桥梁大体积混凝土施工技术研究

李建锋

摘 要：近些年，我国在交通运输上的压力得到了极大的提升，同时也在刺激着与其相配套基础工程建设的快速发展，桥梁作为其中不可或缺的一部分，发挥着重大的意义。大体积混凝土施工技术的普及对于桥梁工程也提供了有力的技术支持，但其随之产生的问题也比较突出，特别是裂缝、收缩等对工程质量的影响是十分显著的，甚至会导致结构内部的损坏，引发安全事故。本文主要从桥梁工程大体积混凝土施工技术的应用出发，结合实践分析了其常见问题及应对策略，以期能够为我国桥梁工程的发展提供可靠支持。

关键词：桥梁工程;大体积混凝土;施工技术

1 桥梁工程大体积混凝土施工技术应用

一般来说，大体积混凝土即是指结构断面各向上的尺寸均不小于1 m的混凝土结构。对于大体积混凝土而言，其施工首先需要注意的是由于水化热所导致的结构内外温差，并采取有效措施来尽可能控制由此产生的应力，并对裂缝的产生与发展进行密切关注，特别注意结构的强度、刚度、整体性和耐久性。此外，大体积混凝土的施工还具有以下几个方面的特点：（1）结构体积大，结构内的水化热难以得到有效的散失，所以在浇筑施工完成后会产生较大的内外温差。（2）大体积混凝土内部常常会伴随产生较大的温度应力，进而导致裂缝的产生。（3）结构体积较大，在各个方向上的尺寸都比较突出，因此对于施工技术的要求比较严苛，需要严格控制施工环境，使其能够满足强度、刚度等方面的要求。在我国基础建设快速发展的大背景下，建筑建设技术也在发生着日新月异的变化，大体积混凝土在桥梁工程钢筋混凝土中的应用也得到了极大的普及，刺激着桥梁工程建设的质量与体量都产生了长足的进步。大体积混凝土施工技术相较于传统钢筋混凝土技术而言，具有更高的施工要求，譬如在施工环境、作业面等方面都需要进行严格控制。特别是悬索桥锚定、承台结构等结构施工中，由于其浇筑量比较庞大，很容易产生过大的内外温差，其温度应力水平也比较复杂，就容易引发结构开裂，所以如何提升桥梁大体积混凝土施工技术的适用性就成为了一项亟待解决的问题。

2 桥梁大体积混凝土施工的常见问题

2.1 大体积混凝土收缩问题

混凝土在空气环境中发生凝结硬化时，其体积会发生一定程度的减少，这一过程也被称为混凝土的收缩。即便未受到外力作用，混凝土也可产生一定程度的变形，在内部钢筋的支撑作用下，两者会发生相对位移，产生较大的应力，导致混凝土开裂的发生。大致来看，引发开裂的主要原因可归为干燥收缩、塑性收缩、温度收缩三个方面，且主要受到配合比、水泥种类、掺合料种类、养护条件等的影响。研究表明，混凝土中水泥的硬化大约会消耗其中约20%的水分，而剩下80%的水分将以蒸发的形式散失掉，混凝土也就因此会发生收缩现象，特别是在混凝土养护过程中若外部环境发生较为频繁的干湿变换，则很容易对混凝土质量造成较大的损失。作为一类非均质的建筑材料，混凝土的组成较为复杂，在适当的配合比下其功能性也能够得到多样化的设计，其在耐久性、抗压强度等方面都具备十分突出的性能优势。但在许多工程实践中，混凝土仍旧存在一些问题，损害着其预期功能的实现，譬如抗拉强度差、脆性突出、容易开裂等。若混凝土结构在施工过程中暴露出了性能问题，且未得到有效的解决，那么就很容易导致安全事故。实践经验表明，在大体积混凝土施工过程中，注重内外温差所导致的变形不协调能够很好地保障其基本质量的实现。

2.2 大体积混凝土裂缝问题

混凝土是一类脆性突出、抗压不抗拉的建筑材料，其抗拉强度仅有抗压强度的10%左右。但同时大体积混凝土又具有较大的尺寸，当其温度发生变化时会产生复杂的变形，同时受到约束条件的限制，就会产生十分突出的拉应力。而对大多数的大体积混凝土结构而言，其往往只在表面布置一定数量的钢筋，而结构内部的拉应力则需要混凝土材料来承担。且这一影响随着温差幅度的增大而增大，由此可以看出温度变化在大体积混凝土裂缝的产生上起着决定性作用。混凝土凝结硬化过程中的内部温度升高主要是由水泥水化放热所导致的，同时也受到浇筑速度、散热结构等的影响。外界环境温度的高低也会直接影响结构散热速度的快慢，在室温条件下大体积混凝土的散热效果一般较差，其内部温度甚至可以达到60℃～70℃的水平，且具有较长的持续时间。但在外部环境温度较低的条件下，结构外部材料的热散失就较为活跃，大体积混凝土的内部温度将产生一定的梯度，沿着结构的层次出现渐变的温差，进而对施工造成不利影响。外界环境湿度的水平对裂缝产生也存在较为显著的影响作用，湿度越低材料干缩发生的程度越大，裂缝也越容易出现。

3 桥梁大体积混凝土施工技术的措施

3.1 混凝土的骨料选择

骨料是影响混凝土性能的关键因素，因此需要技术人员遵循严格的选择原则。首先，应当优先选择大粒径、高强度的骨料，这一类骨料能够大大减少水泥的用量，因为大尺寸的骨料可以减少整体表面積且限制空隙率，同时对于水化热的控制也有较好的效果，能够限制裂缝的发展。同时，在设计环节中也可对混凝土的后期强度予以充分考虑。

3.2 混凝土的运输和搅拌

在开始混凝土的搅拌工序之前，应当制定完善的搅拌制度，且维持均匀的搅拌速度，对于不同配合比的混凝土可采用不同的搅拌方法，但都应保证搅拌过程的连续性。在搅拌之后，应立即开展塌落度试验，并依照相关规范要求做出评价，对于不满足要求的应严禁使用。当搅拌完成且检测符合要求后，即应立即转运至浇筑现场，对于运输时间应当做出明确限制，以此来控制由于混凝土离析所产生的不利影响，对于出现离析问题的应当立即安排人工开展二次搅拌。在混凝土浇筑入模的过程中，应当控制其自由倾倒高度不得大于2 m，以免出现离析现象。

3.3 混凝土的配比设计

混凝土水化热主要是由于水泥水化所产生的，因此水泥用量的影响是显著的，在进行配合比设计时就应当对水泥品种进行慎重选择，并限制其用量，以此来降低由于水化所导致的混凝土变形与开裂。同时掺合料、外加剂对于水泥性质也具有一定的影响，其不仅能够实现混凝土预定功能，同时也可以对水化热产生一定的调节，并使其强度、耐久性、工作性有所提升。如上文所述，大体积混凝土结构裂缝的产生主要是由于水化热产生的内外温差导致的，而水泥的矿物组成又直接影响着水化放热的速度和体量，所以在满足基本功能要求的前提下，可以优先采用低水化热的水泥品种，譬如火山灰水泥、矿渣硅酸盐水泥。此外，也可通过利用混凝土后期强度的方法来减少配合比重水泥的用量，一般以设计荷载延迟60 d～90 d为最合理。

3.4 混凝土的设计优化

由于在大体积混凝土中钢筋的布置主要集中在结构表面，而其内部则很少涉及到，因此在受拉、受剪复杂应力条件下就容易产生问题。在这样的情况下，可在混凝土结构的重点部位，譬如常出现裂缝的转角、棱边位置可配置适量的钢筋，帮助混凝土结构承受应力。

3.5 结构形式设计的合理

结构设计是决定混凝土性质的根本环节，所以结构内外温差等大体积混凝土结构的主要问题可从结构形式设计上出发予以解决。譬如，在混凝土组分中加入适量的微膨胀剂，能够有效限制由于温差变形所产生的拉应力水平，以此来控制裂缝的产生与发展。同时，也可对混凝土验收检测的标准进行适当的调整，将传统混凝土验收的28d时限改为60d，更加符合大体积混凝土充分发挥后期强度的设计要求。在设计环节中，考虑到对混凝土结构后期强度的利用，也可对设计标号采取适当折减，降低水泥的用量。此外，实践表明大体积混凝土裂缝的产生除了存在较大的温差应力外，往往也需要有一定的外界作用对结构形成约束，所以也可从此入手改善接触面条件，达到降低应力的目的，并可加设滑动层来减少约束强度。

3.6 保温散热方法的应用

大体积混凝土裂缝的产生主要是由于内外温差所导致的，因此如果能采取可靠的保温散热手段，那么就能降低温差，防止裂缝的产生。具体来看，可在浇筑层中预埋钢管并连通成循环水管，在其中循环冷却水通过热传递的方式来将结构内的热量散失出去。但在工作之前需要对管道进行全面的检查，防止由于堵塞、渗漏导致效果不佳，同时对于水温水量也应细化设计，优化其应用效果。除了可对结构内部采取散热措施外，也可针对结构外部进行适当的保温处理，譬如外加保温层等方式来延缓外层水化热散失的速度，将内外温差控制在合理的范围内。

3.7 混凝土温度的监测

可在混凝土结构中采取监测制度，在结构内外不同位置设置传感器进行阶梯化的温度监测，对于监测数据也应做好准确、及时的记录，当记录数据达到一定体量后，可借助数学模型或拟合公式进行分析，对内外温度的变化展开预测，为温度控制技术的应用提供可靠的数据支持。同时这一数据也能够为技术人员提供指导，方便其对关键部位采取针对性的措施。

4 结束语

总体来看，桥梁大体积混凝土的施工常常会伴随诸多的工程问题，损害项目的功能与质量，但在合理的防治措施下，这些问题都能够得到有效的解决与控制。借助于对混凝土配合比、搅拌运输、保温散热等方面的控制，施工质量可获得有力的保障，使得开裂、收缩等问题的影响限制在可接受范围内。

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