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摘要:在橋梁工程項目施工中,若工程技術水平較低,很容易造成結構裂縫。為了有效提升大體積混凝土的抗裂縫能力,以實際橋梁工程為背景,主要從配合比設計、溫度控制等方面分析了大體積混凝土的施工質量控制措施,從構造設計的角度詳細探討了針對大體積混凝土的防裂措施,并在此基礎上提出可行的抗裂縫施工技術。經實踐證明:該施工技術提高了橋梁的耐用性。
關鍵詞:橋梁工程;大體積混凝土;裂縫
1工程概況
本文所探討的工程項目為江門—廣州的高速路段,該段總長為4965.46m,對應的起訖樁號范圍為K27+573.240~K32+538.700。由于該段公路跨域了大量的水域,因此沿線架設了多座高架橋。在進行橋梁大體積混凝土施工時,受結構本身以及現場環境的影響極容易引發裂縫現象。
2大體積混凝土施工產生裂縫的原因
2.1水泥的水化熱
對于完成澆筑作業的部分而言,會產生明顯的水化熱現象,并不斷滲透至混凝土內部。由于結構內部的封閉性較強,因此熱量難以及時散發,從而致使混凝土內部溫度在短時間內迅速上升,此時混凝土便會表現出明顯的收縮或膨脹現象。在混凝土澆筑初期,其散熱水平相對有限,結構的強度有限,無法對溫度形成有效的約束作用;伴隨著施工的進行,混凝土強度持續增大,此時結構內部的約束作用越來越明顯,由此形成較大的拉伸應力,以極限抗拉強度為參考,若超過該值則會引發溫度裂縫現象[1]。
2.2約束條件
在混凝土內部結構中,在水泥的影響下會產生大量的熱量并難以在短時間內將其發散出去。相較之下,混凝土表面的散熱性明顯良好,此時表面溫度將會降低,混凝土內外會形成明顯的溫差現象。由于結構表面具有較強的約束力,混凝土在持續膨脹的過程中會形成一定強度的拉應力;參考混凝土的極限抗拉強度,若超過該值則會形成貫穿性裂縫。
2.3環境溫度變化
在進行混凝土施工時,伴隨著外界溫度的變化,對應的混凝土冷卻速度將隨之改變。具體來說,若現場溫度急劇上升,此時將會增加內外溫差,由此形成更強的溫度應力。
3大體積混凝土施工技術
3.1混凝土配比
在橋梁工程施工過程中,技術人員為了最大限度避免溫縮裂縫,會做好每一環節的施工準備工作,尤其是比較注重混凝土配合比設計方案,例如一般會使用一些低熱的礦渣硅酸鹽水泥,該類水泥同普通的硅酸鹽水泥相比,水化熱更低。另外在進行粗骨料配合過程中應當選用一些級配高的碎石,并控制含泥量在1%以下。而對于細骨料則可以使用天然砂,但也應當對其含泥量進行嚴格控制。在進行混凝土攪拌過程中,可以適當加入一些粉煤灰等,減少混凝土中水泥使用量,使水化熱溫度峰值出現時間延后。整體來說,混凝土配合比設計不僅應當滿足強度要求,同時還應當將單位混凝土水泥用量控制在既定的范圍之內。
3.2混凝土澆筑
分層澆筑是大體積混凝土澆筑施工方式的首選,在進行澆筑施工過程中,必須依照設計厚度、長度以及寬度等完成分層澆筑施工。在澆筑過程中應當注意各層澆筑時間的銜接,保證下一層澆筑深入到前層的5cm以上,以快插慢拔的振搗方式進行振搗作業,且每一點的振搗時間應當維持在20~30s范圍內,直至混凝土表面下沉不明顯,無氣泡冒出。
3.3混凝土后期養護
待大體積混凝土澆筑作業完成后,施工人員還應當注意其表面溫度和濕度變化,以滿足混凝土硬化要求。因此必須制定混凝土養護計劃。通常情況下,澆筑完成12h后,養護作業就必須開始執行,例如可以通過蓄水覆蓋的方法進行養護,控制表面溫度和濕度在要求范圍內。具體的養護作業持續時間應當結合施工具體情況來確定,原則上是不少于7d。
4大體積混凝土抗裂縫施工措施
4.1大體積混凝土配合比設計
(1)原材料選用。水化熱以及混凝土溫升情況均與水泥用量有關,本工程中低熱礦渣硅酸鹽水泥便是良好的材料,此外水泥的用量也應得到合理的控制。若工程具備泵送條件,此時可以選用粗骨料,從而緩解混凝土收縮變形現象。使用適量的摻和料,引入粉煤灰技術,此時可以顯著減少對水泥的需求量并具有降低水化熱的效果,混凝土的后期強度得到了充分的保障,對應的溫升峰值時間明顯向后推移。(2)混凝土結構。展開應力分析,尋找其中的應力集中區域,對其采取針對性措施,由此緩解應力集中現象;此外,基于提升混凝土抗裂水平的目的,應嚴格挑選施工材料,此處以膨脹混凝土為宜[2]。
4.2溫控措施及施工現場控制
(1)溫度預測分析。應對方案進行全面的分析,具體包括混凝土配比、現場氣候條件以及后期養護方案等,在此基礎上基于計算機仿真技術可以獲得溫度的實時變化情況。同時明確混凝土齡期,以此為基礎可以制定出合適的溫控方案,從而確保施工期間混凝土不出現溫度裂縫。(2)混凝土澆筑方案。本工程中選用了延緩溫差梯度的方法,在正式澆筑施工前需要制定明確的澆筑次序,并計算出準確的澆筑厚度、寬度以及長度等參數。應確保混凝土入模溫度處于合理范圍內,同時需要持續進行振搗,但也應控制好振搗時間,以事先制定的振搗方案為基準進行作業,不可出現隨意改變移動距離以及插入深度的現象,否則將會對振搗密實度造成嚴重影響。施工過程中各小組需要形成高效的聯絡機制,高效的溝通是施工得以順利進行的基礎,同時人員之間的銜接也可以避免冷縫現象。當結束澆筑施工后,若混凝土的表面厚度偏大,此時需要使用水泥漿對其進行處理,通常來說,在澆筑結束的3~4h內需要使用長木刮尺對表面進行刮平處理,在混凝土初凝前需要使用鐵滾筒對表面進行2次碾壓,此后隨即用木抹子進行搓平,避免表面出現龜裂。完成上述操作后,需要立即采取保溫措施。(3)混凝土溫度監測。無論是混凝土內部還是外部均需要設置溫測點,從而實時監測保溫材料以及養護環節的溫度情況,監測數據需要實時傳至終端以便對數據進行分析,而后根據分析結果適時優化溫控方案,提升混凝土的抗裂縫性能。(4)溫度應力檢測。可以在部分混凝土結構中預埋高穩定性的應變計,基于此儀器可以對其內部溫度應力進行實時監測,在布置過程中應講求水平方向布置原則。(5)通水冷卻。在薄壁鋼管的作用下,可以埋設適量的冷卻水管。應當注意的是,需要事先對冷卻水管進行試水,確保管道不存在漏水以及阻塞現象。以溫度監測數據為基準,合理調節冷卻水管的水體流量。
4.3混凝土裂縫的處理方法
盡管采取了有效的措施,但混凝土依然不可避免地會出現一些裂縫,此時需要對其進行進一步處理,由此確保大體積混凝土能夠達到使用標準,具體可采取的方式如下。(1)精選灌漿法。現行的方式主要有兩種,即純壓式及循環式。若采用前者,其對設備的要求相對較低,在施工時具有明顯的簡便性,但漿液的流動性受到了抑制,因此容易形成沉淀;若采用后者,則可以有效避免水泥沉淀現象。(2)表面修補法。此方法被廣泛運用于表面裂縫處理中,具體以涂覆法為宜,通過均勻涂抹環氧膠泥的方式可以起到面層優化作用。對于大裂縫而言,還需要進行一道水泥砂漿施工。
5結語
綜上所述,在橋梁工程中,大體積混凝土施工至關重要。從力學角度考慮,它具有承上啟下的作用,可以將墩柱上部的各種力引導至樁基礎。但受結構自身以及施工環境的影響,大體積混凝土時常會出現裂縫,本文通過技術層面的探討提出了可行的解決方法,從而全面提升了大體積混凝土的抗裂縫能力。
參考文獻:
[1]宋振江.道路橋梁施工大體積混凝土裂縫成因及防治對策[J].交通世界,2018(1/2/3):170-171.
[2]杜海峰.橋梁工程大體積混凝土裂縫施工控制[J].工程與建設,2010(2):261-263.
作者:崔廣 單位:中交二公局第五工程有限公司