大体积混凝土温控防裂措施在道桥工程中的应用

熊良贵

(贵州省交通规划勘察设计研究院股份有限公司，贵州 贵阳 550000)

1 大体积混凝土温控防裂分析

1.1 温控防裂原理

在大体积混凝土施工过程中，容易产生温度裂缝，所以需要采取温控防裂措施，保证工程施工质量。分析温度裂缝产生原因可以发现，大体积混凝土施工具有用料多的特点，施工初期将释放大量水化热。而混凝土体积大且厚实，将给热量散发带来困难，造成混凝土内外温差过大。在整体一次浇筑成型的大体积混凝土结构中，混凝土内部温度场将呈曲线分布，表层温度与外界环境相接近，内部受水泥水化热作用的影响，温度持续升高。在外界温度急剧变化的情况下，内外温差持续加大，将导致混凝土结构出现干缩、徐变等现象，从而产生温度应力。在浇筑早期，受模板和老旧混凝土面的约束，混凝土表层将产生拉应力。

1.2 温控防裂措施

结合温控防裂原理，实际在工程建设中，可以从混凝土入仓、浇筑、振捣等工序着手采取系列温控防裂措施，使结构温度应力得到减少，达到预防裂缝产生的目标。

在养护阶段，需要做好表层隔热，通过覆盖草袋等措施防治表面失水过多。在模板拆除后，需要及时洒水养护，使表层混凝土保持湿润，以免因内外温差过大出现裂缝。

2 大体积混凝土温控防裂措施在道桥工程中的应用

2.1 工程概况

某工程采用C40混凝土进行桥梁施工，桥梁为U形台身，使用的混凝土数量达881 m3，属于大体积混凝土。施工期间采用分离式承台进行辅助，在基坑开挖后进行混凝土分层浇筑，每次浇筑高为3.5 m。考虑到施工期间工程所处地区早晚温差较大，因此需要预防温度裂缝的产生。

2.2 温控防裂措施应用

(1)配比设计

在混凝土配比设计上，采用了双掺技术，加入超30%的粉煤灰和添加剂降低混凝土绝热温升效果，使水泥的水化热程度得到减缓。在设计的配比中，水泥为275 kg，粉煤灰为82 kg，矿粉渣为63 kg，天然中粗砂为0.53 m3，碎石为0.83 m3，水为0.19 m3，外加剂为3.81 kg。粉煤灰的烧失量不超过8%，需水量比低于100%。同时，采用粒径大的骨料对传统粒径小的骨料进行替代，最大粒径达40 mm，以便使砂率得到减少，为混凝土施工质量提供保障。

(2)冷却管布置

在混凝土浇筑前，通过科学测算水泥水化热值可以发现，台身大体积混凝土内外温差容易超限，所以需要采取措施降低内部水化热升降速度。具体来讲，需要在台身位置完成冷却管的布置，管的外径达50 mm，管壁厚2 mm。实际在冷却管安装时，需要采用焊接方式进行弯头位置处理，保证管道焊接牢靠。在台身位置，共完成三层冷却管布置，各层完成独立进水口和出水口的设置，采用阀门进行水流量控制。使用钢筋对冷却管进行架设，并利用铁丝进行钢筋架绑扎，能够使冷却管牢固安装，避免在混凝土浇筑期间发生位置变化。完成管道安装后，需要开展泌水试验，确认冷却管无漏水或渗水问题，保证管道无堵塞情况。

(3)施工控制

在混凝土拌制期间，需要将水泥入罐温度控制在60 ℃以下，确保水泥有足够时间降温。在浇筑施工方面，采用“水平分层、逐层到顶”的技术，将短向当成是浇筑面，加强各层厚度控制，保证水泥水化热时间被有效延长，同时提高混凝土降温速度，实现收缩和裂缝的控制。在混凝土初凝前，需要完成上一层混凝土浇筑，保证布料的均衡性。在浇筑过程中，由于混凝土温度会随着时间增加而升高，因此还应尽量加快速度。在各层浇筑之间，需要采用二次振捣工艺，振捣时间在2～3 h范围内，将振捣棒插入到下层5～15 cm位置，保证混凝土内外密实。浇筑过程中，需要加强入模温度控制，应在13～30 ℃之间，夏季施工需要加入适量冰水，使拌合温度得到降低。施工现场需要完成彩条布棚的搭设，防止混凝土受到阳光直晒。由于工程大体积混凝土中完成了钢筋的密集布设，所以需要泵送混凝土，利用振捣棒进行振捣施工。在浇筑完成后，需要实现表面提浆处理，避免钢筋下部出现大量水分，以免上部混凝土产生细小裂缝。在初凝和终凝之间，需要完成二次抹面，避免混凝土表面收缩。

(4)温度监测

在混凝土温度监测上，可以完成温控元件的布设，在桥梁台身位置进行大气温度的测量。针对混凝土内部位置，需要完成53 Ω铜热电偶设置，利用数字显示仪进行温度准确测量。在混凝土入模后，可以利用温度计对表面温度进行测量。在测区温控元件布置上，结合工程实际情况可以划分为三个区域，在各区的上、下部位距离混凝土表面50 mm位置进行测温，在φ10的钢筋上、中、下部进行测温元件绑扎。从测温仪中引出接头，分别进行各测区的搭接，能够实现各测区温度的全面监测。根据温度监测结果，在内部温升过快的情况下可以在冷却管中通入冷水，从而使混凝土内外温差有所减小，避免温度裂缝的产生。

(5)养护管理

在混凝土拆模前，考虑到大体积混凝土拆模时间较长，为避免结构内外温差过大，还要将温差控制在25 ℃以内。根据监测得到的数值，如果温差过大还应利用土工布对混凝土表面进行覆盖，并在外层覆盖塑料布，对混凝土进行洒水养生，保证混凝土表面始终湿润。在混凝土初凝后，可以利用冷却管中排出的温水对表面进行蓄水养护，蓄水深度应达到10 cm左右。经过至少21 d的养护后，应确认混凝土强度是否达到要求。未能达到要求，不能进行拆模处理，同时避免进行上层结构模板和支撑设施的安装，以免结构裂缝的产生。

3 结 论

综上所述，在道桥工程施工建设的过程中进行大体积混凝土施工，还要预防温度裂缝的产生，以便使工程质量得到保证。在实践工作中，还应从配比设计、施工控制等各方面采取措施，通过布置冷却管和温控元件加强结构内外温差控制，从而有效消除结构温度应力，最终达成温控防裂的目标。