一種溫度梯度控制橋梁大體積混凝土的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及建筑材料領域，具體涉及一種溫度梯度控制的橋梁大體積混凝土結 構。
【背景技術】
[0002] 近年來，隨著橋梁設計及施工技術的迅猛發展，刷新大跨徑橋梁世界紀錄的橋梁 不斷出現，隨著橋梁跨度的增加，對于承臺、塔座等大體積混凝土結構部位的質量要求也越 來越嚴格，然而由于大體積混凝土截面尺寸大，其在施工過程時，水泥的水化反應會產生大 量水化熱，而混凝土為熱的不良導體，熱量聚集在內部不易散發，而表面散熱較快，這樣在 混凝土內部和表層形成較大溫差，導致不均勻的溫度變形和溫度應力，一旦拉應力超過混 凝土的即時抗拉強度，就會在混凝土內部或表面產生熱裂縫或貫通裂縫。裂縫的出現，不僅 影響結構外觀質量，更重要的是會破壞結構的整體性和穩定性，嚴重時會導致結構不能正 常使用。因此，如何減少內外溫度應力是解決大體積混凝土開裂的一個至關重要的問題。
[0003] 常見解決大體積混凝土內外溫差的措施包括降低膠凝材料單位用量，采用活性礦 物摻和料超量取代水泥膠材，采用冰渣預冷粗細集料，或者內部設置循環冷卻水管、外部保 溫保濕養護等方式。但這些措施增加了工程成本和施工進度，延緩了施工時間和施工效率。 同時橋梁大體積混凝土承臺等易受到海水、江水中有害離子的侵蝕和泥沙的沖蝕，其混凝 土必須具備優異的抗硫酸鹽、抗氯離子等耐久性能。高抗裂、耐侵蝕、耐沖刷和有效的內外 溫差控制技術是大體積混凝土發展的必然趨勢。
[0004] 由于大體積混凝土溫度裂縫危害較大，一旦出現影響結構的溫度裂縫，不僅影響 混凝土外觀，還存在較大的安全隱患，況且，修補工藝十分復雜，費時費力，浪費巨大，修補 后往往也不盡人意。目前，施工過程中為避免溫度裂縫的產生，主要采取在大體積混凝土中 預埋冷卻水管降溫的措施，然而此種方式不僅加大了施工難度，影響工程進度，而且將增加 工程的造價，同時預埋冷卻水管處壓漿不密實，有害離子易侵入混凝土內部，亦會影響結構 整體的耐久性及承載力。大體積混凝土溫差控制一直是限制其工程應用的一大難點，預埋 冷卻水管只能一定程度上減緩混凝土內部的溫度上升，但一旦內部溫升超過冷卻水管的冷 卻極限，混凝土的結構破環潛在風險陡然增加。所以急需一種實現取消冷卻水管施工，且能 兼顧提高結構抗裂性能和溫度梯度控制的新型大體積混凝土結構設計方案。
【發明內容】
[0005] 針對上述傳統大體積混凝土中存在的不足，本發明提出了一種溫度梯度控制的橋 梁大體積混凝土，該結構能解決橋梁大體積混凝土承臺開裂和內外溫差控制問題。
[0006] 為實現上述目的，本發明采用的技術方案為：
[0007] -種溫度梯度控制橋梁大體積混凝土，所述溫度梯度控制橋梁大體積混凝土從內 向外由內層低溫升高抗裂混凝土I、中層低溫升高抗裂混凝土II和外層高韌性高抗裂混凝 土構成。
[0008] 上述方案中，所述內層低溫升高抗裂混凝土I中各組分的添加量為：水 泥 110_155kg/m3、粉煤灰 80_160kg/m3、礦粉 140-200kg/m3、河砂 750_850kg/m3，碎石 1050-1250kg/m3、聚羧酸減水劑4-6kg/m3,水膠比控制在0. 35-0. 45,內部復合控溫材料占 內層低溫升高抗裂混凝土I體積的1~2%。
[0009] 上述方案中，所述內部復合控溫材料由復合相變陶粒I與飽水陶粒以（1-2) : 1的 體積比混合而成。
[0010] 上述方案中，所述復合相變陶粒I的制備方法包括以下步驟：將陶粒置于真空釜 內水浴加熱至65-75°C攪拌20-30min，攪拌機轉速40-60r/min，然后在負壓1. 0-1. 5Mpa 條件下加入相變材料I，繼續攪拌5-10min后冷卻至常溫，攪拌機轉速100-150r/min，將 所得產物加入環氧樹脂中進行裹覆處理，待表面硬化，即得所述的復合相變陶粒I;其中， 所述相變材料I為十四烷酸、軟脂酸中的一種或二者混合；陶粒與相變材料I的質量比為 1: (0· 8-1. 2) 〇
[0011] 上述方案中，所述中層低溫升高抗裂混凝土II中各組分的添加量為：水 泥 110_155kg/m3、粉煤灰 80_160kg/m3、礦粉 140-200kg/m3、河砂 750_850kg/m3，碎石 1050-1250kg/m3、聚羧酸減水劑4-6kg/m3,水膠比控制在0. 35-0. 45,中層復合控溫材料占 中層低溫升高抗裂混凝土Π體積的0. 5-1. 5%。
[0012] 上述方案中，所述中部復合控溫材料由復合相變陶粒II與飽水陶粒以（1-2) : 1的 體積比混合而成。
[0013] 上述方案中，所述復合相變陶粒II的制備方法為：將陶粒置于真空釜內水浴加熱 至40-45°C攪拌20-30min，攪拌機轉速40-60r/min，然后在負壓1. 0-1. 5Mpa條件下緩慢 加入相變材料Π，繼續快速攪拌10-20min后冷卻至常溫，攪拌機轉速100-150r/min，將所 得產物加入環氧樹脂中進行裹覆，待表面硬化，即得所述的復合相變陶粒II;其中，所述相 變材料II為癸酸、正十八烷、正二十烷中的一種或幾種；陶粒與相變材料II的質量比為 1: (0· 9-1. 5) 〇
[0014] 上述方案中，所述陶粒所用陶粒為粘土陶粒或頁巖陶粒，5-20mm連續級配，簡壓強 度 5_15Mpa。
[0015] 上述方案中，所述飽水陶粒由上述陶粒破碎至4. 75-9. 50mm，然后進行常壓飽水處 理而成。
[0016] 上述方案中，所述外層高韌性高抗裂混凝土中各組分的所占質量配比為：水 泥 150_250kg/m3、粉煤灰 50_120kg/m3、礦粉 100-180kg/m3、河砂 750_850kg/m3、碎石 1050-1250kg/m3、聚羧酸減水劑4-6kg/m3、聚丙烯醇纖維0. 05-0. 10kg/m3,減縮劑占膠凝材 料質量的〇. 05-0. 10%，水膠比控制在0. 35-0. 45 ;所述膠凝材料為水泥、粉煤灰和礦粉。
[0017] 上述方案中，所述減縮劑為丙二醇聚醚，分子量2500-3500。
[0018] 上述方案中，所述外層高韌性高抗裂混凝土的厚度為0. 5-1. 2m，中層低溫升高抗 裂混凝土II的厚度為2-4m。
[0019] 本發明通過在低溫升高抗裂混凝土中引入復合控溫材料（內層低溫升高抗裂混 凝土I中摻內部復合控溫材料，中層低溫升高抗裂混凝土II中摻中部復合控溫材料），利用 控溫材料相變吸、放熱控制混凝土內部溫度差，通過不同相變材料相變溫度和相變熱焓的 不同，降低內部、中部、外部混凝土之間的溫度差，實現混凝土內部溫差的梯度變化。同時通 過添加部分飽水陶粒持續供給混凝土后期水化所需水量，保證混凝土內部相對濕度，提高 混凝土的致密性，一定程度上也限制了混凝土的開裂。
[0020] 同時本發明在高韌性高抗裂混凝土中引入聚丙烯醇纖維和減縮劑，減少外部混凝 土的收縮值，提高混凝土抗裂能力，且用聚丙烯醇纖維替代傳統鋼纖維增加了其在復雜環 境下的抗侵蝕、抗沖刷等耐久性能。
[0021] 在低溫升高抗裂混凝土（內層低溫升高抗裂混凝土I和中層低溫升高抗裂混凝土 II) +高韌性抗裂混凝土結構形式的組合下，通過內層低溫升高抗裂混凝土中復合控溫材料 高相變溫度和中層低溫升高抗裂混凝土中復合控溫材料低相變溫度的特性，各自吸收各層 膠凝材料水化熱，降低混凝土內部和中部溫度，同時優化設計兩種混凝土材料的不同厚度 及布置形式，達到內、中、外表溫差的降低，減小了整體的溫度