路桥工程项目中大体积混凝土温控防裂技术应用研究

1 工程概况

某道路桥梁工程，全桥总长 557 米，主桥桥跨布置： (60+110+60)m 预应力混凝土连续刚构，主桥长 230m, 。引桥桥跨布置：小里程侧引桥采用 6×20m 先简支后连续预应力混凝土小箱梁，大里程侧引桥采用 10×20m 先简支后连续预应力混凝土小箱梁，引桥长 320m 。桥面全宽 32m ，按两幅桥设置，单幅桥桥面宽 15.75m ，双幅间间距 0.5m ，单幅桥主桥横断面布置为：0.5m (防撞护栏) 1+11.75m (行车道) 1+0.5mℓ (防撞护栏) 1+3m (非机动车道)。下部结构桥台采用肋板式台，主墩采用双肢薄壁墩，过渡墩采用墙式墩，其余桥墩采用柱式墩，基础均采用桩基础。其中某主墩承台结构设计为 14.6×14.6 ×4m 。

2 道路桥梁工程中大体积混凝土裂缝的影响因素

2.1 水泥水化热对大体积混凝土裂缝的影响

水泥在水化作用期间持续释放能量，这会引起混凝土内部温度的上升。一旦混凝土内部与外部的温差超出某个临界值，便会产生温度应力。若这种温度应力超过了混凝土所能承受的约束力，便会引发混凝土裂缝的形成。此外，水泥的使用量与混凝土内部的水化热成正比，用量越多，水化热越大，内部温度也随之升高，水泥水化热是导致混凝土开裂的关键因素之一。

2.2 内外约束条件对大体积混凝土裂缝的影响

在道路与桥梁等大型混凝土结构中，内部限制通常涉及钢筋预埋件对混凝土的束缚、先前浇筑的混凝土对后续浇筑的约束、以及混凝土内部与表面的相互限制；而外部限制则通常指地基的束缚、邻近结构对混凝土的束缚等。在施工实践中，由于内部和外部限制条件的复杂多变，一旦这些限制力超过混凝土的抗拉极限，便会引发大体积混凝土裂缝的出现。因此，限制力是影响大体积混凝土裂缝形成的重要因素。

2.3 外界气温变化对大体积混凝土裂缝的影响

在大体积混凝土结构施工过程中，外界气候的波动会直接作用于混凝土的浇筑温度。若外界气温出现剧烈降低，将加剧混凝土表层与内部的温差，进而提升混凝土的温度应力，这可能导致裂缝的形成。由此可见，气候条件的变化亦是导致混凝土裂缝的重要原因之一。

3 路桥工程项目中大体积混凝土温控防裂技术应用

3.1 使用低水化热水泥

低热水泥由于水化放热低，相较于普通水泥，水化过程热量释放降低达 20% ，可有效减小混凝土结构的温度应力，具备更好的抗裂性能。硅酸三钙和铝酸三钙含量低，低热水泥水化后的化学收缩明显小于普通水泥，其干缩与自收缩均只有普通水泥的 70% 左右。由于水化速率较低，低热水泥早期徐变比普通水泥更大，而较高的徐变可增强结构抗裂性能。

3.2 配合比优化及温控计算

在进行大体积混凝土浇筑作业前，必须严格遵循行业标准，针对实际情况精心设计混凝土的配比，以预防因设计失误而引起的裂缝问题。根据现行行业标准，大型混凝土结构内部的最高温度不应超过 75^cC ，温度上升幅度应控制在 50% 以内。在本项目施工过程中，通过应用水化热有限元分析法，并根据模拟分析的数据，我们实施了三层冷却水管网的布局，有效将混凝土内部温度控制在 68°C 以下，且温度上升值为 44‰ ，均满足技术规范的相关要求。我们选用了壁厚不小于 2.5mm 的 Φ40×2.5mm 镀锌钢管作为冷却水管，采用 1.0m×1.0m 的网格布局，层间距离设定为 1.0m ，并采用蛇形循环的布置方式，确保进出水口的高度差不少于 0.5m ，以维持自然压力差。在布置管道时，特别重视转弯和接头处的防水处理，并在浇筑前进行管道的试压试验。此外，依照技术规范，同步安排了温度监测系统的安装工作。

3.3 冷却水管通水调节措施

在进行施工活动时，为防止混凝土在浇筑过程中对冷却管道定位造成干扰，必须在关键位置增加钢筋以加固支撑。一旦混凝土将管道覆盖，便可以启动管道的给水，以实施温度控制。在本项目的建设过程中，预先将骨料冷却至不超过 25°C ，确保混凝土浇筑时的温度不高于 28°C ，同时，冷却管道的起始给水温度设定为 20% ，流量保持在 1.2 立方米每小时。在给水过程中，安排专职人员进行监控，根据温度控制系统的读数，实时调整给水时长、温度及流量等参数，目的是最大限度地降低混凝土的温度峰值。待温度峰值出现并开始回落时，及时依据降温速度调整给水量，防止因降温速度过快而引起混凝土开裂。通过冷却管道对混凝土实施强制冷却，一般持续 14 天左右，整个养护期应延长至 21 天。通过现场温度检测，当混凝土内部最高温度与最近三天日平均温度差值在 15°C 以内时，可以停止给水。施工后期，可以依靠混凝土的蠕变特性，采用自然冷却的方式，逐步释放大体积混凝土内部的拉应力。

3.4 表面保温措施

在承台大体积混凝土施工作业中，为有效规避裂缝现象发生，在达到初凝状态后，需将表面完全使用双层土工布 + 塑料薄膜覆盖，并由专人做好24h 洒水保湿、在浇筑完成后 36h 后，可根据现场情况，将出水口热水直接放入承台表面，以此达到良好养护效果。如在浇筑施工作业期间，昼夜温差较大，还需采取模板背覆膜方式做好保温。在浇筑完成后的前 3d，需适当加密水化热监测，及时发现问题并采取针对性措施进行处理，以确保水化热能够有效释放。

4 智能化温控技术发展趋势

在目前的大体积混凝土浇筑作业中，温度管理以防裂为核心的策略已普及，然而智能化管理的程度尚显不足，其应用多局限于自动化的温度监测与基础智能分析，与理想的温度自动控制及施工技术标准相比，仍存在显著的差距。在现有的学术研究中，已经有集成智能化技术的高效大体积混凝土温度管理系统问世，这套系统通过更高效、更精确的温度调节，有效预防了裂缝的产生。通过将现场施工经验与理论剖析相结合，可以发现大体积混凝土在施工过程中因温度变化引发的裂缝，主要在温度上升和下降两个环节出现。在温度上升阶段，通过循环冷却水来降低混凝土内部温度，从而抑制因自约束和外部约束造成的裂缝。至于温度下降阶段，关键在于合理地控制降温速率，一般而言，缓慢降温更有助于混凝土徐变效应的利用，进而有助于减少或防止混凝土的开裂。

结论

在桥梁建设中，大体积混凝土结构出现裂缝是一个普遍现象。为了预防和控制裂缝，进而提升桥梁建设品质，本研究深入分析了裂缝产生的原因，并融合了施工现场的具体状况，从混凝土配比优化、浇筑过程管理以及后期养护等多个环节出发，实施严格的施工管理措施，确保桥梁建设质量，从而提高市政道路的运行效率和延长使用寿命，助力我国交通行业的持续健康发展。

参考文献

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