桥梁大体积砼施工技术

桥梁大体积砼施工技术研究

摘要:随着我国高速公路的兴建,在桥梁施工过程中经常会遇到大体积砼的浇注.如何确保其施工质量是一个非常重要的问题.笔

者就大体积砼在桥梁施工过程中裂缝原因的分析,并提出相应的解决方法以供同行参考,为桥梁大体积砼施工技术的发展提出自己的看法.

关键词:大体积砼;砼浇注;热膨胀;温度场

桥梁是高速公路施工过程中不可缺少的结构物,而在高速公路

桥梁施工过程中常常会遇到大体积砼的施工.如重庆渝-黔高速公

路上的大佛寺大桥,綦江大桥等均使用过大体积砼的施工.那么何

谓大体积砼施工技术?当任何体积的砼,在施工过程中,对由于水泥水化而产生的温差、以及当几何尺寸超过一定的规定条件而发生收缩变形时,采取适当的措施,有效地控制温差或收缩变形的应力而

造成的砼裂缝开展;或把裂缝控制到最小程度.这样的施工技术称

之为大体积砼施工技术.所以大体积砼除了对于结构最小断面和内外温差有一定的要求外,对于平面尺寸也有一定的限制.笔者在近

年来实际工作中就大体积砼在桥梁施工过程中裂缝原因有所体会,由于采取了针对性强的施工技术措施,至今使用单位未发现因温差或收缩而造成砼裂缝的开展.现将我们实施的办法作以下分析介绍.

1大体积砼裂缝的原因分析砼的裂缝从微观上看,是客观存在的,无裂缝是相对的.但在宏观上,裂缝的宽度以0·05mm作为分界线,

裂缝的宽度小于0·05mm的为“无裂缝砼”,即肉眼不可见的裂缝,反之为裂缝砼.笔者仅在宏观上分析大体积砼的裂缝开展,以及防止措施.大体积砼裂缝的原因很多,大致分为初始裂缝和后期外荷载作用下所产生的破坏裂缝两种.后一种裂缝属设计范畴解决的问题,不在本文的讨论范围.本文讨论砼施工中初始裂缝的形成及控制.大体积砼初始裂缝产生的主要原因有以下几点:

1·水泥水化热产生大体积砼的内外温差.水泥在水化过程中要产生热量,在大体积砼中,砼的

导热能力很差,热量聚集在结构内部,加上原材料(砂、石)自身吸收大气中自然温度的热量,形成了较高的温度场,与外部环境气温造成温度差,随之产生温度应力.由于砼的早期强度和弹性模量均很低,当温差超过一定的限值时,砼不能抵抗温度应力的作用,使砼形成裂缝开展.

2·外界气温与约束条件的影响.大体积砼在施工期间,外界气温对砼的内部温度有着重要的影

响.外界气温高,原材料的自身温度高,砼的入模浇注温度就高;当气温下降时,浇注后的砼表面温度急剧下降,但内部温度不能散热,造成与内部砼的温度梯度线增大,这对大体积砼是极为不利的.同时外部约束也不能忽视,当一个物体发生变形时受到其他物体的阻碍,使物体与物体之间产生相互牵制作用,称之为外部约束.砼由于热量的产生,使之形体发生膨胀变形,但由于地基上的粗糙,阻碍着砼的变形,产生约束.砼的顶面是一个自由体,温度的温差、温度

膨胀系数乘积是砼的温度变形值,当变形值超过砼的极限拉伸值时,便出现裂缝.

3·砼的收缩、徐变.众所周知,砼在硬化过程中是收缩、徐变的,造成收缩徐变的因素是很复

杂的,但主要有两点,首先是砼中80%的游离水分要蒸发出来,形成砼的毛细空隙,体积相应发生变形.其次是热膨胀的砼冷却后要

收缩.此外,还有水泥品种、原材料的级差及弹性模量、砼的配合比及养护、施工工艺等因素.

综上所述,造成砼裂缝主要是砼内部温度引起的.砼的温度由两部分组成:

1·砼的入模浇注温度.

2·砼的绝热温升.因此只要控制好这两部分温度,就能控制大体积砼裂缝的产生.所以大体积

砼的宏观裂缝是能够防止的.

2针对措施

为了防止裂缝开展,我们综合几个工程实践,着重从控制温升、减少温度应力、消除约束等方

面、采取一系列措施,但是各个措施又是相互联系、相互制约的.必须结合实际全面考虑来合理采用,才能收到防止裂缝的效果.

1·做好施工技术准备工作.首先要进行大体

积砼的抗裂计算.计算时,必须考虑以下几个方面:

①绝热温升;

②砼的拌和、浇注温度;

③水化热平均温差;

④砼收缩值及收缩当量温差;

⑤砼的应力松驰系数;

⑥最大拉应力.根据计算结果,采取相应措施.

2·尽可能使用水化热较低的水泥.在砼中水泥是热源,把热源控制后,才能控制水化热的升高

和裂缝开展.为此,大体积砼施工中,使用如纯大坝水泥、矿渣水泥、火山灰水泥等低热量水泥,从而减少发热量.

3·解决好砼的入模温度、浇筑温度控制温升.在降低入模温度方面:

①对砂、石要遮阳覆盖,以免阳光暴晒使其自身温度提高,或用高压水冲洗石子,以降低材料温

度;

②用冰屑水搅拌砼;

③缩短砼搅拌的运输距离,减少浇筑前砼的吸热量.

4·掺用适当的外加剂,起到缓凝、增加和易性、节约水泥的作用.一般不掺缓凝型外加剂的砼

初凝时间为2h左右,掺用后可以延长到5-8h,同时节约水泥5%—10%.在设计部门同意的情况

下,可以掺入部分干净冷却的石块,让石块吸收部分砼中的热量,降低绝热温升,降低内部温度梯度.

5·大体积砼施工时对原材料要求极为严格.粗骨材料:含泥量必须低于1%,针片状少,规格

级配好,符合筛分曲线,这样就减少空隙率,减少水泥用量,提高砼的密实性,提高强度.细骨料:

采用中、粗砂,细度模数在2·5以上,含泥量低于2%,以减少砼的干缩.增强抵抗砼的收缩、徐变的能力.

6·进行砼质量控制,采用保温养护确保砼的早期强度,以保证砼的质量,同时调整水泥用量,

节约水泥.

7·改进砼的浇筑工艺,尽量减少砼的塌落度,使用人工浇筑的办法,尽可能不使用泵送砼.因为

泵送砼必须加大塌落度,增加水泥用量,浇筑速度也加快,这对大体积砼施工是极为不利的.在施工中,只要保证浇筑层上下搭接时,下层在初凝之前,尽量放慢砼的浇筑速度,抑制水泥的热释放速度,降低热强比.当先浇筑的砼产生热量时,上部砼仍在浇筑,起到散热、养护作用.

8·减少约束,特别是地基对大体积砼的约束.可在垫层上刷隔离剂,让热膨胀的砼,在垫层上左

右均匀伸展与收缩,但浇筑后的砼在地下部分应及早回填;在地上部分,不能立即脱模,必须在15d以后拆模,使其有充分的温度与湿度,有利于砼强度的增长,防上裂纹发生.

9·大体积砼养护是关键,应根据各种状态、不同施工条件、不