[发明专利]一种温度梯度控制桥梁大体积混凝土

说明书

技术领域

本发明涉及建筑材料领域，具体涉及一种温度梯度控制的桥梁大体积混凝土结构。

背景技术

近年来，随着桥梁设计及施工技术的迅猛发展，刷新大跨径桥梁世界纪录的桥梁不断出现，随着桥梁跨度的增加，对于承台、塔座等大体积混凝土结构部位的质量要求也越来越严格，然而由于大体积混凝土截面尺寸大，其在施工过程时，水泥的水化反应会产生大量水化热，而混凝土为热的不良导体，热量聚集在内部不易散发，而表面散热较快，这样在混凝土内部和表层形成较大温差，导致不均匀的温度变形和温度应力，一旦拉应力超过混凝土的即时抗拉强度，就会在混凝土内部或表面产生热裂缝或贯通裂缝。裂缝的出现，不仅影响结构外观质量，更重要的是会破坏结构的整体性和稳定性，严重时会导致结构不能正常使用。因此，如何减少内外温度应力是解决大体积混凝土开裂的一个至关重要的问题。

常见解决大体积混凝土内外温差的措施包括降低胶凝材料单位用量，采用活性矿物掺和料超量取代水泥胶材，采用冰渣预冷粗细集料，或者内部设置循环冷却水管、外部保温保湿养护等方式。但这些措施增加了工程成本和施工进度，延缓了施工时间和施工效率。同时桥梁大体积混凝土承台等易受到海水、江水中有害离子的侵蚀和泥沙的冲蚀，其混凝土必须具备优异的抗硫酸盐、抗氯离子等耐久性能。高抗裂、耐侵蚀、耐冲刷和有效的内外温差控制技术是大体积混凝土发展的必然趋势。

由于大体积混凝土温度裂缝危害较大，一旦出现影响结构的温度裂缝，不仅影响混凝土外观，还存在较大的安全隐患，况且，修补工艺十分复杂，费时费力，浪费巨大，修补后往往也不尽人意。目前，施工过程中为避免温度裂缝的产生，主要采取在大体积混凝土中预埋冷却水管降温的措施，然而此种方式不仅加大了施工难度，影响工程进度，而且将增加工程的造价，同时预埋冷却水管处压浆不密实，有害离子易侵入混凝土内部，亦会影响结构整体的耐久性及承载力。大体积混凝土温差控制一直是限制其工程应用的一大难点，预埋冷却水管只能一定程度上减缓混凝土内部的温度上升，但一旦内部温升超过冷却水管的冷却极限，混凝土的结构破环潜在风险陡然增加。所以急需一种实现取消冷却水管施工，且能兼顾提高结构抗裂性能和温度梯度控制的新型大体积混凝土结构设计方案。

发明内容

针对上述传统大体积混凝土中存在的不足，本发明提出了一种温度梯度控制的桥梁大体积混凝土，该结构能解决桥梁大体积混凝土承台开裂和内外温差控制问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种温度梯度控制桥梁大体积混凝土，所述温度梯度控制桥梁大体积混凝土从内向外由内层低温升高抗裂混凝土I、中层低温升高抗裂混凝土II和外层高韧性高抗裂混凝土构成。

上述方案中，所述内层低温升高抗裂混凝土I中各组分的添加量为：水泥110-155kg/m³、粉煤灰80-160kg/m³、矿粉140-200kg/m³、河砂750-850kg/m³，碎石1050-1250kg/m³、聚羧酸减水剂4-6kg/m³，水胶比控制在0.35-0.45，内部复合控温材料占内层低温升高抗裂混凝土I体积的1～2％。

上述方案中，所述内部复合控温材料由复合相变陶粒I与饱水陶粒以(1-2):1的体积比混合而成。

上述方案中，所述复合相变陶粒I的制备方法包括以下步骤：将陶粒置于真空釜内水浴加热至65-75℃搅拌20-30min，搅拌机转速40-60r/min，然后在负压1.0-1.5Mpa条件下加入相变材料I，继续搅拌5-10min后冷却至常温，搅拌机转速100-150r/min，将所得产物加入环氧树脂中进行裹覆处理，待表面硬化，即得所述的复合相变陶粒I；其中，所述相变材料I为十四烷酸、软脂酸中的一种或二者混合；陶粒与相变材料I的质量比为1:(0.8-1.2)。

上述方案中，所述中层低温升高抗裂混凝土II中各组分的添加量为：水泥110-155kg/m³、粉煤灰80-160kg/m³、矿粉140-200kg/m³、河砂750-850kg/m³，碎石1050-1250kg/m³、聚羧酸减水剂4-6kg/m³，水胶比控制在0.35-0.45，中层复合控温材料占中层低温升高抗裂混凝土II体积的0.5-1.5％。