铁路桥梁工程大体积混凝土降温措施研究

铁路桥梁工程大体积混凝土降温措施研究

段鸿年

中国铁路呼和浩特局集团有限公司包头工务段，内蒙古包头 014000

摘要：本文结合铁路项目工程实际，考虑到现场高温施工条件的特殊性，对其大体积混凝土施工期间的降温措施展开探讨，包括加强对原材料的质量控制、优化大体积混凝土的配合比等，以减小混凝土内外部温差，避免出现混凝土结构裂缝等质量问题。

关键词：铁路桥梁；大体积混凝土；降温措施

引言

大体积混凝土在浇筑过程中容易因水化作用产生大量的热量，如果不能及时释放内部热量或者温度分布不均匀，就很可能因内外温差过大引发温度裂缝问题。提升内外温差的控制力度可降低施工中大体积混凝土裂缝的发生概率，采取有效措施降温并控制混凝土的收缩，坚持预防为主的原则，对原材料、施工工艺、养护措施进行严格控制。

1大体积混凝土温度裂缝的成因

1.1未严格控制作业温度

结束混凝土原材料的配置工作后，还需对搅拌温度进行严格控制，运输过程中的温度控制也会对混凝土浇筑质量产生影响。为保证在原料配置和运输过程中，温度达到规定的要求，应实施有效的运输罐车保温措施。在施工作业受天气、环境等因素的影响下，大体积混凝土浇筑砌块容易存在较大的内外温差，这会增加温度裂缝的发生概率，同时浇筑的水化反应也是导致大体积混凝土产生温度裂缝的主要原因。

1.2混凝土的收缩

水泥硬化需要消耗混凝土重量约20％的水分，剩下的水分都会蒸发，这将缩减混凝土一半的体积。在缩减后，如果混凝土还可以保持水饱和，就能维持以前的体积。如果混凝土存在于干燥和潮湿相互交替的环境中，混凝土将受到极大的影响。此外，原材料的配合比、水泥的选择以及施工技术都会影响混凝土质量。

1.3内部温差的影响

在混凝土某区域，其内部与外部的温度存在较大的差异，即内外部温差。混凝土是由水泥、集料等原材料组成的混合物，各类材料的比热容存在差异，导致混凝土结构不同区域的温度不尽相同，在外界环境作用下混凝土内部和外部的温度均受到影响，且以内部受到的影响更为明显。

2大体积混凝土生产期间的降温措施

2.1预先冷却原材料

可以采用加冰拌和、冷却拌和用水、预冷骨料等方式降低混凝土拌制和运输的储罐温度。石料和水是影响混凝土储罐温度的主要因素，在施工过程中可以通过洒水的方式降低水泥粗细集料的温度。如果施工所在地的气温较高，可以搭建遮阳棚避免因直晒使砂石料的温度过高，从而降低混凝土拌和的温度。为了进一步降低水泥水化反应的热量，还可以根据实际需求使用隔热、遮阳设备，使用冷却设备将拌和用水冷却后再用于拌和。水泥检测合格后，可以先在阴凉处放置一段时间，温度降低后再用于施工作业。

2.2大体积混凝土的配合比优化

进行混凝土配合比设计时，应充分考虑绝热温升、温控方案等因素，确定各类材料的具体用量。在大面积施工前组织配合比试验，验证工艺参数的可行性，同时兼顾水化热、泌水率等，此类指标的应用特点均要在试验中得到体现，以便及时发现问题，分析成因后采取相应的措施。应保证材料的质量，与优质的供应商合作，遵循就近采购的原则，避免原材料在长期运输过程中出现质量问题以及成本增加。本工程在选用优质的粉煤灰等材料后减少了水泥用量，缓解了水化热，但并不意味着粉煤灰掺量越多越好，原则上粉煤灰不宜超过胶凝材料总量的40%，矿渣粉则不宜超过50%，否则容易适得其反。

2.3分层浇注施工

选择分层连续浇注施工技术，严格控制层厚30cm。同时，根据混凝土层面散热特性进行振捣作业，保证混凝土浇注质量。次层混凝土的浇注要在前层混凝土初凝之前，避免发生层间冷缝，每层混凝土都要振捣，使其达到密实的效果。捣固采用插入式振动棒，操作时振动棒应直上直下，快入慢出，重叠交叉；每一振捣点振捣20-30s为宜，以混凝土表面不再显著下沉、不再出现气泡，表面泛出灰浆为准。振捣混凝土时，振动棒要求捣入下一层混凝土，一般插入深度为40-45cm，保证插入下层混凝土内5-10cm，层层要搭扣，以消除两层之间的接缝，使上下层混凝土之间更好地结合。混凝土应连续浇筑，在下层混凝土初凝前振捣上层混凝土。振动棒不得碰撞钢筋及承台预埋件，不得碰撞边侧模，距离边侧模10cm，以防模板变形。

2.4混凝土的养护措施

养护也是大体积混凝土温度裂缝控制的关键。温度和湿度是养护需重点关注的两个技术参数，通过养护可以实现对混凝土结构内外温差的有效控制，降低混凝土温度裂缝的发生概率。完成浇筑作业后，需要严格实施规定的操作排出混凝土表面多余的水分，然后对混凝土表面进行保湿处理，最后用薄膜覆盖混凝土避免流失过多的水分。除了保湿，还要做好保温养护。合理的保温措施能够降低大体积混凝土结构的内外温差，避免温差过大增加内部的约束应力，同时还能够减缓混凝土块体的降温速度，利用混凝土的抗拉性提升混凝土的抗裂能力，实现温度裂缝预防的目的。

2.5完善温度监测工作

在实施大体积混凝土施工过程中，施工人员要及时跟踪与监测混凝土实际温度情况，实时精准地了解混凝土每一部位的温度变化，以便采用针对性的降温措施，防止混凝土出现温度裂缝。首先，要科学设置测温孔，由下至上，埋深分别控制为100mm、900mm、1700mm，每组设3层。其次，严格控制测温时间。在混凝土温度上升过程中，测温间隔时间为2h，反之则为6h。在此过程中，还需对环境温度进行同步测定，直到混凝土温度稳定。

3施工注意事项

(1)除了水化热的影响外，外界气温的骤降、骤升、水灰比过大等都能引起混凝土表面裂缝。因此，施工中必须做到：①采用粉煤灰硅酸盐水泥或矿渣硅酸盐水泥等水化热较低的水泥，严格控制配合比，减少水泥用量，以减少水化热；②选用级配良好的骨料，砂、石含泥量不得超过1%，施工中加强振捣，以提高混凝土的密实性和抗拉强度；③分层浇筑混凝土，每层厚度为300mm左右，以加快热量散发，并使温度分布均匀；④上层混凝土的浇筑应在下层混凝土初凝前进行。(2)混凝土浇筑时，在保证钢筋位置的前提下避免扰动水管网。浇筑完成后由专人对冷却水管开泵注水，并做好测温记录工作。(3)及时掌握天气情况，浇筑时如遇下雨，则应在混凝土基础上搭棚防护，避免混凝土中有过多游离水。

结语

铁路桥梁工程中，大体积混凝土是重点施工内容，其施工质量将直接影响铁路桥梁的整体品质。因此，施工人员应根据现场作业条件，梳理施工思路，按规定将大体积混凝土的混合料拌制、浇筑、振捣、养护等工作落实到位，采取合理的降温措施，为混凝土的成型提供良好的温度环境，从而提高大体积混凝土的施工质量。

参考文献

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