淺談橋梁施工中大體積混凝土裂縫控制

張順

摘要：在我國經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的大趨勢之下，橋梁工程大體積混凝土澆筑工程對工程建設(shè)規(guī)模結(jié)構(gòu)越來越重要，其應(yīng)用的范圍也隨之廣泛，而且由于橋梁工程大體積混凝土的剛度較大，其強(qiáng)度上的問題會(huì)因?yàn)榇蠖鄶?shù)屬于隱蔽工程，一旦產(chǎn)生裂縫，混凝土的強(qiáng)度受到影響，無法保證其使用性能。如何控制并減少大體積混凝土裂縫的出現(xiàn)問題日益突出，想要更加順利的建設(shè)和發(fā)展大體積混凝土澆筑技術(shù)，要找出導(dǎo)致裂縫出現(xiàn)的癥結(jié)所在并找出其拉制方法。

關(guān)鍵詞：大體積；混凝土；裂縫；控制

橋梁工程大體積混凝土的裂縫問題是混凝土最主要的病害類型之一，橋梁大體積混凝土作為橋梁結(jié)構(gòu)的主要構(gòu)件，不僅需要考慮承擔(dān)著上部結(jié)構(gòu)及汽車產(chǎn)生的豎向的軸力、水平力以及彎矩，有時(shí)還要考慮一些自然的客觀因素，它影響著橋梁整體的安全性、實(shí)用性以及耐久性。

一、橋梁工程大體積混凝土裂縫成因

總體而言，裂縫的成因帶有復(fù)雜性和多元性。當(dāng)結(jié)構(gòu)的抗拉強(qiáng)度不足時(shí)，由于結(jié)構(gòu)物在投入使用中必須承受各種荷載，在這種結(jié)構(gòu)之下就可能會(huì)有裂縫的出現(xiàn)。在外荷載的直接應(yīng)力之下對于導(dǎo)致裂縫產(chǎn)生的原因更是多樣化，如溫度的變化以及其次應(yīng)力的影響等等，并對于不均勻的沉降還有膨脹的作用力引導(dǎo)也同樣會(huì)對裂縫產(chǎn)生具有促進(jìn)的影響。復(fù)雜的原因可以造成結(jié)構(gòu)裂縫，其中在大體積混凝土澆筑達(dá)到其設(shè)計(jì)強(qiáng)度的時(shí)候，在這中間的過程中導(dǎo)致結(jié)構(gòu)裂縫的產(chǎn)生原因主要在于水泥的水熱化引起的溫度劇變，這也是對于混凝土強(qiáng)度問題中相對單一的一個(gè)原因。

水一一水泥水化硬化中的不可缺少的一種條件。為保證施工標(biāo)準(zhǔn)和易性，通常在混凝土中需要添加的水量是普通水泥水化的時(shí)候所需要的水量的幾倍之多。由此纏身的多余的水會(huì)變成水汽在混凝土內(nèi)四處游離，進(jìn)而導(dǎo)致混凝土體積收縮，俗稱干縮?；炷两禍貢r(shí)出現(xiàn)冷縮，再與干縮疊加，會(huì)增大混凝土中的拉應(yīng)力，進(jìn)而產(chǎn)生裂縫。水泥的水化反應(yīng)跟混凝土一直在降低溫度，其在降溫時(shí)，混凝土的體積逐漸收縮。一直延伸到降溫過程中，混凝土的表面會(huì)逐漸散發(fā)來自于內(nèi)部的熱量，所以混凝土表面溫度與其中心溫度仍然會(huì)存在一定差值，差值一旦超出一定限度，就與升溫階段同理，會(huì)在表面產(chǎn)生裂縫。而這個(gè)時(shí)候，混凝土的硬度、彈性模量均會(huì)有一定增長。故而，在降溫的過程中，期間產(chǎn)生的拉應(yīng)力會(huì)大于日常的室溫。雖然會(huì)減少一定程度的溫度升高時(shí)出現(xiàn)的壓應(yīng)力，但在混凝土收縮時(shí)的拉應(yīng)力依然很高，有時(shí)會(huì)超過其本身的抗拉強(qiáng)度，導(dǎo)致混凝土被降溫收縮的拉應(yīng)力貫穿，出現(xiàn)裂縫。

在混凝土的升溫階段，會(huì)澆筑大量的水泥，形成一個(gè)截面面積巨大的教主結(jié)構(gòu)，所以一般來說在混凝土澆筑過后，水泥放出的大量水會(huì)被化熱，混凝土的溫度也會(huì)上升。但由于混凝土對熱量的不善傳導(dǎo)，而且其需要澆筑的體積過大，相對散熱會(huì)小于其他位置，這便導(dǎo)致了混凝土在內(nèi)部的水化熱積聚在一起，導(dǎo)致散發(fā)不順暢，而其外部的散熱卻要相對快許多。根據(jù)熱脹冷縮的原理，在混凝土的中心部分由于高溫高熱量，內(nèi)部不斷產(chǎn)生氣體膨脹，表面的混凝土較接近于常溫，風(fēng)干較快，釋放溫度卻較慢，而中心部分在這個(gè)時(shí)候變回與表面質(zhì)點(diǎn)間形成彼此之間的約束，這種約束不會(huì)開裂；但是在當(dāng)表層的拉應(yīng)力與混凝土抗拉強(qiáng)度差異較大，超過限定額度，就會(huì)因此而產(chǎn)生裂縫。

二、如何運(yùn)用溫度控制方法減少裂縫出現(xiàn)

在對控制溫升和內(nèi)外溫差及降溫速度也都有相對應(yīng)的方法，并確認(rèn)為防止混凝土出現(xiàn)有害溫度裂縫的關(guān)鍵所在。一般來說，從材料的選擇上可以采用一部分低熱水泥或者活性摻合料：在澆筑之前，還可以在相應(yīng)位置提前掩埋下裝有冷水的循環(huán)管道，能夠一定程度上降低澆筑中出現(xiàn)的升溫；當(dāng)澆筑后，通過管道運(yùn)輸循環(huán)冷卻水來降低混凝土的水化溫度；另外，可以降低水泥含量，降低總的水化熱量；采用人工冷卻混凝土組成材料的方法也是一個(gè)有效控制溫度裂縫產(chǎn)生的方法；對澆筑層厚度和澆筑間的最短歇期進(jìn)行合理限制。

三、混凝土溫度控制的檢測內(nèi)容

就目前來說，可以選擇兩個(gè)方式來檢測絕熱溫升，第一種是間接法，另一種是直接法。間接法，是指利用水泥的水化熱、混凝土比熱、水泥用量以及混凝土密度，在對于其各個(gè)不同方面所表現(xiàn)顯示出來的數(shù)據(jù)進(jìn)行反映計(jì)算，并由此得出絕熱溫升。另一種方法—直接法，主要是運(yùn)用現(xiàn)成的儀器—實(shí)驗(yàn)儀，來直接測定絕熱溫升。一般在養(yǎng)護(hù)過程的溫度監(jiān)測中，控制混凝土的降溫速度技術(shù)措施的所要求效果的有效措施，對于混凝土表面與中心部分的溫差可以作為用來計(jì)算混凝土溫度應(yīng)力的參考依據(jù)，并且進(jìn)一步來確定混凝土的抗拉強(qiáng)度。隨時(shí)能夠檢測混凝土在澆筑后是不是超過此時(shí)混凝土中所可能會(huì)產(chǎn)生的拉應(yīng)力，并以此確保對裂縫的有效控制。

四、混凝土溫度控制設(shè)計(jì)控制措施

1.施工配合比控制措施，控制水泥用量

在采購原料時(shí)，對于混凝土的原材料購買與調(diào)和比例應(yīng)有可參考可依據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)。合理選擇的原材料、精確原材料配比是減少溫度裂縫的一個(gè)重要手段。按要求，施工單位要遵照所需混凝土的設(shè)定強(qiáng)度，挑選的所需原材料，其過程要嚴(yán)格依照選購標(biāo)準(zhǔn)有選擇性、有針對性的進(jìn)行采購，如果精確混凝土的調(diào)配比例，調(diào)配后的成果要體現(xiàn)出混凝土在絕熱溫升上有明顯減少、并且抗拉強(qiáng)度得到增大。我們可以采用水化熱較低而硬度較好的水泥，以此來降低水泥的水化熱，經(jīng)過這樣的調(diào)節(jié)與配比，混凝土的各方面指數(shù)會(huì)有較大的提升，在保證混凝土的強(qiáng)度以及其流動(dòng)度的前提下，盡可能的減少對水泥的用量以求達(dá)到降低混凝土得絕熱溫升應(yīng)有的預(yù)期效果。按照綠色高性能混凝土配合比優(yōu)化設(shè)計(jì)基于絕熱溫升控制的功能要求，其準(zhǔn)則需要對配合比進(jìn)行優(yōu)化選擇，采用線膨脹系數(shù)小、導(dǎo)熱性好、級配合理的骨料以減少混凝土溫度應(yīng)力。另外，必須要控制好水泥的用量，首要選用天然連續(xù)級配粗集料，其可泵性能夠大大降低施工過程中對水和水泥的需求，進(jìn)而使水化熱得以減少。另外節(jié)約水泥以及降低絕熱溫升，與此同時(shí)，摻降低混凝土來控制絕熱溫升，也能有效提高抗裂能力外加劑可以減緩水化熱速率。更重要的是就一般來說，混凝土澆筑工程常用的外加劑的使用主要指緩凝劑、減水劑以及膨脹劑三種。

2.溫度應(yīng)力控制

有效控制因水化熱引起的溫升和塊體的中心部分與表層溫度差值以及降溫速度，是為防止混凝土出現(xiàn)有害溫度裂縫的關(guān)鍵所在。盡可能選用強(qiáng)度等級低的混凝土，充分利用后期強(qiáng)度，避免溫度應(yīng)力對大面積混凝土澆筑工程產(chǎn)生裂縫，我們一般采用的方法最常見的為后澆帶法，也就是利用降低水泥含量以減少總的水化熱量為原理，采用低熱水泥或一部分用活性摻合料，養(yǎng)護(hù)時(shí)循環(huán)水養(yǎng)護(hù)。并在澆筑之后，用循環(huán)的低溫冷水來減低絕對溫升值，也可使其保持恒溫的費(fèi)用降低。另外，結(jié)合現(xiàn)代科技的發(fā)展，各種微膨脹水泥的出現(xiàn)以及高科技添加劑的出現(xiàn)對于溫度應(yīng)力控制來說相對于以前也容易很多。

五、結(jié)語

由上面的分析可以看出，我們應(yīng)該重視溫度裂縫對橋梁工程大體積混凝土澆筑的影響并對其加以控制和防范，采用導(dǎo)熱性良好、線膨脹系數(shù)較小以及級配合理的骨料來對混凝土溫度應(yīng)力控制在較小的范圍之內(nèi)。并且在對混凝土的材料選擇和混凝土配合比的優(yōu)化上一定要注意按照其設(shè)計(jì)的強(qiáng)度要求選用，并在其地理因素和天氣因素中加以注意，對混凝土的中心部分一旦出現(xiàn)變化，都會(huì)造成不同程度的影響。如果混凝土的體積較大，溫度差值的積少成多就勢必會(huì)關(guān)聯(lián)到裂縫問題。所以要時(shí)刻關(guān)注對裂縫的測查。筆者仔細(xì)剖析對大體積混凝土在澆筑時(shí)溫度裂縫產(chǎn)生的原因和控制方法，希望能對未來混凝土建筑工作起到一定參考和借鑒作用，也希望我國的施工水平能夠不斷提升，杜絕安全隱患。

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