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1、桥梁大体积混凝土温度裂缝成因及控制措施摘要： 我们在大体积混凝土设计过程中考虑充分，施工过程中采用适当的混合料、 外加剂和严格的施工质量控制，以及在后期养护阶段加强养护，尽量降低大体积混凝土内外温差等一系列办法，可以将温度对裂缝的影响降至最低，以保证桥梁结构的耐久性和安全性。本文在分析研究了桥梁大体积混凝土温度裂缝产生原因的基础上,提出了桥梁大体积混凝土温度裂缝的具体控制措施。关键词：桥梁；大体积；混凝土；温度裂缝；成因；控制措施随着我国桥梁事业的飞速发展, 大体积混凝土在桥梁基础.锚碇. 桥墩. 承台. 主塔. 主梁等构件中得到了广泛的应用。与此同时,由桥梁大体积混凝土自身特殊性所决定的桥梁
2、大体积混凝土温度裂缝控制问题也越来越突出, 备受工程各方的关注。温度裂缝的产生不但影响到结构的承载力和设计效果, 而且对结构的安全性和耐久性也有重要影响。 一、桥梁大体积混凝土温度裂缝成因 大体积混凝土产生裂缝，一方面是混凝土由于内外温差而产生应力和应变，另一方面是结构物的外部约束和混凝土各质点间的约束，而产生的应力和应变。一旦温度应力超过混凝土的抗拉应力时，即会出现裂缝。温度裂缝产生的主要有以下几个影响因素: 1. 水泥水化热 水泥的水化热是最主要影响因素。在大体积混凝土中,水泥在水化过程中要散发一定的热量，由于断面较厚，水泥散发的热量聚集在结构内部不易散失，因而会导致混凝土内部温度持续的上
3、升。水泥水化热引起的温度变化与混凝土的配合比有关，如水泥和粉煤灰的用量，单位体积水泥水化放热量,并随混凝土的龄期按指数关系增长，一般在1.53 天达到最高温度。由于混凝土导热性能差，浇筑初期强度和刚度都较小，对水化热引起的急剧温升而产生的变形约束不大，相应的温度应力也较小。随着龄期的增长，弹性模量的增高，对混凝土内部降温收缩的约束也愈来愈大,以至产生了很大的拉应力。当混凝土抗拉强度不足以抵抗这种拉应力时，便开始出现温度裂缝。 2.外界气温 在大体积混凝土施工中，由于受温差控制的影响，表面温度和由水化热引起的中心温度是相对统一的。外界气温愈高，混凝土浇筑温度也高，相应地就会增加结构的中心温度。当
4、外界气温下降时，特别是气温突然下降时，会大大增大混凝土的内外温差和温度梯度，因变形差更大，从而产生更大的温度应力，这对大体积混凝土的施工极为不利。因此，在气温变化幅度较大时，通常都采用养护措施以保证温差在控制范围内,以达到控制温度裂缝的目的。 3. 混凝土收缩 混凝土中含有大量空隙.粗孔隙及毛细孔隙,孔隙中存在水分，而水分的活动将影响到混凝土的一系列性质。混凝土的收缩变形主要有以下几种形式: （1）自由收缩。混凝土硬化过程中由于化学作用引起的收缩,是化学结合水与水泥的化合结果，它与外界湿度变化无关。 （2）塑性收缩。混凝土浇筑前20 h，水泥水化反应激烈，逐渐形成分子链，出现在泌水和水分急剧蒸
5、发现象，引起失水收缩，此时骨料和胶结料之间产生不均匀的收缩变形。 （3）碳化收缩。指大气中的二氧化碳与水泥的水化物发生化学反应引起的收缩变形。 （4）干缩。水泥石在干燥和水湿的环境中要产生干缩和湿胀作用，最大的收缩发生在第一次干燥之后。 4. 约束条件 结构在变形变化中，必然会受到一定的“约束”或“抑制”，阻碍其变形。弄清楚变形与约束的关系，就能采取必要的措施达到阻止产生裂缝的目的。约束种类可概括为两类，外约束和内约束。外约束是指结构手的边界条件，一般指支座或其它外界因素对结构物变形的约束。内约束是指大断面的结构，由于内部非均匀的温度及收缩分布，名质点变形不均匀而产生的相互约束。具有大断面的结
6、构，其变形还可能受到其他物体的宏观约束，同样会产生应力。 5. 徐变性质 结构物在任意内应力作用下，除瞬时弹性变形外,其变形值随时间的增加的现象称为徐变变形，结构物的最终变形由弹性变形和徐变变形两部分组成，徐变变形也会导致结构物的开裂。结构随某一固定约束变形时，由于徐变性质，其约束应力将随时间下降，称之为“应力松弛”。徐变引起的应力松弛有其不利的一面，如随时间变化的变形荷载可以引起异号应力，在压应力区引起的拉应力特别是当降温速度大于升温速度时，更容易引起开裂。 二、桥梁大体积混凝土温度裂缝控制措施 1. 设计控制措施 （1) 选择合理的结构形式和分缝分块, 改善大体积混凝土浇筑时内外温度环境,
7、从而减小混凝土内外温差。 （2） 考虑温度应力和设计荷载共同作用, 对结构构件的温度场进行仿真分析, 并对温度应力和收缩力进行验算。 （3）合理设置构造钢筋承受水泥水化放热引起的温度应力, 以控制混凝土开裂。 （4）优化结构形式, 改变结构构件约束条件,减小约束应力。 2. 大体积混凝土中水泥的品种及用量。研究表明大体积混凝土产生裂缝的主要原因就是水泥水化过程中释放了大量的热量。于是，我们对于桥梁中的大体积混凝土应该选择低热或者中热的水泥品种。我们在大体积混凝土施工中应尽量使用矿渣硅酸盐水泥.火山灰水泥。我们应该充分利用混凝土的后期强度，以减少水泥的用量。 3. 掺加外加料和外加剂。在大体积混
8、凝土中掺入一定量的粉煤灰后，可以增加混凝土的密实度，提高抗渗能力，改善混凝土的工作度，降低最终收缩值，减少水泥用量。要降低大体积混凝土的水泥水化热引起的内部温升，防止结构出现温度裂缝，利用粉煤灰作混凝土的掺合料是最有效的之一。 4. 大体积混凝土的骨料控制。在骨料的选择上应该选取粒径大强度高级配好的骨料。这样可以获得较小的空隙率及表面积，从而减少水泥的用量，降低水化热，减少干缩，减小了混凝土裂缝的扩展。 5.大体积混凝土的养护。在温度较高的情况下进行施工，我们在混凝土的内部通入冷却循环水，采用循环法保温养护，以便加快混凝土内部的热量散发。混凝土表面应该覆盖一些织物进行保温.保湿养护，这样不但可
9、以降低混凝土内外温差，防止表面产生裂缝，还可以防止混凝土骤然降温产生贯穿裂缝，并且还可以使水泥顺利水化，防止产生湿度裂缝。为了及时掌握混凝土内部温升与表面温度变化值，可以在混凝土内埋设一定量的测温点，从而可以更好的了解混凝土的温度变化情况，一旦内外温差超过允许值25，好及时采取措施。 混凝土浇筑温度在冬季施工时一般以510为宜，在浇筑混凝土以前还应该对基础及新混凝土接触的冷壁用蒸汽预热，对原材料应视气温高低进行加热。加热石料时应避免过热和过分干燥，最高温度不应超过75。另外还要注意运输中的保温.浇筑过程中减少热量的损失以及保温养护。 综上所述，虽然大体积混凝土很容易产生裂缝，但是我们在设计过程中考虑充分，施工过程中采用适当的混合料. 外加剂和严格的施工质量控制，以及在后期养护阶段加强养护，尽量降低大体积混凝土内外温差等一系列办法，可以将温度对裂缝的影响降至最低，以保证桥梁结构的耐久性和安全性。 参考文献： 【1】 卓鸿思. 浅谈大体积混凝土的施工质量控制. 广西质量监督导报, 2007,(04) 【2】 吴洪海. 大体积混凝土温度裂缝控制的综合措施. 青海科技, 2010,(02) 【3】 刘颖敏. 放射实验室大体积混凝土施工防裂措施. 军民两用技术与产品, 2005,(08) 【4】 刘春晖. 大体积混凝土的施工技术. 科技风, 2009,(20)