積混凝土裂縫的產(chǎn)生，保證工程質(zhì)量，避免因出現(xiàn)裂縫而影響工程的質(zhì)量甚至導(dǎo)致結(jié)構(gòu)垮塌的事故的發(fā)生。
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