橋梁工程施工中大體積混凝土非荷載裂縫問(wèn)題分析

李明

摘 要： 近年來(lái)我國(guó)橋梁工程發(fā)展速度較快，橋梁施工技術(shù)有了較大的進(jìn)步。在當(dāng)前橋梁工程施工中，大體積混凝土應(yīng)用十分廣泛。大體積混凝土體積大，所需要混凝土數(shù)量多，施工較為復(fù)雜，對(duì)施工技術(shù)具有較高的要求。基于混凝土施工過(guò)程中容易出現(xiàn)裂縫的問(wèn)題，在橋梁工程大體積混凝土施工中，需要控制好大體積混凝土非荷載裂縫，有效的保證橋梁結(jié)構(gòu)的質(zhì)量和安全。文中分析了橋梁工程施工中大體積混凝土裂縫產(chǎn)生的原因，并進(jìn)一步對(duì)橋梁工程施工中大體積混凝土非荷載裂縫的控制措施進(jìn)行了具體的闡述。

關(guān)鍵詞： 橋梁工程;大體積混凝土;非荷載裂縫;原因;控制措施

由于大體積混凝土自身具有的優(yōu)勢(shì)，在當(dāng)前橋梁工程施工中大體積混凝土應(yīng)用十分廣泛，有效的保證了橋梁施工的質(zhì)量和縮短了工程進(jìn)度。在大體積混凝土施工中對(duì)強(qiáng)度、剛度、整體性和耐久性具有較高的要求，同時(shí)還需要對(duì)橋梁大體積混凝土非荷載裂縫進(jìn)行有效控制，全面提高大體積混凝土施工的質(zhì)量，保證橋梁工程的整體性能。

1橋梁工程施工中大體積混凝土非荷載裂縫產(chǎn)生的原因

1.1混凝土收縮

在大體積混凝土施工過(guò)程中，單純混凝土體積的自由收縮不會(huì)有裂縫產(chǎn)生。但在實(shí)際收縮發(fā)生時(shí)，通常會(huì)受到混凝土、骨料和鋼筋等的約束，導(dǎo)致混凝土內(nèi)部產(chǎn)生拉應(yīng)力，一旦這種拉應(yīng)力超出混凝土極限抗拉強(qiáng)度，則會(huì)導(dǎo)致裂縫發(fā)生。在混凝土發(fā)生收縮時(shí)，主要以塑性收縮、干燥收縮、自收縮和碳化收縮等為主。塑性裂縫主要是在混凝土凝結(jié)時(shí)，由于存在泌水現(xiàn)象，混凝土結(jié)構(gòu)表面會(huì)有一層水膜，當(dāng)表面水分過(guò)快散失時(shí)，則會(huì)發(fā)生塑性裂縫。當(dāng)混凝土凝結(jié)硬化后，混凝土結(jié)構(gòu)與外界環(huán)境之間存在溫度差，內(nèi)部水分會(huì)向外散失，由此而引發(fā)干燥收縮。當(dāng)膠凝材料水化反應(yīng)過(guò)程中消耗水分會(huì)引發(fā)自收縮。另外，混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部的氫氧化鈣會(huì)與空氣中的二氧化碳發(fā)生反應(yīng)，從而產(chǎn)生碳化收縮。

1.2溫度變形

混凝土施工過(guò)程中，由于混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部溫度總是高于外部溫度，內(nèi)外溫度差則會(huì)導(dǎo)致溫度應(yīng)力產(chǎn)生，這也是溫度裂縫產(chǎn)生的直接原因。大體積混凝土由于尺寸較大，導(dǎo)熱性能差，其內(nèi)部水化熱散失速度明顯小于外部，因此導(dǎo)致內(nèi)外溫度之間存在一定的差值，在溫度應(yīng)用作用下混凝土受拉開(kāi)裂。這種內(nèi)外溫差還與澆筑溫度、環(huán)境溫度、養(yǎng)護(hù)狀況和散熱狀況等有較大的關(guān)系。另外，當(dāng)混凝土材料之間熱膨脹系數(shù)不同時(shí)，混凝土內(nèi)部也會(huì)產(chǎn)生局部溫度應(yīng)力，從而產(chǎn)生溫度裂縫。

1.3地基不均勻沉陷和約束作用

當(dāng)大體積混凝土結(jié)構(gòu)所處地基的承載力達(dá)不到要求，地基會(huì)發(fā)生不均勻沉降變形，從而導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部拉應(yīng)力產(chǎn)生，由此而引發(fā)裂縫。另外，當(dāng)?shù)鼗謭?jiān)實(shí)的情況下，其會(huì)對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)變形帶來(lái)一定的限制，導(dǎo)致混凝土開(kāi)裂。

1.4其他原因

（1）凍融作用。在較為寒冷的地區(qū)，由于環(huán)境溫度變化較大，混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部水分會(huì)出現(xiàn)反復(fù)的冰凍和融化，冰凍和融化過(guò)程中水的體積會(huì)發(fā)生不斷變化，由此而引發(fā)混凝土裂縫。

（2）鋼筋銹蝕。混凝土在碳化和氯離子侵蝕作用下，鋼筋表面會(huì)受到破壞，產(chǎn)生銹蝕，導(dǎo)致其體積膨脹，保護(hù)鋼筋的混凝土?xí)a(chǎn)生裂縫或是剝落。

（3）化學(xué)反應(yīng)膨脹。主要來(lái)自于堿骨料反應(yīng)，即混凝土中的堿與骨料中的二氧化硅發(fā)生反應(yīng)，生成凝膠體，體積膨脹會(huì)有應(yīng)力產(chǎn)生，由此而導(dǎo)致混凝土開(kāi)裂。

2橋梁工程中大體積混凝土非荷載裂縫的控制

2.1橋梁設(shè)計(jì)措施

橋梁在設(shè)計(jì)過(guò)程中，對(duì)結(jié)構(gòu)形式與分塊采用合理的設(shè)計(jì)并對(duì)設(shè)計(jì)條件進(jìn)行改善，可避免大體積混凝土外部受力過(guò)大致使裂縫出現(xiàn)。為降低非荷載裂縫，還需重視橋梁工程大體積混凝土構(gòu)造結(jié)構(gòu)，通過(guò)配筋構(gòu)造及溫度控制降低裂縫出現(xiàn)率。當(dāng)橋梁出現(xiàn)裂縫時(shí)，常規(guī)大體積混凝土布置鋼筋較少，但如若出現(xiàn)裂縫或空洞，也可以斜筋彌補(bǔ)，承擔(dān)混凝土的應(yīng)受力，控制裂縫發(fā)展。

2.2原材料的選擇

為了能夠有效控制大體積混凝土非荷載裂縫，需要做好原材料選擇工作，即合理選擇和配置水泥、骨料、摻合料和減水劑等。在選擇水泥時(shí)，盡量選擇凝結(jié)時(shí)間長(zhǎng)及水化熱低的水泥，以中、低熱硅酸鹽水泥為宜，不建議在大體積混凝土施工時(shí)選擇早強(qiáng)型水泥。骨料宜選擇連續(xù)級(jí)配，細(xì)骨料以中粗砂為宜。在選取骨料時(shí)，細(xì)度宜控制在2.6～2.9之間。在實(shí)踐工程施工中，當(dāng)采用粒徑較大的中粗砂時(shí)，其用水量和水泥用量都會(huì)減少，可以有效的降低混凝土干縮，減少水化熱，對(duì)混凝土裂縫的發(fā)生起到有效的控制。由于粉煤灰水化熱低于水泥，因此在保證工程質(zhì)量的基礎(chǔ)上，通過(guò)加入適量的粉煤灰，可以減少水泥用量，降低水化熱。而且利用優(yōu)質(zhì)粉煤灰時(shí)，具有較好的減水作用，能夠有效的降低混凝土施工時(shí)的用水量，控制混凝土體積的收縮，具有較好的防裂作用。另外，通過(guò)摻加粉煤灰還能夠改善混凝土的和易性。通過(guò)加入減水劑，可以有效的減低混凝土用水量及水泥用量，降低水化熱反應(yīng)，減緩水化熱釋放速度。

2.3配合比設(shè)計(jì)

混凝土配合比需在一定原則下，保證混凝土強(qiáng)度及耐久性，計(jì)算施工用量，并適當(dāng)增加用量。力求降低水化熱反應(yīng)，減少裂縫。同時(shí)，優(yōu)化混凝土的生產(chǎn)配合比，最大程度上提升混凝土的流動(dòng)性和和易性，提高施工效率和質(zhì)量。

2.4施工措施

2.4.1降低混凝土的澆筑入模溫度

在混凝土澆筑時(shí)，應(yīng)控制入模溫度。在夏天施工時(shí)，盡量避免在午間高溫時(shí)澆筑混凝土。材料提前一周進(jìn)行準(zhǔn)備，優(yōu)先采用進(jìn)場(chǎng)時(shí)間較長(zhǎng)的水泥，水泥溫度宜保持在50℃以下;骨料宜搭建廠棚或進(jìn)行覆蓋，避免長(zhǎng)時(shí)間暴曬;拌和用水應(yīng)在混凝土開(kāi)盤(pán)前的1h從深井抽取地下水，蓄水池需在夏天搭建涼棚，避免陽(yáng)光直射。

2.4.2優(yōu)化混凝土的澆筑方案

混凝土澆筑后，需嚴(yán)格控制初期凝固時(shí)間。常規(guī)情況下，時(shí)間不能超過(guò)12h。除此之外還要保證混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)的恒溫，防止裂縫出現(xiàn)。澆筑混凝土過(guò)程中需分層澆筑，可低內(nèi)部溫度進(jìn)行間接散熱，控制混凝土內(nèi)部溫度并開(kāi)展二次收漿，避免表面出現(xiàn)龜裂的情況。

2.4.3合理的振搗

在對(duì)混凝土振搗時(shí)，需要使用高頻振動(dòng)器振搗，振動(dòng)器應(yīng)插入下層混凝土5～10cm處，均勻排列與振實(shí)，后振動(dòng)器插點(diǎn)間距應(yīng)試振動(dòng)器半徑的1.5倍，不可對(duì)模板與鋼筋造成損傷。振搗時(shí)間可在15s，待平坦后停止。

2.4.4溫控檢測(cè)，埋設(shè)冷卻管

大體積混凝土在澆灌前，可以在結(jié)構(gòu)內(nèi)部預(yù)埋一定數(shù)量的冷卻管，在合理位置上布置測(cè)溫點(diǎn)，利用循環(huán)水帶走水化熱，降低大體積混凝土水化熱溫度。

3結(jié)束語(yǔ)

橋梁工程中對(duì)大體積混凝土非荷載裂縫進(jìn)行控制，能夠有效提升橋梁施工質(zhì)量，對(duì)整體橋梁后期投用有較好的質(zhì)量保障。雖然大體積混凝土產(chǎn)生裂縫是不可避免的，但其有害程度是可以有效控制的，在橋梁施工時(shí)需要根據(jù)具體施工環(huán)境，采用有效的施工技術(shù)進(jìn)行裂縫控制，有效提升橋梁的整體性、耐久性和安全性。

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