摘要:隨著我國(guó)高速公路的興建,在橋梁施工過程中經(jīng)常會(huì)遇到大體積砼的澆注.如何確保其施工質(zhì)量是一個(gè)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(yīng)的解決方法以供同行參考,為橋梁大體積砼施工技術(shù)的發(fā)展提出自己的看法。

　　關(guān)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(chǎng)

　　引言：橋梁是高速公路施工過程中不可缺少的結(jié)構(gòu)物,而在高速公路橋梁施工過程中常常會(huì)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(shù)?當(dāng)任何體積的砼,在施工過程中,對(duì)由于水泥水化而產(chǎn)生的溫差、以及當(dāng)幾何尺寸超過一定的規(guī)定條件而發(fā)生收縮變形時(shí),采取適當(dāng)?shù)拇胧?有效地控制溫差或收縮變形的應(yīng)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(shù)稱之為大體積砼施工技術(shù).所以大體積砼除了對(duì)于結(jié)構(gòu)最小斷面和內(nèi)外溫差有一定的要求外,對(duì)于平面尺寸也有一定的限制。

　　筆者在近年來(lái)實(shí)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(huì),如土城特大橋大體積砼的施工中,由于采取了針對(duì)性強(qiáng)的施工技術(shù)措施,至今使用單位未發(fā)現(xiàn)因溫差或收縮而造成砼裂縫的開展.現(xiàn)將我們實(shí)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(wú)裂縫是相對(duì)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(wú)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(chǎn)生的破壞裂縫兩種.后一種裂縫屬設(shè)計(jì)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(chǎn)生的主要原因有以下幾點(diǎn):

　　1.1 水泥水化熱產(chǎn)生大體積砼的內(nèi)外溫差.水泥在水化過程中要產(chǎn)生熱量,在大體積砼中,砼的導(dǎo)熱能力很差,熱量聚集在結(jié)構(gòu)內(nèi)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(chǎng),與外部環(huán)境氣溫造成溫度差,隨之產(chǎn)生溫度應(yīng)力.由于砼的早期強(qiáng)度和彈性模量均很低,當(dāng)溫差超過一定的限值時(shí),砼不能抵抗溫度應(yīng)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(duì)砼的內(nèi)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(dāng)氣溫下降時(shí),澆注后的砼表面溫度急劇下降,但內(nèi)部溫度不能散熱,造成與內(nèi)部砼的溫度梯度線增大,這對(duì)大體積砼是極為不利的.同時(shí)外部約束也不能忽視,當(dāng)一個(gè)物體發(fā)生變形時(shí)受到其他物體的阻礙,使物體與物體之間產(chǎn)生相互牽制作用,稱之為外部約束.砼由于熱量的產(chǎn)生,使之形體發(fā)生膨脹變形,但由于地基上的粗糙,阻礙著砼的變形,產(chǎn)生約束.砼的頂面是一個(gè)自由體,溫度的溫差、溫度膨脹系數(shù)乘積是砼的溫度變形值,當(dāng)變形值超過砼的極限拉伸值時(shí),便出現(xiàn)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(fù)雜的,但主要有兩點(diǎn),首先是砼中80%的游離水分要蒸發(fā)出來(lái),形成砼的毛細(xì)空隙,體積相應(yīng)發(fā)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(jí)差及彈性模量、砼的配合比及養(yǎng)護(hù)、施工工藝等因素.綜上所述,造成砼裂縫主要是砼內(nèi)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(chǎn)生.所以大體積砼的宏觀裂縫是能夠防止的。

　　2　針對(duì)大體積砼裂縫措施

　　為了防止裂縫開展,我們綜合幾個(gè)工程實(shí)踐,著重從控制溫升、減少溫度應(yīng)力、消除約束等方面、采取一系列措施,但是各個(gè)措施又是相互聯(lián)系、相互制約的.必須結(jié)合實(shí)際全面考慮來(lái)合理采用,才能收到防止裂縫的效果.

　　2.1做好施工技術(shù)準(zhǔn)備工作.首先要進(jìn)行大體積砼的抗裂計(jì)算.計(jì)算時(shí),必須考慮以下幾個(gè)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(dāng)量溫差;

　　⑤砼的應(yīng)力松馳系數(shù);

　　⑥最大拉應(yīng)力.根據(jù)計(jì)算結(jié)果,采取相應(yīng)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(fā)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(duì)砂、石要遮陽(yáng)覆蓋,以免陽(yáng)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?dāng)嚢桧?

　　③縮短砼攪拌的運(yùn)輸距離,減少澆筑前砼的吸熱量.

　　2.4摻用適當(dāng)?shù)耐饧觿?起到緩凝、增加和易性、節(jié)約水泥的作用.一般不摻緩凝型外加劑的砼初凝時(shí)間為2h左右,摻用后可以延長(zhǎng)到5-8h,同時(shí)節(jié)約水泥5%—10%.在設(shè)計(jì)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(nèi)部溫度梯度。

　　2.5大體積砼施工時(shí)對(duì)原材料要求極為嚴(yán)格.粗骨材料:含泥量必須低于1%,針片狀少,規(guī)格級(jí)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(shí)性,提高強(qiáng)度.細(xì)骨料:采用中、粗砂,細(xì)度模數(shù)在2·5以上,含泥量低于2%,以減少砼的干縮.增強(qiáng)抵抗砼的收縮、徐變的能力。

　　3 測(cè)溫技術(shù)

　　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(chǎng)變化情況,采用兩種測(cè)溫:①玻璃溫度計(jì)測(cè)溫;②熱電偶測(cè)溫.熱電偶測(cè)溫靈敏度高,屬先進(jìn)的測(cè)溫技術(shù),能準(zhǔn)確反映砼內(nèi)部各處的溫度情況,但測(cè)試費(fèi)用較高。

　　3.1　玻璃溫度計(jì)測(cè)溫

　　這是一種較為方便簡(jiǎn)單的方法,僅能反映砼內(nèi)部大致溫度,測(cè)點(diǎn)布置分深、中、上3層進(jìn)行,測(cè)點(diǎn)編號(hào)寫上不同的測(cè)量深度(例A點(diǎn),測(cè)溫深度為0·5m、1·5m、2m,則編號(hào)為A—0·5、A—1·5、A—2·0).砼需要測(cè)溫時(shí),在被測(cè)的砼澆筑前埋設(shè) 50的鋼管,鋼管必須埋至測(cè)點(diǎn)深度.鋼管底部應(yīng)該封閉,上部用木塞塞緊,管內(nèi)不允許有水分,管口留在模板的外面.測(cè)溫時(shí),將溫度計(jì)插入鋼管內(nèi),溫度計(jì)四周用棉紗裹緊塞嚴(yán)管口,或預(yù)先將溫度計(jì)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(jì)在管內(nèi)停留的時(shí)間不少于5min才能讀數(shù),使其數(shù)據(jù)準(zhǔn)確.一般溫度計(jì)上的讀數(shù)加上0.5—1℃即為砼內(nèi)部的實(shí)際溫度。

　　3.2　熱電偶測(cè)溫方法

　　在測(cè)試之前,編制一個(gè)測(cè)溫方案,先確定測(cè)溫的位置,合理反映被測(cè)物體的全貌.矩形斷面測(cè)點(diǎn)布置一般沿中心線呈“L”形.為了使溫度場(chǎng)反映更準(zhǔn)確,在對(duì)角線方向,單獨(dú)設(shè)2—3個(gè)點(diǎn),測(cè)點(diǎn)按三維向布設(shè),平面測(cè)點(diǎn)(縱、橫)與點(diǎn)距離不大于4m,高度方向點(diǎn)與點(diǎn)距離一般以0·5—1m為宜.熱電偶元件要做好逐個(gè)校測(cè)工作,并用環(huán)氧樹脂密封,防止水分侵蝕.熱電偶測(cè)溫是用導(dǎo)線與儀表連接,所以,在使用時(shí)應(yīng)做好補(bǔ)償導(dǎo)線,以消除由于溫度變化及外界電磁場(chǎng)導(dǎo)致的導(dǎo)線中的微電流;外電線路同時(shí)做電阻配備補(bǔ)償,從而保證結(jié)果的可靠性及準(zhǔn)確性.

　　3.3　測(cè)溫注意事項(xiàng)

　　①測(cè)點(diǎn)布置必須合理,能檢查和了解砼內(nèi)部各測(cè)點(diǎn)水化熱變化情況.②監(jiān)測(cè)記錄要齊全準(zhǔn)確,砼澆筑后,首先測(cè)出砼的澆注溫度,砼終凝后每隔1—2h測(cè)值一次,一周后每隔3—4h測(cè)值一次,兩周或28d后才能測(cè)試完畢.有必要可延長(zhǎng)時(shí)間.記好原始記錄.繪出砼各斷面內(nèi)溫度變化曲線.③對(duì)于測(cè)出的數(shù)據(jù)要及時(shí)分析,對(duì)有可能發(fā)生溫差過大而引起砼開裂,事先應(yīng)有防止對(duì)策措施。

　　總結(jié)：

　　通過對(duì)多次大體積砼的施工實(shí)踐，大體積砼施工中,砂、石的質(zhì)量、外加劑的使用、對(duì)水泥的品種選擇及使用量的大小、改進(jìn)砼澆筑工藝方面均為影響因素.關(guān)鍵在于如何降低熱強(qiáng)比,提高砼的強(qiáng)度,控制收縮,才能有效。