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1、第三届全国公路桥梁维修与加固技术研讨会论文集大体积混凝土温度裂缝控制中铁五局集团公司黄武苟祖宽一、概况马鞍石嘉陵江大桥是渝合(重庆至合川)高速公路上跨越嘉陵江的一座特大桥，全长1237m，主桥为146m+3X250m+146m连续刚构桥。主跨跨度250米，在当时国内已施工的同类型桥梁中仅次于虎门大桥(270米)和沪洲长江二桥(252米)，而与黄花园大桥并列全国第三位。主墩基础为桩基础，桩基承台厚4.5m，承台体积分别为2046砰和1760m'，混凝土设计强度为Coo，承台混凝土施工难度大，控制施工中有害裂缝的产生是基础施工成败的关键。二、体积混凝土及其温度裂缝概述任
2、何现浇的混凝土结构，当其断面最小尺寸在80cm以上，同时水化热引起的混凝土的内部温升较大，必须采取措施解决由此引起的体积变形问题，以最大限度地减少开裂的混凝土为大体积混凝土。在大体积混凝土结构施工过程中，由于其体积大，水泥水化形成内外温差及收缩等会引起非均匀变形，当此变形受到内外约束时，将在结构内产生拉应力。一旦应力超过混凝土所能承受的极限抗拉强度，混凝土就会出现裂缝。当裂缝影响结构的承载力，可能危及结构的安全，或者裂缝可能引起钢筋锈蚀，影响结构的耐久性，则此裂缝为有害裂缝。有混凝土施工中要杜绝有害裂缝的产生。因此，在大体积混凝土结构的施工中，有效控制大体积混凝土有
3、害裂缝的产生，一直是混凝土施工中的一项重要技术。三、产生温度裂缝的原因分析大体积混凝土结构，由于混凝土体积大，聚积在内部的水泥水化热不易散发，混凝土的内部温度将显著提高。而混凝土表面则散热较快，这样形成较大的内外温差就会引起较大的表面拉应力。同时，此时混凝土的龄期很短，抗拉强度很低，如果由温差产生的表面拉应力超过此时混凝土的极限抗拉强度，就会在混凝土表面产生表面裂缝。这是混凝土浇筑后由于温升影响产生的第一种裂缝。由于温升影响产生的第二种裂缝是伸缩裂缝，这种裂缝产生在混凝土的降温阶段。在混凝土硬第三届全国公路桥梁维修与加固技术研讨会论文集化过程中，由于混凝土内部拌合水
4、的水化和蒸发，以及胶体的胶凝作用，促使混凝土硬化时收缩。这种收缩，在收缩时由于受到基底或结构本身的约束，会产生很大的收缩应力(拉应力)，如果产生的收缩应力超过当时混凝土极限抗拉强度，就会在混凝土中产生收缩裂缝。这种收缩裂缝有时会贯穿全断面，成为有害性裂缝。表面裂缝虽然不属于结构性裂缝，但是，在混凝土收缩时，由于表面裂缝处断面削弱而产生应力集中，促使混凝土收缩裂缝的开展。四、裂缝控制措施由混凝土产生温度裂缝的原因分析可知，大体积混凝土施工中，既要防止混凝土的收缩裂缝，又要防止混凝土的表面裂缝。(一)因混凝土表面裂缝主要是由温差引起，所以要防止表面裂缝就要控制混凝土结构
5、的内外温差，即降低混凝土内部的最高温度或提高混凝土表面温度。而混凝十内部的最高温度由混凝土的入模温度和田水泥水化热引起的温升决定。这样，控制混凝土表面裂缝可采取三方面的措施。降低混凝土入模温度;降低由水泥水化热引起的混凝土内部温升:提高混凝土表面养护温度。1.降低混凝土入模温度混凝土人模时的温度(Ta)按下式计算:To二{0.9[m"T",+(1一w,a)m,.T.+(1一tvg)m,Tg]+4.2T=,(m，一w,am.-wgmg)+C,(wsain,.To+wgmg动一Cz(w,am,a+wgmg)}+[4.2m,,+0.9(me+、+mg)]式中:To混凝土拌
6、合物的温度(℃)，MW,mce,msa,mg一水、水泥、砂、石的用量(kg),TW,T."Tsa,几一水、水泥、砂、石的温度(℃)，wsaN%一砂、石的含水率(%)，Cl,CZ一水的比热容(kJ/(kg*K))及溶解热(kJ/kg)。当骨料温度大干O℃时，C,=4.2,CZ=0:当骨料温度小于或等于0℃时，C,=2.1,Q=335;分析(1)式和混凝土配合比可知，影响混凝土入模温度的主要因素是石子和水的温度。因此，要想降低混凝土的入模温度，最有效的措施是降低石子和水的温度。本桥主墩承台施工时气温不是太高，降低砂、石料及水的温度效果不明显，故未采用强制降低原材料温度的
7、措施。但水泥使用出厂一周以上的水泥，避免了刚出厂水泥的高温，尽可能地降低了硅的入模温度。2.降低水泥水化热引起的混凝土内部最高温升混凝土的绝热温升按下式计算:T=里鱼(1一。一)(2)Cv“式中:W—混凝土中的水泥用量(kg/m'),Qo水泥累积水化热(J/吨)，C混凝第三届全国公路桥梁维修与加固技术研讨会论文集土的比热(J/吨。℃)，r-混凝十的容重(kg/m3),t一混凝土的龄期(d),m常数，与水泥品种、浇筑时温度有关。_WQa所以，混凝土的最高绝热温升T..cy由式(3)可知，影响混凝土内部最高温升的因素主要是每方混凝土中水泥用量及单位水泥的水化热。因此
