橋梁墩臺(tái)大體積混凝土施工裂縫及預(yù)防措施

向晉

武漢科固工程技術(shù)有限公司 湖北 武漢 430000

1 引言

大體積混凝土是夠長(zhǎng)橋梁墩臺(tái)的主要材料，混凝土的抗拉能力有限，極容易裂開(kāi)。因此在橋梁施工過(guò)程中必須要對(duì)裂縫進(jìn)行預(yù)防和處理?；炷亮芽p的出現(xiàn)容易造成鋼筋主體結(jié)構(gòu)暴露，進(jìn)而引起腐蝕等問(wèn)題。這些問(wèn)題的出現(xiàn)都會(huì)影響橋梁墩臺(tái)的使用壽命和安全性能。

2 大體積混凝土的特性和定義

混凝土是由水泥和砂石等組合而成的常用建筑材料，大體積混凝土當(dāng)前尚無(wú)具體定義。從建筑和施工要求上來(lái)看，現(xiàn)澆量大，結(jié)構(gòu)結(jié)實(shí)的混凝土結(jié)構(gòu)基本屬于大體積混凝土。在大體積混凝土的澆灌過(guò)程當(dāng)中，水泥水化熱會(huì)導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部溫度大幅上升，這容易導(dǎo)致大體積混凝土結(jié)構(gòu)變形，在此過(guò)程中容易形成裂縫等危害。此外混凝土在冷卻的過(guò)程中，結(jié)構(gòu)之間的拉張力增加，若超過(guò)水泥混凝土的最大拉張力，則容易出現(xiàn)裂縫等問(wèn)題。

3 裂縫的成因

橋梁墩臺(tái)的由于其本身需要承載較多的重量，這就要求橋梁墩臺(tái)的混凝土結(jié)構(gòu)具有較大的壓力前度和拉張力結(jié)構(gòu)。因此在澆筑混凝土的時(shí)候，除了根據(jù)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和施工標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行操作外，必須防范水泥水化反應(yīng)后溫度過(guò)高和冷卻時(shí)拉張力增加而造成的裂縫問(wèn)題。在橋梁的施工過(guò)程當(dāng)中水泥和水的水化屬于放熱反應(yīng)，因此在利用水泥進(jìn)行澆灌的過(guò)程中，大體積混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)當(dāng)中溫度會(huì)迅速上升，由于水泥混凝土結(jié)構(gòu)密封性較好，因此大量的熱能會(huì)囤積在水泥混凝土內(nèi)部。混凝土的外部和外部溫差較大，內(nèi)外的拉張力和方向不一致，因此當(dāng)外部的超過(guò)其最能承受的最大張力時(shí)，就容易造成混凝土表面裂縫。

4 裂縫的預(yù)防

為了解決大體積混凝土在施工過(guò)程中出現(xiàn)的裂縫問(wèn)題，要從以下幾點(diǎn)出發(fā)。第一要從在施工之前必須進(jìn)行測(cè)算；第二，混凝土原料選擇；第三，施工過(guò)程中進(jìn)行控制；第四，合理養(yǎng)護(hù)。

4.1 前期測(cè)算

在施工之前，設(shè)計(jì)和施工人員應(yīng)該隊(duì)所選取的混凝土原料性能和外界調(diào)節(jié)進(jìn)行綜合考量。計(jì)算混凝土的內(nèi)外部溫度差和混凝土表面張力所能承受最大的張力，進(jìn)而為混凝土的澆筑過(guò)程提供可靠數(shù)據(jù)支持。

4.2 混凝土原料選擇

從上文可以看出，混凝土的裂縫產(chǎn)生主要是因?yàn)樗嘣跐仓^(guò)程中水熱化反應(yīng)熱量太高而引起的內(nèi)外部溫差和作用力不同。因此在混凝土原料的選擇過(guò)程中，對(duì)原料性能的把握變得十分關(guān)鍵。對(duì)于水泥的選擇要盡量選擇堿性低的水泥，在經(jīng)費(fèi)和條件允許時(shí)，要選擇微型擴(kuò)張的水泥，例如火山灰、礦渣硅酸鹽水泥和其他微粒超細(xì)水泥。在水泥的水化過(guò)程當(dāng)中，擴(kuò)張型的水泥能夠抵消一部分水化熱后的溫度徐變應(yīng)力。進(jìn)而能夠降低混凝土的拉應(yīng)力，這對(duì)裂縫的預(yù)防有一定幫助。從大量的實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐來(lái)看，10kg的水泥會(huì)引起一度左右的溫度上升。因此在澆筑的過(guò)程中要盡量減少水泥的用量。但水泥用量的減少會(huì)引起膠合性能較差，這也容易因此裂縫。因此必須將水泥用量控制在合理范圍內(nèi)。除了原料水泥的選擇外，其他原料的選擇也尤為重要，例如：減水劑和、砂石的大小等。原料選擇完成之后，原料的用量和使用方式至關(guān)重要。橋梁墩臺(tái)的主體結(jié)構(gòu)為鋼筋，大體積混凝土和鋼筋的配合能夠更好的加固橋梁墩臺(tái)的穩(wěn)固性，因此施工過(guò)程中必須大骨料和小骨料混凝土相結(jié)合。施工中混凝土粗細(xì)骨料配比一般在總量的80%左右，因此在選擇骨料時(shí)，應(yīng)該選擇膨脹系數(shù)小、表面干凈的。

4.3 施工過(guò)程中進(jìn)行控制

水泥的水化熱是造成裂縫出現(xiàn)的主要原因，因此在施工的過(guò)程中，對(duì)混凝土進(jìn)行降溫尤為重要。通常情況下，在施工過(guò)程中會(huì)布置循環(huán)冷卻水管。循環(huán)冷卻水管必須經(jīng)過(guò)精確計(jì)算，利用水循環(huán)帶走熱能。但在施工過(guò)程中必須時(shí)刻保持水管暢通，防治水管堵塞和漏水。除了循環(huán)冷卻外，分層澆筑也可以減少水泥熱量的聚集。分層澆筑通常分為平面、斜面和分段分層三種。在進(jìn)行平面澆筑操作時(shí)要求結(jié)構(gòu)平面尺寸相對(duì)較小，在施工的過(guò)程中在第一層混凝土初次凝結(jié)之前進(jìn)行第二層澆灌，每層的澆灌厚度要求在一尺之內(nèi)。在進(jìn)行斜面澆筑時(shí)，一般是讓混凝土從頂端自然向下流，這中澆灌方法適合平面大但整體厚度要求較小的平面。和平面分層一樣，斜面分層在澆灌時(shí)要確保第二次澆灌在第一層初凝之前。分段分層澆灌主要是為了適應(yīng)結(jié)構(gòu)面積大和跨度較大的橋梁墩臺(tái)結(jié)構(gòu)。在分層澆灌時(shí)，先將一段距離的結(jié)構(gòu)進(jìn)行逐層澆筑，然后再對(duì)另一段進(jìn)行澆筑。在分段分層澆筑時(shí)要注意澆筑的厚度和振搗時(shí)間。

4.4 做好養(yǎng)護(hù)控制工作

混凝土在澆筑完成之后，橋梁墩臺(tái)大體混凝土進(jìn)入固化階段。在這個(gè)時(shí)候由于水泥水化熱量較大，此時(shí)的混凝土溫度較高。在內(nèi)外溫差較大的情況下容易產(chǎn)生裂紋，因此在澆筑完成后要保持混凝土的溫度穩(wěn)定，通常情況下是采用灑水降溫。為了讓混凝土表面溫度保持穩(wěn)定，施工過(guò)程通常會(huì)采用塑料薄膜和稻草等材料進(jìn)行覆蓋，進(jìn)而防止水分蒸發(fā)過(guò)快。在對(duì)不能覆蓋的豎體結(jié)構(gòu)時(shí)，一般采用塑料薄膜板進(jìn)行覆蓋并延長(zhǎng)覆蓋時(shí)間。從施工的經(jīng)驗(yàn)上來(lái)看，當(dāng)混凝土的內(nèi)外差溫度小于20度時(shí)才可以進(jìn)行拆膜。

5 結(jié)束語(yǔ)

我國(guó)鐵路和公路布局日益完善，橋梁墩臺(tái)結(jié)構(gòu)直接關(guān)系到道路運(yùn)輸?shù)陌踩褪褂脡勖?。因此在橋梁墩臺(tái)建設(shè)過(guò)程當(dāng)中如何避免大體積混凝土在施工過(guò)程中出現(xiàn)裂縫顯得尤為重要。本文從混凝土的結(jié)構(gòu)特性和特點(diǎn)出發(fā)，分析了施工過(guò)程中造成混凝土施工裂縫的原因后得出如何預(yù)防裂縫的基本方法。在預(yù)防裂縫上首先得從原料的選擇方面出發(fā)，水泥必須選擇微粒、堿性小，混凝土骨料必須粗細(xì)結(jié)合。施工過(guò)程中必須進(jìn)行隨時(shí)監(jiān)測(cè)，利用水循環(huán)系統(tǒng)進(jìn)行降溫，利用不同澆筑方法進(jìn)行溫度控制。最后在澆筑完成后必須注意養(yǎng)護(hù)。由于橋梁墩臺(tái)在道路基建中的重要作用，因此必須從上述方面對(duì)裂縫進(jìn)行預(yù)防。