桥梁大体积砼裂缝试验研究与分析

　　0前言：
　　桥梁施工中大体积砼施工，如桩基础、承台等，体积大，表面系数比较小，水泥水化热释放比较集中，内部升温比较快。砼内外温差较大时，会使砼产生温度裂缝，影响结构安全和正常使用。因此作为一名工程技术人员必须从理论与技术上研究与分析它，来保证施工质量。
　　1工程案例：
　　1.1工程概况
　　盘锦市滨海公路红海滩连接线工程，本项目路线全长1.195km，路基宽18.5m,双向四车道。路拱采用双向横坡，标准横坡2%，土路路肩4%。本项目路基以填方为主，土方路基边坡率采用1：1.5。全线共计填方70.053千立方米，挖方8.364千立方米.共设置接官厅大桥1座104.4米、过道圆管涵和箱涵1道16.5米。全线路基防护工程干砌片石工程量3121立方米。平面交叉3处、圆管护涵1处。单个承台轮廓尺寸为18.5m*1.2m*1.5m,砼方量为33.3m3,采用C35高性能砼、属于大体积砼。施工中依据大体积砼的特性,分别从砼施工配合比设计、温度控制技术等进行严格控制。
　　1.２大体积砼裂缝控制依据
　　一是砼内部因素：由于内外温差而产生的；二是砼外部因素：结构外部约束和砼各质点间约束，阻止砼收缩变形，砼抗压强度较大，但受拉力却很小，所以温度应力一旦超过砼能承受的抗拉强度时，即会出现裂缝。在允许限值内，一般不会影响结构的强度，但却对结构的耐久性有所影响。
　　1.3大体积砼产生裂缝的主要原因
　　1.3.1、水泥水化热
　　水泥水化释放出一定的热量，大体积砼结构断面较厚，表面系数相对较小，水泥发生的热量聚集在结构内部不易散失。这样砼内部的水化热无法及时散发出去，以至于越积越高，使内外温差增大。单位时间砼释放的水泥水化热，与砼单位体积中水泥用量和水泥品种有关，并随砼的龄期而增长。由于砼结构表面可以自然散热，实际上内部的最高温度，多数发生在浇筑后的最初3～5天。
　　1.3.2、外界气温变化
　　大体积砼在施工阶段，它的浇筑温度随着外界气温变化而变化。特别是气温骤降，会大大增加内外层砼温差，这对大体积砼是极为不利的。
　　温度应力是由于温差引起温度变形造成的；温差愈大，温度应力也愈大。同时，在高温条件下，大体积砼不易散热，砼内部的最高温度一般可达60～65℃，并且有较长的延续时间。
　　1.3.3、砼的收缩
　　砼中约20℅的水分是水泥硬化所必须的，而约80℅的水分要蒸发。多余水分的蒸发会引起砼体积收缩。主要原因是内部水蒸发引起砼收缩。如果砼收缩后，再处于水饱和状态，还可以恢复膨胀并几乎达到原有的体积。干湿交替会引起砼体积的交替变化，这对砼是很不利的。
　　1.4大体积砼所用原材料控制
　　1.4.1、粗骨料采用连续级配，细骨料采用中砂。
　　1.4.2、外加剂采用缓凝剂、减水剂；掺合料采用粉煤灰、矿渣粉等。
　　1.4.3、在保证砼强度及坍落度要求的前提下，应提高掺合料及骨料的含量，以降低单方砼的水泥用量。
　　1.4.4、应尽量选用水化热低、凝结时间长的水泥，优先采用中热硅酸盐水泥、低热矿渣硅酸盐水泥、大坝水泥、矿渣硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥等。
　　1.5温度控制
　　温度变化曲线一般如图所示。先是一个升温过程，升到最高点后就慢慢降温，升温的速度要比降温的速度大。
　　考虑到承台大体积砼升温时内表温差过大，会造成表面裂缝；那么降温速率过快，会造成贯穿性冷缩缝，也是绝对不允许的。如果降温过快，虽然内表温差仍然控制在规范要求之内，但由于砼内部温差过大，温差应力达到砼的极限抗拉强度时，理论上就会出现裂缝，而且此裂缝出现在大体积砼的内部，如果相差过大，就会出现贯穿裂缝，影响结构使用，因此，降温速率的快慢直接关系到大体积砼内部拉应力的发展。
　　本工程采用降温速率取2～3℃/d，跟踪后也未见贯穿裂缝。
　　1.6养护控制
　　大体积砼养护主要是保持适宜的温度和湿度条件。砼养护可遵循降温速率"前期大后期小"的原则。因养护前期砼处于升温阶段，弹性模量、温度应力较小，而抗拉强度增长较快，在保证砼表面湿润的基础上应尽量少覆盖，让其充分散热，以降低砼的温度，亦即养护前期砼降温速率可稍大。养护后期砼处于降温阶段，弹性模量增加较快，温度应力较大，应加强保温，控制降温速率。
　　为了掌握大体积砼的温升和降温的变化规律，以及各种材料在各种条件下的温度影响，需要对砼进行温度监测控制。
　　（1）测温点的布置--必须具有代表性和可比性。沿浇筑的高度，应布置在底部、中部和表面，垂直测点间距一般为500～800㎜；平面则应布置在边缘与中间，平面测点间距一般为2.5～5m。当使用热电偶温度计时，其插入深度可按实际需要和具体情况而定，一般应不小于热电偶外径的6～10倍，测温点的布置，距边角和表面应大于50㎜。

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