桥梁大体积混凝土温度裂缝控制措施探析

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1、桥梁大体积混凝土温度裂缝控制措施探析：桥梁大体积混凝土的温度控制是长期困扰施工的难题，本文在阐述温度裂缝产生原因的基础上，从设计、材料、施工、检查与处理等方面，就大体积混凝土温度裂缝的控制进行探讨，以期降低裂缝的发生，保证工程质量。　　关键词：桥梁工程；大体积混凝土；温度裂缝　　所谓大体积混凝土，《混凝土结构工程施工工艺标准》18.2.1描述如下：最小断面任何一个方向尺寸大于0.8m以上的混凝土结构，其尺寸已大到必须采取相应的技术措施降低其温差，控制温度应力与裂缝开展的混凝土【1】。当前，随着我国工程建设规模的不断扩大，大体积混凝土在桥

2、梁基础、承台、桥墩、主塔、主梁等构件中的应用越来越广泛，大体积混凝土的温度裂缝问题也越来越突出，除影响桥梁的外观质量外，对混凝土结构受力性能、抗渗防水性，钢筋锈蚀性等均产生危害，降低桥梁的使用性，缩短其使用寿命，严重的还会造成桥梁工程失败，因此长期以来，如何有效地控制大体积混凝土的温度裂缝一直是施工技术人员普遍关注的技术问题，笔者就此进行探讨。　　1大体积混凝土温度裂缝原因分析　　大体积混凝土裂缝主要分为结构性裂缝和非结构性裂缝。其中结构性裂缝主要分为荷载引起的裂缝和施工工艺引起的裂缝，非结构性裂缝主要有收缩裂缝、温差裂缝、安定性裂缝等

3、。笔者主要分析温差裂缝，一般情况下，由混凝土内部和外部的温差产生的裂缝统称为温差裂缝。大体积混凝土浇注时内部温度主要由施工温度和混凝土凝结过程中水泥水化热引起的温度升高两部分组成。施工温度与外界环境气温有关，外界温度越高，施工温度也越高，这只是次要因素，由水泥在水化过程中产生大量的热量，是混凝土内部温升的主要因素。由于大体积混凝土截面厚度大，面积大，浇注时结构内部的热量不容易散发，温度不断上升，在浇注初期，由于混凝土的强度和弹性模量很低，对温度变化引起的变形约束不大，一般不会引起温度裂缝。但随着混凝土龄期的增长，其强度和弹性模量不断提高

4、，对混凝土变形的约束也变大，产生较大的温度应力。当混凝土的抗拉强度不足以抵抗时，便产生裂缝。　　2桥梁大体积混凝土温度裂缝的控制计算　　在一般情况下，大体积混凝土的自身约束和外部约束同时存在，因此，大体积混凝土是否产生温度裂缝，取决于混凝土升温膨胀时在自身约束作用下产生的温度应力最大值和降温收缩时在外部约束作用下产生的温度应力最大值之和是否大于混凝土当时的抗拉强度。一般认为，大体积混凝土内部升温膨胀时在自身约束作用下产生的应力为抛物线分布，并与构件几何尺寸有关，其应力最大值可按下式计算【2】：　　=××（1）　　其中，为膨胀系数；EO为

5、期龄7h有效弹性模量；为混凝土泊松比；为龄期7h混凝土中心最高温度与表面温度的差值。　　大体积混凝土外部约束作用下产生的温度应力最大值可按下式计算【2】：　　=KREO（2）　　其中，=TpTr-Tf，Tp为混凝土的浇筑温度，Tr为混凝土温度上升的最大值，Tf为混凝土最终稳定的温度；KR为外部约束系数；EO为有效弹性模量；为膨胀系数。　　通过公式对比可知，在相同条件下，公式(2)计算出的温度应力大于公式(1)计算出的温度应力值。在实际计算过程中用哪个公式，应考虑结构体的所受约束的边界条件。当结构体不受外部约束，其主要的约束应力是由自身约

6、束引起时(如桥梁的主塔等构件)应采用公式(1)，当结构体受到外部约束时(如桥梁的基础、桥墩受到土体的约束)应采用公式(2)。　　3桥梁大体积混凝土温度裂缝控制措施　　3.1设计措施　　为防止桥梁中大体积混凝土的裂缝，须及时组织设计人员和有关专家，根据水泥混凝土设计理论及规范要求，结合当地的环境、位置、地形、沿线工程和水文条件及地方材料的供应情况，进行深入细致地研究和讨论，提出符合实际的设计参数、材料组成等，以设计出合理经济的大体积水泥混凝土配比设计及施工工艺。如选用强度等级低的混凝土充分利用后期强度，利用混凝土的60d或90d后期强度，

7、这样可以减少混凝土中的水泥用量，以降低混凝土浇筑块体的温度升高。设计合理的结构形式，减少工程数量，降低水化热。如可根据悬索桥锚碇受力特点，设计挖空非关键受力部分混凝土体积，利用土方压重方案，减少混凝土结构体积。在设计构造方面还应重视合理配筋对混凝土结构抗裂的有益作用。可采取增配构造钢筋(配筋应尽可能采用小直径、小间距，全截面含筋率控制在0.3％～0.5%之间)、在混凝土表面增设金属扩张X等有效措施，有效地提高混凝土抗裂性能。　　3.2材料措施　　具体措施如下：１）选择合适的水泥并严格控制水泥用量。选择水泥时尽景选择低水化热或中水化热的水

8、泥，同时水泥细度不要过大，避免使用高强或早强水泥。同时，在满足强度的要求下，应尽量降低水泥用量，通常有多种方法可以达到这种目的，如采用后期强度作为设计强度、选用级配良好的骨料、掺入混合料和减水剂等。２）优化