摘要：橋梁工程施工中，大體積混凝土的水化熱問題對其質(zhì)量有著顯著的影響，因此，對該問題及控制技術(shù)所進(jìn)行研究具有非凡的意義以及實際價值。本文以大體積混凝土的定義及特點作為出發(fā)點，探討了橋梁施工中大體積混凝土溫度裂縫的成因，對橋梁大體積混凝土水的化熱控制技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)的分析。以期為類似的工程實踐提供參考與借鑒

　　關(guān)鍵詞：路橋工程論文發(fā)表,核心期刊論文發(fā)表,橋梁工程,大體積混凝土,水化熱,控制技術(shù)

　　在進(jìn)行橋梁的大體積混凝土施工時，水泥的水化熱會使混凝土的溫度升高，而外界溫度一般較低，從而導(dǎo)致混凝土的內(nèi)外溫差過大，在混凝土的表面產(chǎn)生較大溫度應(yīng)力，因此形成表面裂縫且往往會發(fā)展成為貫穿性的裂縫。裂縫定會對結(jié)構(gòu)的整體性造成破壞，甚至直接導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的質(zhì)量及安全問題。因此，橋梁施工中，大體積混凝土的水化熱控制具備極其重要的理論意義與實際價值。

　　1 大體積混凝土的定義及特點

　　1.1 大體積混凝土的定義

　　目前尚沒有關(guān)于大體積混凝土的明確定義：根據(jù)《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》(JTJ041—2000)，最小邊的尺寸介于1—3m，須進(jìn)行現(xiàn)場澆注，同時采取合理措施來避免水化熱導(dǎo)致的溫差大于25℃的混凝土統(tǒng)稱大體積混凝土;依照《普通混凝土配合比設(shè)計規(guī)程》(JGJ55—2000)，將混凝土結(jié)構(gòu)物的最小尺寸不小于lm，或可能會由于水泥的水化熱導(dǎo)致混凝土內(nèi)外溫差過大進(jìn)而造成裂縫的混凝土定義為大體積混凝土。可見，不能單純的按照斷面的尺寸來判定是否屬于大體積混凝土，以避免不必要的損失和浪費(fèi)，必須對斷面尺寸、氣溫、水泥以及結(jié)構(gòu)本身等因素進(jìn)行綜合考慮。目前，在工業(yè)及民用的建筑結(jié)構(gòu)中，一般的現(xiàn)澆連續(xù)墻式結(jié)構(gòu)、地下的構(gòu)筑物以及設(shè)備的基礎(chǔ)等容易由溫度應(yīng)力導(dǎo)致裂縫的結(jié)構(gòu)，通稱作大體積混凝土結(jié)構(gòu)。

　　1.2大體積混凝土的特點

　　1、混凝土屬于脆性材料，其抗拉強(qiáng)度僅為抗壓強(qiáng)度的十分之一左右，拉伸變形的能力也較小：短期加載時其極限拉伸變形僅有(0.6—1.0)×10-4，約為降低6—10℃的溫度變形;長期加載時其極限拉伸變形也僅有(1.2—2.0)×10-4。

　　2、對于大體積的混凝土結(jié)構(gòu)而言，其斷面尺寸較大，完成混凝土的澆筑后，由于水泥產(chǎn)生水化熱，造成結(jié)構(gòu)內(nèi)部溫度的急劇上升，此時混凝土的彈性模量極小，徐變頗大，升溫所引起的壓應(yīng)力尚且較小;然而，隨著日后混凝土溫度的降低，彈性模量增加，徐變較小，在約束條件一定的情況下將產(chǎn)生很大的拉應(yīng)力。

　　3、通常情況下，橋梁大體積混凝土須暴露于室外環(huán)境，其表面直接與水或空氣接觸，隨著一年四季水溫與氣溫的交替變化，大體積混凝土的結(jié)構(gòu)內(nèi)部會產(chǎn)生很大的拉應(yīng)力。

　　4、一般情況下，大體積混凝土的結(jié)構(gòu)只在表面或孔洞附近配置少量的鋼筋，甚至不進(jìn)行配筋。相對于結(jié)構(gòu)巨大的斷面尺寸而言，其含鋼率非常低。普通鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的拉應(yīng)力主要是由鋼筋承擔(dān)的，混凝土只須承受壓應(yīng)力即可。然而，在大體積混凝土的結(jié)構(gòu)內(nèi)，由于并未配置鋼筋，一旦出現(xiàn)拉應(yīng)力，則必須依靠混凝土自身來承受。

　　2大體積混凝土溫度裂縫的成因

　　大體積混凝土產(chǎn)生裂縫的主要是由于混凝土的內(nèi)外溫度差較大所致。根據(jù)裂縫深度的不同，大體積混凝土所出現(xiàn)的裂縫通常可分為：表面裂縫、深層裂縫及貫穿裂縫三種。對于混凝土結(jié)構(gòu)而言，有裂縫是絕對的，無裂縫則是相對的，所謂結(jié)構(gòu)抗裂，僅僅是要將裂縫控制在一定范圍內(nèi)而已。根據(jù)我國《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》(GB50010—2002) 的明確規(guī)定，混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的最大寬度為：一類環(huán)境(室內(nèi)的正常環(huán)境)中為0.3mm;二、三類環(huán)境中為0.2mm。

　　雖然干縮可能會引起混凝土的裂縫，然而大體積混凝土的內(nèi)部濕度變化不大，且濕度變化局限于表面很淺的范圍內(nèi)，只須加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)，很容易避免由干縮導(dǎo)致的裂縫。

　　在大體積的混凝土結(jié)構(gòu)中，溫度的變化不僅能夠?qū)е铝芽p，還可能會嚴(yán)重影響結(jié)構(gòu)的應(yīng)力狀態(tài)。在數(shù)值上，溫度應(yīng)力甚至有超過其它外荷載所引起應(yīng)力總和的可能性。溫度應(yīng)力與氣候條件、結(jié)構(gòu)形式、施工過程及材料特性等諸多因素的關(guān)系十分密切。溫度應(yīng)力的變化極其復(fù)雜，其應(yīng)力分析比水壓力、自重及其它外荷載的應(yīng)力分析復(fù)雜得多。因此，對溫度應(yīng)力的分析，以及對溫度控制與防止裂縫措施的研究，是大體積混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計及施工中非常重要的課題。

　　3 橋梁大體積混凝土的水化熱控制方法研究

　　3.1 合理設(shè)計原料配比，適當(dāng)添加膨脹劑

　　混凝土水化熱過大的最重要原因為混凝土內(nèi)部的材料配比不合理。據(jù)研究表明，混凝土所產(chǎn)生熱量的最主要來源是水泥，因此，在保證混凝土滿足整體強(qiáng)度要求的前提下，盡可能降低水泥含量，這樣能夠有效降低因水化熱導(dǎo)致的混凝土溫度升高。實驗證明：每增減10kg的水泥，其水化熱將使得混凝土溫度升降1℃，此外，混凝土的后期強(qiáng)度對于水泥的含量變化并不敏感。由此可見，降低混凝土中的水泥含量是非常可行且有效的。另外，為了更好的控制水化熱，還應(yīng)盡量選用粒徑較大且級配良好的粗細(xì)骨料，嚴(yán)格控制砂石的含泥量，在澆筑混凝土?xí)r摻加適量粉煤灰，并且選用摻合料或添加緩凝劑、減水劑，以改善混凝土的和易性，降低其水灰比，從而充分減少發(fā)生水花放音的混凝土材料的表面積，加快水分的蒸發(fā)。同時，在進(jìn)行混凝土的拌和時，可摻入適量微膨脹劑或膨脹水泥，使混凝土進(jìn)行補(bǔ)償收縮，以平衡溫度升高而引起的溫度應(yīng)力。

　　3.2 加裝循環(huán)冷卻水管降低水化熱

　　在橋梁工程中，為控制大體積混凝土的水化熱常采用循環(huán)冷卻水管技術(shù)，該技術(shù)從施工工藝到散熱原理均相對簡單，經(jīng)實踐證明，該技術(shù)可以很好的控制大體積混凝土的水化熱問題。首先，該技術(shù)的工作原理為：在大體積混凝土內(nèi)部，鋪設(shè)一系列混換的冷卻水管，利用冷水循環(huán)流動將混凝土內(nèi)部多余的熱量帶走;其次，在鋪設(shè)過程中，可以根據(jù)混凝土體積的不同選擇一根或數(shù)根循環(huán)水管，按照從上到下、從高到低的順序注水，使水能夠由上而下的產(chǎn)生作用;再次，在水循環(huán)時，應(yīng)防止冷卻水的循環(huán)過快，這樣將阻礙熱量被及時的帶走，為此每隔一段時間應(yīng)間歇水循環(huán)，以確保大體積的混凝土內(nèi)部不會過快降溫，從而保護(hù)混凝土結(jié)構(gòu)。利用冷卻循環(huán)水管來控制水化熱的措施具有較強(qiáng)的技術(shù)性，實際操作中需要結(jié)合實際情況選擇合理的工藝。

　　3.3 澆筑措施

　　混凝土的澆筑量越大，水泥的水化熱導(dǎo)致的溫升值越高，據(jù)此特點，在澆筑時可以采取如下措施：

　　1)將混凝土的初凝時間嚴(yán)格控制在12h以上，以免混凝土的內(nèi)部由于產(chǎn)生水化熱過快而導(dǎo)致溫度裂縫;2)分層進(jìn)行混凝土的澆筑，控制層厚在50cm左右，以此間接的增加散熱面積，從而避免溫度的積聚;3)進(jìn)行混凝土的二次收漿時，可有效的防止混凝土表面的龜裂。

　　3.4 混凝土后期的水化保養(yǎng)

　　完成混凝土的澆筑后，必須合理的加以保養(yǎng)。在混凝土的保養(yǎng)過程中，可以采取一定的措施來加快混凝土內(nèi)部溫度的降低，這能夠明顯降低水化熱對混凝土后期養(yǎng)護(hù)的危害。作為非常有效的一種措施，混凝土水化保養(yǎng)主要是向澆筑王城并成型的混凝土噴水，以此來降低水化熱。首先，定期的進(jìn)行噴水，通過水分的蒸發(fā)直接帶走大量的水化熱，由于水能夠通過混凝土的毛細(xì)空隙進(jìn)入到其內(nèi)部，因此其內(nèi)部的熱量非常容易被帶走;其次，進(jìn)行混凝土的澆筑時，其中的某些成分無法與水完全反應(yīng)，投入使用后，這些成分便會與所處環(huán)境中的水繼續(xù)反應(yīng)，造成二次水化熱的產(chǎn)生，通過保養(yǎng)時期的水化反應(yīng)，能夠提前二次水化熱的產(chǎn)生，增強(qiáng)混凝土抗壓的能力。總而言之，混凝土的后期水化養(yǎng)護(hù)不僅能使?jié)仓�混凝土�(xí)r產(chǎn)生的水化熱減少，還能有效的增強(qiáng)混凝土的抗壓能力，因而在實際工程上得到了廣泛應(yīng)用。

　　4 結(jié)語

　　近年來，隨著橋梁建設(shè)規(guī)模日益增大，大體積混凝土的水化熱控制問題已在橋梁工程界得到了高度的重視。在施工過程中，必須采取有效的措施，控制大體積混凝土的水化熱問題，從而確保整個橋梁工程的施工質(zhì)量及安全性能。

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