橋梁施工中大體積混凝土梁的裂縫控制

曹祥彬

（浙江旭新建設(shè)有限公司，浙江 溫州 325014）

1 大體積混凝土梁裂縫綜述

混凝土產(chǎn)生裂縫的原因很多，包括混凝土自身的因素、環(huán)境的因素、人為的因素等。混凝土自身的因素包括水泥水化放熱后混凝土降溫過程中產(chǎn)生的溫度裂縫、水泥漿硬化時體積收縮所產(chǎn)生的硬化收縮、混凝土干燥時產(chǎn)生的干縮等；環(huán)境的因素包括外界的約束、外界溫度升降使混凝土膨脹或收縮；人為的因素包括設(shè)計的不合理、混凝土配合比不當、材料質(zhì)量不合格、施工質(zhì)量差等。

混凝土是由水泥漿、砂子和石子組成的水泥漿體和骨料的兩相復(fù)合型脆性材料。存在著兩種裂縫:肉眼看不見的微觀裂縫和肉眼看得見的宏觀裂縫。微觀裂縫是混凝土本身就有的，它的寬度僅2-5mm，主要有三種形式的微裂縫。

混凝土的宏觀裂縫是肉眼可見的，按裂縫成因有荷載裂縫、變形裂縫、施工裂縫、堿骨料反應(yīng)裂縫，根據(jù)它們在結(jié)構(gòu)中的分布區(qū)域，一般可分為貫穿裂縫、深層裂縫及表面裂縫。

連續(xù)梁邊跨端部腹板受力比較特殊，應(yīng)力分布十分復(fù)雜。連續(xù)梁邊跨端部往往是由在支架上現(xiàn)澆的，此處剪力較大，在施工和體系轉(zhuǎn)換過程中會受到一些次內(nèi)力的影響，也是局部受力集中之處，同時，巨大的支座反力也主要是依靠腹板來傳遞的。主要與端部沒有配置彎起索或彎起索不足有關(guān)，即使配置豎向預(yù)應(yīng)力筋也由于鋼筋較短或是由于人工操作不當帶來的過大預(yù)應(yīng)力損失，以至難以抵抗主拉應(yīng)力。

分析認為箱梁頂板、底板的裂縫是由于箱梁畸變和橫向彎曲產(chǎn)生的，計算箱梁頂、底板的主應(yīng)力時，必須考慮頂、底板的橫向正應(yīng)力。由于在箱梁的頂、底板的剪應(yīng)力相對較小，所以主應(yīng)力的方向大致與箱梁的頂?shù)装宓臋M向方向相同，那么產(chǎn)生的裂縫方向大致與橋軸方向平行。預(yù)應(yīng)力筋錨頭處局部受力以及截面分層處和施工接縫處的局部應(yīng)力都有可能產(chǎn)生嚴重的局部應(yīng)力，使頂、底板開裂。

2 大體積混凝土裂縫的控制措施分析

隨著橋梁跨徑的不斷擴大，橋梁建設(shè)中大體積混凝土越來越多，工程實踐證明，大體積混凝土施工難度比較大，混凝土產(chǎn)生裂縫的機率較多，稍有差錯，將會造成無法估量的損失。

為了控制大體積混凝土裂縫，就必須盡最大可能提高混凝土本身抗拉強度性能和降低抗應(yīng)力這兩方面綜合考慮?？估瓘姸戎饕獩Q定于混凝土的強度等級及組成材料，要保證抗拉強度關(guān)鍵在于原材料的優(yōu)選和配合比的優(yōu)化，降低拉應(yīng)力是控制混凝土裂縫的有效途徑。

2.1 原材料方面控制

2.1.1 水泥

水泥水化熱是產(chǎn)生溫度應(yīng)力的主要影響因素，因此水泥是大體積混凝土的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。大體積混凝土所用水泥應(yīng)采用水化熱低、凝結(jié)時間長、后期強度高的水泥，如礦渣硅酸鹽水泥、粉煤灰硅酸鹽水泥、火山灰硅酸鹽水泥，大體積混凝土中嚴禁使用體積安定性不良的水泥，以防止會使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生膨脹性裂縫，影響工程質(zhì)量。

2.1.2 骨料

對于大體積混凝土工程，石子的選擇可根據(jù)施工條件，盡量以減少用水量和水泥用量，減少混凝土的收縮和泌水性為目的。在配合比相同的條件下，使用碎石的混凝土強度高，抗裂性能也較卵石的高，所以對于大體積混凝土工程，由于抗裂度要求高，施工時宜采用碎石作為粗骨料。

2.1.3 摻合料

在拌制混凝土?xí)r摻入的礦物粉狀材料，主要是為了節(jié)約水泥，改善混凝土性能，常用的有粉煤灰、硅粉、磨細礦渣粉、燒粘土、沸石巖粉、磨細自燃煤研石等。其中粉煤灰的應(yīng)用最為普遍。大體積混凝土施工中，摻加適量的優(yōu)質(zhì)粉煤灰，可以改善混凝土的性能、減少混凝土的水化熱。

2.1.4 外加劑

為保證大體積混凝土工程質(zhì)量，防止開裂，提高混凝土的耐久性，混凝土外加劑是指在混凝土拌和過程中摻入的，用以改善混凝土性能的物質(zhì)。如摻用減水劑，在保證混凝土滿足設(shè)計強度的前提下，可最大限度的減少水泥用量。加入膨脹劑可使混凝土獲得一定膨脹值，以抵消或者減緩由于混凝土收縮而產(chǎn)生的拉應(yīng)力，從而防止混凝土產(chǎn)生開裂。大體積混凝土中常用的外加劑有木質(zhì)素磺酸鹽類減水劑、高效緩凝減水劑、UEA型膨脹劑等。

2.2 施工方面

2.2.1 拌制振搗

在混凝土攪拌時，采用二次投料新工藝，混凝土上下層強度差減少，可有效地防止水分向石子與水泥砂槳界面的集中，使硬化后的界面過渡層的結(jié)構(gòu)致密、粘結(jié)加強，從而可使混凝土強度提高10%左右。在大體積混凝土基礎(chǔ)的垂直施工縫處留縫與接縫時，均宜采用二次振搗。一般宜在混凝土澆筑后lh左右。

2.2.2 澆筑

在施工時間允許的條件下，可將大體積混凝土結(jié)構(gòu)采用分層多次澆筑，施工層之間的結(jié)合按施工縫處理，它可以使混凝土內(nèi)部的水化熱得以充分地散發(fā)。分層厚度一般控制在0.6-2.0m的范圍內(nèi)，選擇上層混凝土覆蓋的適宜時間，應(yīng)是在下層混凝土溫度己降到一定值時，即上層混凝土溫升傳遞到下層后，下層混凝土溫度回升值不大于原混凝土最高溫升，根據(jù)經(jīng)驗，一般約取5-7天為宜。

2.2.3 頂板施工

認真審查工程結(jié)構(gòu)設(shè)計圖紙，復(fù)核板厚、鋼筋；加強鋼筋工程的隱蔽驗收，注意檢查鋼筋的直徑、間距、上下層鋼筋之間的有效高度、鋼筋的錨固長度、下層鋼筋的保護層墊板厚度及分布等是否符合設(shè)計、施工規(guī)范要求；澆搗混凝土?xí)r，安排專人負責管理，以免上層負筋被踩壓下沉；板中預(yù)埋電線套管時下方多設(shè)些墊塊，一確保下層鋼筋的有效保護層；嚴格按照施工規(guī)范規(guī)定，嚴禁在現(xiàn)澆混凝土未達到設(shè)計強度之前拆模，板上施工堆載應(yīng)均勻分布，且避免過重；重視事前控制，確保板件厚度及混凝土強度達到設(shè)計要求。

2.2.4 溫度控制

溫度監(jiān)測是大體積混凝土施工中的一個重要環(huán)節(jié)，也是防止溫度裂縫的關(guān)鍵。在混凝土澆筑過程中應(yīng)進行混凝土澆筑溫度的監(jiān)測，在養(yǎng)護過程中應(yīng)進行混凝土澆筑塊體升降溫、內(nèi)外溫差、降溫速度及環(huán)境溫度等監(jiān)測。這些監(jiān)測結(jié)果能反映大體積混凝土澆筑塊體內(nèi)溫度變化的實際情況及所采取的施工技術(shù)措施的效果，為施工組織者在施工過程中及時準確采取溫控對策提供科學(xué)依據(jù)，實現(xiàn)情報化施工。

施工中可采用簡易測溫法，即在混凝土內(nèi)預(yù)埋鋼管，用便攜式電子溫度計測溫。目前，在大體積混凝土溫度、溫差監(jiān)測工作中引入了計算機技術(shù)，提高了監(jiān)測速度與監(jiān)測精度，并可進行不間斷的自動監(jiān)測，實現(xiàn)監(jiān)測工作自動化。在程序編制中輸入最大溫差控制值，可以實施溫差超值聲、光自動報警，根據(jù)打印的監(jiān)測數(shù)據(jù)、變化曲線可以預(yù)測溫度及其變化的趨勢，及時采取有效措施對混凝土的內(nèi)外溫差、溫度陡降與內(nèi)部溫差進行控制。

3 結(jié)語

混凝土裂縫問題十分復(fù)雜，它涉及到和工程結(jié)構(gòu)相關(guān)的方方面面。在橋梁工程大體積混凝土基礎(chǔ)施工中，應(yīng)從優(yōu)先選用水化熱低的水泥，結(jié)構(gòu)致密、粒徑較大、級配良好的骨料，摻加適量的礦質(zhì)摻合料和外加劑，可以減少混凝土的水化熱、改善混凝土的性能。采用分層澆筑的方法，改進混凝土的拌制和振搗，有效降低混凝土的內(nèi)外溫差，減少收縮值并弱化基礎(chǔ)的約束作用?；炷翝仓瓿珊笠訌婐B(yǎng)護，嚴格控制溫差，在混凝土澆筑過程中進行混凝土澆筑溫度的監(jiān)測，能夠有效防止大體積混凝土基礎(chǔ)出現(xiàn)裂縫，保證混凝土的質(zhì)量。

[1]中華人民共和國交通部.JTG D62-2004公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁設(shè)計規(guī)范[M].北京:人民交通出版社.2004.

[2]李躍.大體積混凝土的溫控和防裂技術(shù)研究[J].武漢理工大學(xué).2004.

[3]中華人民共和國交通部.JTG D62-2004公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁設(shè)計規(guī)范[M].北京:人民交通出版社.2004.

[4]謝榮華.高層建筑大體積混凝土裂縫的防治[J].大眾科技.2005（11）.