彭光毅

（中铁七局集团第一工程有限公司）

浅谈铁路桥梁大体积混凝土施工

彭光毅

（中铁七局集团第一工程有限公司）

在近些年以来随着科技的快速发展，混凝土以其高强度、低成本以及制作工艺简单等优势在我国的建筑行业当中得到了相对较为广泛的应用。在这种条件之下，增加混凝土的质量就变得更加的重要。如今大体积混凝土在铁路桥梁当中起到了显著的作用，与此同时，它的结构也朝着多样化的方向不断的发展，然而在大体积混凝土施工当中常常会出现一些问题，尤其是裂缝现象，从而导致混凝土的质量降低。本文首先对铁路桥梁工程大体积混凝土裂缝产生的原因进行了相关的论述，进而提出一些有效的解决措施。

铁路桥梁；混凝土；施工；解决措施

引言

对于大体积混凝土的概念，不同的人对其有不同的定义，为此在当前并没有一个较为明确的定义。其中建筑学会标准规定：结构断面的厚度在80cm以上，并且外界气温与水化热引起混凝土内部的最高温度之差大于253的混凝土，称之为大体积混凝土。而美国混凝土学会规定：就地浇筑的任何大体积混凝土，它的尺寸之大，要求必须能够解决水化热及随之所引起的体积变形问题，然后以最大限度的减少开裂的出现。从上述两者的有关定义我们可以看出，绝对截面尺寸的大小并不能够决定的大体积混凝土，而是由水化热所引起的温度收缩应力所决定的，但是所产生水热化的大小又与其截面尺寸的大小息息相关。

由于对于大体积混凝土的定义并不能够统一，以截面尺寸对其进行简单的判断也不完全正确。但是在对大体积混凝土进行施工的过程当中，由于水化热所导致的外界气温与混凝土内部的最高温度之差，就会导致混凝土的变形以及开裂，这也就是混凝土进行施工时所存在的首要问题之一。

1　铁路桥梁大体积混凝土产生裂缝的相关原因

1.1外界气温湿度的变化

在混凝土结构工程施工以及验收规范当中要求进行浇筑的温度不应该大于28℃。但是这一相关的规定并没有考虑到不同地区的温度以及湿度的差异。由此可知，在高温季节进行大体积混凝土的施工，外界的气温相应的变化对其所导致的裂缝会产生较大的影响，在高温季节进行施工时，应该尽可能的选取温度较低的时间段进行大体积混凝土的浇筑。混凝土内部的温度是由结构的散热温度、水泥水化热的绝热温升和浇筑温度等多种温度进行叠加之和所组成的。外界气温对于浇筑的温度有着直接的影响，外界的温度越高，混凝土的浇筑温度也会随之增加。外界温度如果降低就会使得大体积混凝土的内外温度差增加。外界温度如果下降的相对较快，就会导致温度应力较大，这个时候很容易的引发混凝土的开裂。

1.2混凝土的收缩

混凝土的收缩现象指的是在空气当中混凝土硬结时体积变小的一种现象。在不受外力的情况下大体积混凝土的这种自发变形受到外部约束时，就会在混凝土的内部产生拉应力，就会导致混凝土产生开裂。混凝土的裂缝产生的主要原因主要有温度收缩、干燥收缩和塑性收缩等三种。在硬化初期是由于在水化凝固结硬过程中水泥石产生的体积变化，后期是由于大体积混凝土内部的自由水分蒸发所导致的干缩变形。在较长时期以来，大体积混凝土的收缩引起了人们的广泛关注，但是随着混凝土与水泥的结构工程技术以及生产的不断发展，自身收缩以及温度收缩都逐步的成为导致开裂的收缩现象。除此之外，由于早期混凝土强度发展较为快，徐变以及弹性模量等有关的参数也会随之而发生变化，这就会导致开裂的更加得明显。

1.3水泥水化热

铁路桥梁多线及双线桥桥梁高墩、墩身大尺寸桩基础承台以及扩大基础等相对大体积混凝土的结构一般都要求进行一次性的整体浇筑，而不再进行二次补充。在混凝土进行浇筑以后，在其逐步的硬化过程中，水泥水化就会随之而产生一些相对较大量的水化热。对于大体积混凝土而言，这种现象就会更加的严重。大体积混凝土由于其体积相对较大，水泥水化热就会聚集在内部而不易进行散发，这就会导致混凝土内部温度得以显著升高，可是混凝土的表面散热相对较快，这样一来就会形成较大的温度差，导致外部与内部热胀冷缩的程度存在差异，从而使大体积混凝土的内部产生压应力。当所产生的拉应力大于混凝土的极限抗拉强度时，就会在混凝土表面出现裂缝现象。其中不同龄期水化热温升与浇筑厚度的关系如表1所示。

2　铁路桥梁大体积混凝土裂缝的有效控制

铁路桥梁大体积混凝土裂缝的产生主要是施工和设计两方面的原因，因此主要从以下几个方面来进行有效的控制：

2.1铁路桥梁大体积混凝土的优化设计

表1　不同龄期水化热温升与浇筑厚度的关系

（1）对于大体积混凝土当中钢筋保护层的厚度尽可能的取其最小值，主要是由于保护层的厚度愈大，裂缝愈容易发生。

（2）在进行设计的过程当中，优先考虑利用一些中低强度的水泥，这样能够对混凝土的后期强度进行充分的利用。

（3）为了避免结构突变产生的应力相对的较为集中，在容易产生应力集中的相关薄弱环节应该采取一些加强保护措施。如在转角处以及孔洞的周围等布置一些斜筋，这样就能够让钢筋代替混凝土所承担的一些拉应力，从而使得混凝土的极限拉伸能力得以提高，这样就能够对裂缝的发展进行有效的控制。

（4）在结构设计的过程当中，对施工时的气候特征要进行充分的考虑，合理设置以后在进行浇缝，一般保留时间要大于60d。

（5）配筋应采用小间距、小直径，从而混凝土的抗裂性能提高。

2.2掺加外加剂和外加料

要显著的降低铁路桥梁大体积混凝土的水泥水化热所导致的内部温升，避免出现结构温度裂缝，其中把粉煤灰作为混凝土的掺合料是一种最有效的方法。粉煤灰的细度只要与水泥颗粒相近，并且烧失量小、需水量比小、含碱量和硫量低，都可以作为掺合料在大体积混凝土中使用，其中掺量通常都在15％，通过粉煤灰的加入，可以使得最终的收缩值降低以及抗渗能力提高，改善混凝土的工作度。

2.3合理选择水泥用量及品种

相关的理论研究表明，水泥水化过程中释放出大量的热量是导致大体积混凝土产生裂缝的一个主要原因。由此可知，在进行铁路桥梁大体积混凝土施工过程当中，应该选择一些中热或者低热的水泥品种。然而水泥所释放温度的速度及大小与其内矿物成分有着直接的关系。水泥矿物之中，发热量最大以及发热速率最快的便是铝酸三钙，其它的物质还有铁铝酸四钙、硅酸二钙和硅酸三钙。除此之外，水泥的颗粒也与发热速度息息相关，其越细发热速率越快，但是它不会影响发热的总量。在进行大体积混凝土施工当中应该尽可能的使用火山灰水泥和矿渣硅酸盐水泥，并且对其配合比进行合理的设计。在大体积混凝土具有良好性能的条件之下，尽量的降低其用水量，采用“高粉煤灰掺量、掺和高性能引气剂和高效减水剂、低水胶比和低砂率以及低坍落度”的设计准则，生产出高抗拉值、高韧性、高强、低热的抗裂混凝土。

3　结束语

综上所述，在铁路桥梁进行大体积混凝土施工的过程当中，收缩裂缝的相关问题比较常见。在混凝土成型以后，当中的水分就会开始蒸发，混凝土就会由表到内逐步的开始干燥，大体积混凝土内部就会产生相应的应力，当对它的养护不合理时，水分的蒸发就会相对较快，从而导致收缩裂缝现象的产生。根据铁路桥梁大体积混凝土裂缝产生的相关原因，在进行施工的过程当中，应该控制所使用材料的配合比，并且在大体积混凝土凝结以后，采用相应的蓄水法对其温度进行有效的控制，除此之外，还应该控制混凝土内部和表面的温度差异，确保混凝土有足够的抗裂强度，从而能够有效的避免裂缝的产生。

[1]刘振.桥梁大体积混凝土施工质量控制[J].科技创新与应用，2012（1）：118.

[2]赵喜红.桥梁工程承台大体积混凝土施工质量控制[J].山西建筑，2012（27）：192～193.

[3]焦振强.谈大体积混凝土施工工艺和质量控制措施[J].山西建筑，2013（34）：220～221.

[4]杨文渊.实用土木工程手册[M].北京：人民交通出版社，1999.

U445.57

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1673-0038（2015）04-0142-02

2015-1-5

彭光毅（1989-），男，助理工程师，毕业于周口职业技术学院，园林工程专业，任项目技术主管。