路桥工程下部结构大体积混凝土温控防裂施工技术应用要点研究

路桥工程下部结构大体积混凝土温控防裂施工技术应用要点研究

周增龙

中能建路桥工程有限公司  天津市  300000

摘要：路桥工程项目下部结构体积大，承载力要求高，通常采用大体积混凝土浇筑施工。一旦大体积混凝土出现裂缝现象，将严重危及整个路桥工程项目的结构安全性和稳定性。因此，文章结合工程实例，重点分析路桥工程下部结构大体积混凝土温控防裂施工技术要点。

关键词：路桥工程；下部结构；大体积混凝土；温控防裂；施工要点

直径超过1m的混凝土为大体积混凝土结构。在结构的浇注过程中，很难在结构内部分布。大体积混凝土结构内外温差过大，容易出现结构裂缝。因此，探讨大体积混凝土的温度控制措施是十分必要的。

1工程概况

某大型桥梁承台工程主墩为空心墩，桥梁采用灌注桩基础，承台采用C30混凝土浇筑。每个盖子都是混凝土实体结构，相互连接。桥帽土方工程总体积为6693m3，结构尺寸为23.3 m × 19.3 m × 5.1 m。该工程是典型的大体积混凝土施工类型。

2温度裂缝成因及控制措施

2.1混凝土的特点

混凝土材料抗压强度较高，抗拉伸强度低，抗拉强度小，有一定脆性，材质均匀性差，混凝土的抗压强度为抗拉强度十倍，短期极限变形范围为0.6×10−4~1.0×10−4，这与其处于6~10℃环境线下的变形指标相符合，长期极限拉伸变形为1.2×10−4~2.0×10−4。

2.2温度裂缝产生机理

在浇注后的2-5d，在混凝土中产生了较多的水化热，使其产生了较多的凝结，使其温度快速上升，最高可达到60-65℃。在此基础上，对水泥石进行了收缩和收缩，使其在水泥石中发生了温差，从而使水泥石受到了一定的约束；结果表明：在水泥石内部存在着压应力，在水泥石表层存在着拉应力，而在拉应力的数值大于其最大承载力时，水泥石表层就会产生开裂。在初期，混凝土的成形主要是以塑性和弹塑性为主，它的弹性模量很小，没有足够的约束应力，然后，随著混凝土的温度而降低。随着材料的弹性模量的增大，限制张应力的大小也随之增大，限制张应力的大小超出了材料的极限承载能力时，材料的表层开裂也会发生。

3承台大体积混凝土温控技术

3.1原材料选择和混凝土配合比优化

提高水泥石的混合比例，使水泥石的水化热减小，是减小水泥石内部和外部温差的一种有效方法。（1）在“强度合格”的前提下，开展组份比较实验，找出最优的水泥品种、添加剂组成和比例，在混凝土施工时，控制水泥的混合比例，降低水泥的水化热。（2）对浇注模式进行优化。泵送混凝土具有高效率、低成本、方便施工等优点，但需要对其技术参数进行严格的控制。为保证混凝土的施工品质，要求混凝土的起始塌落率应超过18m，而混凝土的初凝时间应控制在18-22h以内。

3.2承台大体积混凝土分层浇筑措施

正确的施工工艺对保证混凝土的浇灌效果至关重要。为了提升混凝土的浇筑质量，在施工中采用了斜面分层、整体分层的浇灌方法，既可以在早期进行浇灌时，既可以在一定程度上解决了混凝土的过热度问题，又可以在一定程度上减少内部和外部的温差。（1）综合分类方法。在楼体的长边上浇注，在一次浇注完成之前再浇注第二次。（2）倾斜成片方法。当结构层的厚度不足总长度的1/3时，则要求结构层的坡度不超过1/3。本工程采用3m厚、2m厚的桥墩，并根据工程具体条件，选择了整体、倾斜、分段混凝土的施工方案。

3.3承台冷却管埋设及控制要求

大型承台大多采用一次浇注的方式，在混凝土中布置一根冷却水管道，以加快散热速度，并利用热循环来提升施工的成功率。（1）对于承台处的冷却管，一般采用Φ50 mm*2.5 mm的焊接钢管，并采用独立的单层冷却管，以防止由于安装在混凝土建筑中的冷却管长度太大而造成阻塞。在本工程中，采用4个不同的冷却管，对冷却管中的循环水进行控制，以达到降温效果，减小表层开裂的可能性。（2）对冷水管道的施工品质进行了科学的管理，对管道形式进行了合理的安排，并对管道进行了检查，以防止管道渗漏。以项目需要为依据，对通水的时间和流量进行合理的控制，当管道的埋入深度超过250 mm的时候，就需要进行通水，并且要将通水流量维持在30 L/min以上。（3）做好温控工作，如循环水管进出水量相差超过9℃，则应增加冷却水管的流量，同时对循环水管的水温进行严格的控制，使循环水管的水温与循环水管的温差不能超过25℃。

3.4承台大体积混凝土的合理养护

3.4.1温度控制

温度的调控对于保证大体积混凝土的浇铸质量是非常关键的，通常采用内外部相结合的方法来实现。通过冷水在混凝土中的循环，使其内部温度下降，抑制由水化热引起的混凝土中的突然升温，进而达到对其进行控温的目标，称之为“降温”。在混凝土的外面，可以通过覆盖麻袋、泡沫板、塑料薄膜等隔热材料来降低大体积混凝土部件与外界的接触，从而减少热量的交换，从而达到隔热的目的。采用外部隔热与内部冷却相结合的方法，可以减小内部与外部的温差，防止内部的温度开裂。

3.4.2混凝土养护

为了保证工程的质量，应根据实际情况，对砼的养护方法进行适当的补充。本工程中，在冬天进行了大体积混凝土的浇筑，由于内部和外部的温度差异较大，导致了水泥的水化率较低，为了使水化率达到最大，需要延长养护时间；保证混凝土的强度达到规范要求。因此，在施工中，在达到了一定的温度和湿度之后，需要对混凝土构件的表面进行强化的润湿，并且要与项目的需要相结合，进行合理的维护，最后，要确定的是，维护的时间要超过21d。在施工时，要保证混凝土的强度达到2.5MPa以上才能达到承载要求，同时要注意防止受力因子的影响。

3.4.3合理确定拆模时间

在拆模之前，需要对其进行测试，确保所有的数据都满足要求后才能进行，具体包括了周围环境、结构表面的温湿度、混凝土强度等。通常情况下，混凝土的强度要在10MPa以上，并且在气温在20℃以下的时候才可拆除模板。在进行拆卸模板的时候，一定要做好保温的工作，在拆模过程中以及拆模之后，要用洒水来控制混凝土构件的内外温差，还要注意保持结构物的整体质量。

4温控结果分析

根据实测得到的气温资料，其主要特征是：（1）在承压台中部，气温快速上升，逐渐降低，最高气温达到29.35℃，并维持3-9h，加热时间为3-4d。(2)每一测温层的降温幅度不得超过每一天2℃。（3）在测温层间的最大差异为22.2℃，通过对现场的温度进行实时监控，并对承台的情况进行了追踪，没有出现开裂的情况，确认本实例所采用的稳定控制方法是行之有效的。

综上所述，大体积混凝土工程施工过程中，温度控制是质量控制的有效措施，通过提高混凝土配合比科学、合理安排浇筑顺序、应用热绝缘材料减少混凝土温差、设定合理浇筑时间、采用自动监控技术实现温度控制和实时调节，有效控制大体积混凝土内外温度，确保施工质量。本文介绍的工程实例，通过合理的温度控制措施，取得了良好的防裂效果，值得推广应用。

参考文献

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