摘要:隨著我國高速公路的興建,在橋梁施工過程中經常會遇到大體積砼的澆注.如何確保其施工質量是一個非常重要的問題.筆者就大體積砼在橋梁施工過程中裂縫原因的分析,并提出相應的解決方法以供同行參考,為橋梁大體積砼施工技術的發展提出自己的看法。

　　關鍵詞:橋梁施工職稱論文,核心期刊,大體積砼,砼澆注,熱膨脹,溫度場

　　引言：橋梁是高速公路施工過程中不可缺少的結構物,而在高速公路橋梁施工過程中常常會遇到大體積砼的施工.如貴州省仁懷至赤水高速公路上的土城特大橋使用了大體積砼的施工.那么何謂大體積砼施工技術?當任何體積的砼,在施工過程中,對由于水泥水化而產生的溫差、以及當幾何尺寸超過一定的規定條件而發生收縮變形時,采取適當的措施,有效地控制溫差或收縮變形的應力而造成的砼裂縫開展;或把裂縫控制到最小程度.這樣的施工技術稱之為大體積砼施工技術.所以大體積砼除了對于結構最小斷面和內外溫差有一定的要求外,對于平面尺寸也有一定的限制。

　　筆者在近年來實際工作中就大體積砼在橋梁施工過程中裂縫原因有所體會,如土城特大橋大體積砼的施工中,由于采取了針對性強的施工技術措施,至今使用單位未發現因溫差或收縮而造成砼裂縫的開展.現將我們實施的辦法作以下分析介紹。

　　1 大體積砼裂縫的原因分析

　　砼的裂縫從微觀上看,是客觀存在的,無裂縫是相對的.但在宏觀上,裂縫的寬度以0.05mm作為分界線,裂縫的寬度小于0.05mm的為“無裂縫砼”,即肉眼不可見的裂縫,反之為裂縫砼.筆者僅在宏觀上分析大體積砼的裂縫開展,以及防止措施.大體積砼裂縫的原因很多,大致分為初始裂縫和后期外荷載作用下所產生的破壞裂縫兩種.后一種裂縫屬設計范疇解決的問題,不在本文的討論范圍.本文討論砼施工中初始裂縫的形成及控制.大體積砼初始裂縫產生的主要原因有以下幾點:

　　1.1 水泥水化熱產生大體積砼的內外溫差.水泥在水化過程中要產生熱量,在大體積砼中,砼的導熱能力很差,熱量聚集在結構內部,加上原材料(砂、石)自身吸收大氣中自然溫度的熱量,形成了較高的溫度場,與外部環境氣溫造成溫度差,隨之產生溫度應力.由于砼的早期強度和彈性模量均很低,當溫差超過一定的限值時,砼不能抵抗溫度應力的作用,使砼形成裂縫開展.

　　1.2外界氣溫與約束條件的影響.大體積砼在施工期間,外界氣溫對砼的內部溫度有著重要的影響.外界氣溫高,原材料的自身溫度高,砼的入模澆注溫度就高;當氣溫下降時,澆注后的砼表面溫度急劇下降,但內部溫度不能散熱,造成與內部砼的溫度梯度線增大,這對大體積砼是極為不利的.同時外部約束也不能忽視,當一個物體發生變形時受到其他物體的阻礙,使物體與物體之間產生相互牽制作用,稱之為外部約束.砼由于熱量的產生,使之形體發生膨脹變形,但由于地基上的粗糙,阻礙著砼的變形,產生約束.砼的頂面是一個自由體,溫度的溫差、溫度膨脹系數乘積是砼的溫度變形值,當變形值超過砼的極限拉伸值時,便出現裂縫。

　　1.3砼的收縮、徐變.眾所周知,砼在硬化過程中是收縮、徐變的,造成收縮徐變的因素是很復雜的,但主要有兩點,首先是砼中80%的游離水分要蒸發出來,形成砼的毛細空隙,體積相應發生變形.其次是熱膨脹的砼冷卻后要收縮.此外,有水泥品種、原材料的級差及彈性模量、砼的配合比及養護、施工工藝等因素.綜上所述,造成砼裂縫主要是砼內部溫度引起的.砼的溫度由兩部分組成:

　　①砼的入模澆注溫度.

　　②砼的絕熱溫升.因此只要控制好這兩部分溫度,就能控制大體積砼裂縫的產生.所以大體積砼的宏觀裂縫是能夠防止的。

　　2　針對大體積砼裂縫措施

　　為了防止裂縫開展,我們綜合幾個工程實踐,著重從控制溫升、減少溫度應力、消除約束等方面、采取一系列措施,但是各個措施又是相互聯系、相互制約的.必須結合實際全面考慮來合理采用,才能收到防止裂縫的效果.

　　2.1做好施工技術準備工作.首先要進行大體積砼的抗裂計算.計算時,必須考慮以下幾個方面:

　　①絕熱溫升;

　　②砼的拌和、澆注溫度;

　　③水化熱平均溫差;

　　④砼收縮值及收縮當量溫差;

　　⑤砼的應力松馳系數;

　　⑥最大拉應力.根據計算結果,采取相應措施。

　　2.2盡可能使用水化熱較低的水泥.在砼中水泥是熱源,把熱源控制后,才能控制水化熱的升高和裂縫開展.為此,大體積砼施工中,使用如純大壩水泥、礦渣水泥、火山灰水泥等低熱量水泥,從而減少發熱量.

　　2.3解決好砼的入模溫度、澆筑溫度控制溫升.在降低入模溫度方面:

　　①對砂、石要遮陽覆蓋,以免陽光暴曬使其自身溫度提高,或用高壓水沖洗石子,以降低材料溫度;

　　②用冰屑水攪拌砼;

　　③縮短砼攪拌的運輸距離,減少澆筑前砼的吸熱量.

　　2.4摻用適當的外加劑,起到緩凝、增加和易性、節約水泥的作用.一般不摻緩凝型外加劑的砼初凝時間為2h左右,摻用后可以延長到5-8h,同時節約水泥5%—10%.在設計部門同意的情況下,可以摻入部分干凈冷卻的石塊,讓石塊吸收部分砼中的熱量,降低絕熱溫升,降低內部溫度梯度。

　　2.5大體積砼施工時對原材料要求極為嚴格.粗骨材料:含泥量必須低于1%,針片狀少,規格級配好,符合篩分曲線,這樣就減少空隙率,減少水泥用量,提高砼的密實性,提高強度.細骨料:采用中、粗砂,細度模數在2·5以上,含泥量低于2%,以減少砼的干縮.增強抵抗砼的收縮、徐變的能力。

　　3 測溫技術

　　在大體積砼施工中,為掌握砼的熱性能,了解砼澆注后溫度場變化情況,采用兩種測溫:①玻璃溫度計測溫;②熱電偶測溫.熱電偶測溫靈敏度高,屬先進的測溫技術,能準確反映砼內部各處的溫度情況,但測試費用較高。

　　3.1　玻璃溫度計測溫

　　這是一種較為方便簡單的方法,僅能反映砼內部大致溫度,測點布置分深、中、上3層進行,測點編號寫上不同的測量深度(例A點,測溫深度為0·5m、1·5m、2m,則編號為A—0·5、A—1·5、A—2·0).砼需要測溫時,在被測的砼澆筑前埋設 50的鋼管,鋼管必須埋至測點深度.鋼管底部應該封閉,上部用木塞塞緊,管內不允許有水分,管口留在模板的外面.測溫時,將溫度計插入鋼管內,溫度計四周用棉紗裹緊塞嚴管口,或預先將溫度計固定在熱水瓶的軟木蓋中,用軟木水瓶蓋塞緊鋼管口,溫度計在管內停留的時間不少于5min才能讀數,使其數據準確.一般溫度計上的讀數加上0.5—1℃即為砼內部的實際溫度。

　　3.2　熱電偶測溫方法

　　在測試之前,編制一個測溫方案,先確定測溫的位置,合理反映被測物體的全貌.矩形斷面測點布置一般沿中心線呈“L”形.為了使溫度場反映更準確,在對角線方向,單獨設2—3個點,測點按三維向布設,平面測點(縱、橫)與點距離不大于4m,高度方向點與點距離一般以0·5—1m為宜.熱電偶元件要做好逐個校測工作,并用環氧樹脂密封,防止水分侵蝕.熱電偶測溫是用導線與儀表連接,所以,在使用時應做好補償導線,以消除由于溫度變化及外界電磁場導致的導線中的微電流;外電線路同時做電阻配備補償,從而保證結果的可靠性及準確性.

　　3.3　測溫注意事項

　　①測點布置必須合理,能檢查和了解砼內部各測點水化熱變化情況.②監測記錄要齊全準確,砼澆筑后,首先測出砼的澆注溫度,砼終凝后每隔1—2h測值一次,一周后每隔3—4h測值一次,兩周或28d后才能測試完畢.有必要可延長時間.記好原始記錄.繪出砼各斷面內溫度變化曲線.③對于測出的數據要及時分析,對有可能發生溫差過大而引起砼開裂,事先應有防止對策措施。

　　總結：

　　通過對多次大體積砼的施工實踐，大體積砼施工中,砂、石的質量、外加劑的使用、對水泥的品種選擇及使用量的大小、改進砼澆筑工藝方面均為影響因素.關鍵在于如何降低熱強比,提高砼的強度,控制收縮,才能有效。