浅析桥梁工程大体积混凝土水化热控制施工技术的应用

张海雄

摘 要：在建筑行业日益发展的今天，随着施工企业在各类工程建设方面投入技术、施工材料和设备等方面的应用广泛，施工过程中对大体积混凝土的应用程度和要求也越来越高。单从桥梁工程建设来看，由于大体积混凝土应用的施工加速，更有利于结构强度的提升，因此大体积混凝土在桥梁工程中的应用范围更加广泛。本次研究主要对大体积混凝土施工中的水化热进行分析，对如何控制水化热进行对策探讨。

关键词：桥梁工程；大体积混凝土；水化热控制；应用分析

1 引言

在工程技术不断发展下，混凝土施工速度逐渐加快，结构尺寸也逐渐扩大，由此产生了大体积混凝土。根据建筑工程实际应用可知，大体积混凝土具有一定的连续性与耐久性，从而在工程建设方面得到了广泛的应用。从大体积混凝土结构应用现状来看，在应用过程中会产生很大的水化热量，而混凝土结构并不能将所有的热量迅速消除掉，因此混凝土内部容易积存温度应力。若温度应力超过了大体积混凝土抗拉强度能够承受的极限，就会产生混凝土裂缝，从而对混凝土结构造成很大的影响。因此，在实际工程应用中，需要加强大体积混凝土水化热的控制力度，确保工程整体结构的稳定性。

2 分析大体积混凝土施工中水化热

从大体积混凝土施工中水化热产生因素来看，一般在利用硅酸盐水泥与水搅拌之后，就会产生一些水化反应，从而产生一些热量，比如铝酸三钙水化、硅酸三钙水化、铁相固溶体水化等。这些放热反应产生的热量大小容易受到水泥中矿物成分比例和水泥细度的影响，从而对大体积混凝土结构产生不同程度的影响。从大体积混凝土在建筑工程中的相关应用调查发现，水泥产生的水化放热量一般集中在混凝土施工后的三天到一周之内，后期产生的水化热量会随时效逐渐降低或减弱。对大体积混凝土结构进行分析，当水化热出现之后，混凝土内部就会产生积热升温。而混凝土的导热性能较低，当混凝土内部聚集的热量逐渐增多时，混凝土结构本身能够起到的热消除作用甚微。此时，需要通过人工降温等辅助措施进行热消除处理，从而对混凝土结构的内外温差进行调控，以降低大体积混凝土裂缝出现的概率[1]。

在桥梁工程建设中，大体积混凝土结构在应用过程中一般都会采用预留冷却管路的方法，并在预留孔洞位置配置少量的加强钢筋，详见图一。由于设计本身对大体积混凝土本身的配筋率较低，所以当大体积混凝土因为水化热而出现拉应力时，利用混凝土本身的抗拉能力来承受就显不足。

从大体积混凝土结构尺寸来看，其结构尺寸一般都会超过一米。当混凝土浇筑作业完成之后，水泥水化热就会导致混凝土内部结构的温度急剧提升。大体积混凝土结构表面和外界之间的接触面积相对较大，其散热能力相对较好。

大体积混凝土结构内部在散热过程中，容易受到一些因素的限制而导致混凝土内部的温度应力变大，进而加大大体积混凝土裂缝发生的概率。与水工大体积混凝土和建筑大体积混凝土不同的是桥梁工程中的大体积混凝土本身的结构尺寸变化情况较多，从而导致桥梁工程中的大体积混凝土本身的结构十分复杂。因此，在进行桥梁工程大体积混凝土施工时，需要从混凝土结构的整体性能、强度和稳定性能等方面来确保预期的的功能、性能目标等工程建设标准。

从大体积混凝土在桥梁工程中的施工应用来看，结合混凝土本身的材料、混凝土施工后的温度控制、混凝土养护等都将对桥梁工程中的大体积混凝土内部结构的稳定性造成不同程度的影响。随着当前桥梁工程发展和建设项目逐渐增多，大体积混凝土在桥梁工程中的应用范围越来越多，因此，桥梁工程建设对大体积混凝土的要求也越来越高，更需从混凝土结构本身材料应用、施工的温度控制、降温处理和养护等方面来解决大体积混凝土水化热的问题。

3 探讨控制水化热对策

从上述分析中可以看出，水化热是大体积混凝土施工过程中常见的一种现象，容易对混凝土内部结构的稳定性造成影响。下面从大体积混凝土的配合比、温差控制、浇筑施工等方面对如何控制水化热进行分析。

3.1 配比应用

由于大体积混凝土的水化热主要都是由于水泥的水化反应产生的，大体积混凝土在实际施工过程中，容易出现水泥材料的选择不合理导致水化热产生的热量过多，从而对混凝土内部稳定造成影响。从水泥种类来看，不同的水泥产生的水化热也不同。若水泥中的硅酸三钙或者铝酸三钙的比例较多，其水化热程度也会相应上升。因此，在进行水泥材料选择时，应该选择一些水化热程度较低的复合材料进行混凝土配比，避免选择硅酸盐水泥等水化热性能高的材料，比如可以选择普通硅酸盐水泥或者矿渣水泥。

应用水泥的水化反应决定大体积混凝土的水化热这一原理，在进行大体积混凝土配比时，不仅需要对水泥混凝土的结构强度进行考虑，还要对水泥的用量进行控制。在实际水泥混凝土配比时，应该尽量减少水泥的用量，从而降低水热化的源泉产生，确保大幅降低大体积混凝土本身的水化热，以达到大体积混凝土内部结构的稳定。同样，在进行大体积混凝土配比时，可以利用外掺剂使水泥的水化热程度得到良性控制，其中比较常用的外掺剂有膨胀剂、减水剂和缓凝剂。将膨胀剂应用大体积混凝土配比中，能够使混凝土的内部产生内压应力，能对温差产生的收缩应力起到一定的抑制作用，从而达到降低混凝土裂缝概率的目的。

通过在大体积混凝土配比中掺入一定比例的减水剂应用，能够产生一定的增塑作用与减水作用，这种外掺剂也能够对水泥水化热起到一定的控制作用。缓凝剂在水泥混凝土的水化作用中也能够起到一定的抑制作用，使混凝土放热速率得到延迟，从而对混凝土内部结构的稳定产生积极作用[2]。

3.2 温差控制

在进行大体积混凝土内外温差控制方面，施工人员可以利用蓄热保温技术或者冷却水降温方式进行。其中，蓄热保温技术主要是在大体积混凝土表面设置覆盖保温层，对混凝土表面的温度进行控制，从而使混凝土内外温差控制在合理的范围之内。通常在桥梁工程大体积混凝土表面进行蓄热保温控制方面，可以选择塑料布或者草袋进行保温处理，控制混凝土结构表面温差。冷却水降温方式主要是利用冷却水进行循环降温处理，从而对混凝土的温差进行控制。对这两种控制方式进行分析可知，这两种方式都是对大体积混凝土内外温度进行改变，从而使混凝土温差控制在一定范围内，详见表一。对这两种温差控制方式的可行性进行分析，其中冷却水降温法的施工方式相对简单，施工速度相对较快。而且冷却水降温法多采用冷却管进行操作，其本身具有一定的经济性，其在桥梁工程建设中的应用比例相对较高。根据相关工程案例分析，此类蓄热保温法的温差控制方式产生的降温效果也比较良好。这种温差控制方式需要相关施工人员在进行大体积混凝土配比时，选择水热化程度较低的矿渣水泥。在进行配比时，需要选择骨料级配良好的材料，而且配比时需要引用一些减水剂或者粉煤灰进行水化热控制。由此可见，虽然蓄热保温法的温差控制效果具有一定的优势，但需要消耗的施工成本相对较高[3]。

3.3 浇筑施工

当前建筑企业在进行桥梁工程的大体积混凝土施工时，一般都会采用分块浇筑或者分层浇筑的方式进行施工，即采用薄层浇筑技术对大体积混凝土进行逐层浇筑。这种施工方式能够加快混凝土内部散发热量的效率，从而对大体积混凝土水化反应时产生的热量进行控制。在进行分块浇筑作业时，可以选择后浇带方式进行各分块之间的连接。因为桥梁工程施工中，大体积混凝土本身的结构十分复杂，体积较大，所以在进行分层浇筑作业时，多采用斜面分层浇筑技术进行施工。在浇筑过程中，施工人员应该适当的利用振捣器进行振捣处理，使侧模和浇筑层面之间的距离控制在五厘米到十厘米之内。当混凝土表面已经平整、密实，且没有气泡产生时，则可以停止施工。在进行大体积混凝土养护作业时，应该对混凝土进行保湿或者保温处理，从而使大体积混凝土表面散失的热量得到控制，以降低混凝土裂缝的概率。

4 结束语

综上可知，桥梁工程施工中，大体积混凝土会在水化热作用下产生大量的热量，从而对混凝土内部结构的稳定性造成影响。在桥梁工程工程量不断扩大的当下，大体积混凝土的应用范围会越来越多。只有从大体积混凝土的配合比、温差控制、浇筑施工等方面入手，才能真正有效控制大体积混凝土的水化热。因此，加强对大体积混凝土水化热的控制应用是很有必要的，相關建筑企业应该引起重视。

参考文献：

[1] 陈辉.桥梁大体积混凝土水化热控制技术研究及实践分析[J].交通标准化.2012（8）.

[2] 穆江山.公路桥梁大体积混凝土温度、裂缝控制要领[J].黑龙江交通科技，2015（11）.

[3] 李昂.冯琦.港口工程施工中大体积混凝土裂缝预防控制[J].四川水泥.2016（5）.