高鐵橋梁工程大體積混凝土裂縫成因及控制措施

楊波

摘 要：在高鐵橋梁建設(shè)中，大體積混凝土因其具備的優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用。但我們也應(yīng)該意識(shí)到，大體積混凝土結(jié)構(gòu)也具有一定的復(fù)雜性，尤其是受其所處地質(zhì)環(huán)境與選用材料等因素的影響，可能會(huì)導(dǎo)致裂縫的出現(xiàn)，影響結(jié)構(gòu)的質(zhì)量。正因?yàn)槿绱耍绾伪ＷC高鐵橋梁建設(shè)中大體積混凝土結(jié)構(gòu)的質(zhì)量引起人們的廣泛思考。

關(guān)鍵詞：高鐵橋梁工程；大體積；混凝土裂縫；成因；控制措施

1 引言

作為高鐵橋梁工程大體積混凝土常見(jiàn)的病害注意，其裂縫的出現(xiàn)原因及控制措施在近期得到了有關(guān)方面的高度關(guān)注。該項(xiàng)課題的研究，將會(huì)更好地對(duì)其裂縫的成因進(jìn)行掌控，從而有效通過(guò)合理化措施進(jìn)行控制。大體積混凝土結(jié)構(gòu)在高鐵橋梁建設(shè)中具有無(wú)可比擬的優(yōu)越性。但是同樣要注意，如果因?yàn)樗嗨療岱磻?yīng)、混凝土收縮等原因?qū)е麓篌w積混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫，就會(huì)影響高鐵橋梁建筑的穩(wěn)定性、耐久性，使人們的生命財(cái)產(chǎn)安全受到威脅。

2 大體積混凝土概述

在現(xiàn)代工程建設(shè)中，隨著施工規(guī)模的提高和施工質(zhì)量的提高，大體積混凝土施工的技術(shù)要求經(jīng)常涉及到我們的工作過(guò)程中。大體積混凝土與普通混凝土的主要區(qū)別在于在施工過(guò)程中混凝土的澆筑量和體積較大。一般來(lái)說(shuō)，在大體積混凝土施工中，建筑結(jié)構(gòu)的體積和直徑不能小于1m，對(duì)大體積混凝土的表面要求更高。在目前的施工項(xiàng)目中，為了保證混凝土施工質(zhì)量，除了滿(mǎn)足大體積混凝土施工等級(jí)、強(qiáng)度和抗?jié)B性的要求外，還必須嚴(yán)格控制和處理混凝土水化熱引起的溫差。在大體積混凝土建筑結(jié)構(gòu)施工中，由于建筑結(jié)構(gòu)截面大、水泥用量大、水泥水化釋放熱量大，混凝土結(jié)構(gòu)的溫度變化和收縮效應(yīng)增大。溫度收縮應(yīng)力是鋼筋混凝土產(chǎn)生有害裂縫的主要原因。這種裂縫模式的存在對(duì)工程裂縫模式有很大的影響和缺陷。因此，要在工作中加以改進(jìn)和總結(jié)，制定嚴(yán)格、全面的監(jiān)督管理。

3 高鐵橋梁工程大體積混凝土裂縫的成因

大體積混凝土通常是指現(xiàn)場(chǎng)澆筑的混凝土尺寸大到需要采取措施來(lái)應(yīng)對(duì)水泥水化而產(chǎn)生的熱量和伴隨發(fā)生的體積變化，應(yīng)盡可能減少溫度裂縫。高鐵橋梁工程在施工的過(guò)程中雙線(xiàn)橋梁墩身以及高墩大尺寸樁基礎(chǔ)承臺(tái)等大體積的混凝土結(jié)構(gòu)需要進(jìn)行一次性的整體澆筑。這些大體積混凝土結(jié)構(gòu)裂縫發(fā)生的影響因素可以歸結(jié)為以下幾方面。

3.1 混凝土的收縮

混凝土收縮是指混凝土在空氣中硬化時(shí)體積的減小?；炷林兴值恼舭l(fā)會(huì)導(dǎo)致混凝土收縮。根據(jù)規(guī)定，水泥硬化只需要20%左右的混凝土水分，剩余水分的80%是自然蒸發(fā)的。當(dāng)水蒸發(fā)時(shí)，混凝土的體積會(huì)縮小，在這種情況下，如果混凝土的濕度增加，混凝土的體積就會(huì)膨脹到原來(lái)的體積，這對(duì)混凝土極為不利，混凝土質(zhì)量受到嚴(yán)重影響。由此引起的混凝土裂縫將影響高速橋梁的美觀和耐久性，重則直接破壞混凝土的結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致質(zhì)量事故。

3.2 水泥水化熱原因

水泥水化熱一直是大體積混凝土裂縫產(chǎn)生的主要原因，由于水泥在水化的過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生非常多的熱量，再加上大體積混凝土的面積和厚度都比較大，從而使得這種熱量在混凝土內(nèi)部不易擴(kuò)散，使得內(nèi)部的溫度不斷升高，當(dāng)內(nèi)部溫度與表面溫度產(chǎn)生較大的溫差時(shí)，由于力的作用，使得大面積混凝土受力的變化而產(chǎn)生變形，進(jìn)而形成縫隙，這種縫隙的寬窄與深淺將直接影響建筑的施工進(jìn)度與質(zhì)量安全，所以，盡可能的控制好溫差問(wèn)題，從而保證施工質(zhì)量安全可靠。

3.3 氣溫的影響

大體積混凝土在施工過(guò)程中對(duì)溫度的要求較高。混凝土澆筑溫度應(yīng)根據(jù)當(dāng)時(shí)施工現(xiàn)場(chǎng)的溫度變化而變化。施工人員需要根據(jù)溫度的變化來(lái)調(diào)整施工條件。特別是當(dāng)溫度驟降時(shí)，混凝土的內(nèi)外溫差會(huì)增大，從而影響施工質(zhì)量。然而，許多施工單位往往忽視環(huán)境溫度的變化，不重視混凝土的后期養(yǎng)護(hù)，在冬季施工時(shí)，各種保溫措施的不當(dāng)實(shí)施使混凝土出現(xiàn)裂縫現(xiàn)象。

3.4 缺少有效監(jiān)督

為了盡量減少大體積混凝土裂縫的發(fā)生，施工單位內(nèi)部應(yīng)該設(shè)立專(zhuān)門(mén)的監(jiān)督管理部門(mén)。不過(guò)，現(xiàn)時(shí)很多建筑單位都沒(méi)有專(zhuān)門(mén)的監(jiān)工，即使有監(jiān)工的職位，很多監(jiān)督人員對(duì)施工了解不足，沒(méi)有及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，也沒(méi)有有效的監(jiān)督約束效果。而且，現(xiàn)階段工程建設(shè)人員多為外來(lái)務(wù)工人員，文化素養(yǎng)低，自我約束能力差，容易導(dǎo)致施工質(zhì)量問(wèn)題。這就要求建設(shè)單位加強(qiáng)監(jiān)督管理。確保施工過(guò)程的各個(gè)環(huán)節(jié)有序、科學(xué)、規(guī)范。

4 控制高鐵橋梁工程大體積混凝土裂縫的措施

4.1 優(yōu)化混凝土配合比

一般來(lái)說(shuō)，高鐵橋梁施工中應(yīng)該使用低熱或者中低熱水泥，并盡量控制水泥和水的混合比重。骨料的選擇應(yīng)該具有針對(duì)性，結(jié)合高鐵橋梁大體積混凝土結(jié)構(gòu)所處的地質(zhì)環(huán)境和氣候環(huán)境，靈活選擇適宜的水泥類(lèi)型。在混凝土原材料的選用上，要選用水泥水化熱相對(duì)較低的低熱硅酸鹽水泥或低熱礦渣硅酸鹽水泥，并盡量控制大體積混凝土的水化熱低于270kJ/kg。為了避免骨料熱脹冷縮現(xiàn)象導(dǎo)致的裂縫，骨料應(yīng)該盡量選擇不會(huì)過(guò)分熱脹冷縮的材料。除此以外，粗骨料必須保證較大粒徑，并降低砂率。優(yōu)化混凝土配合比時(shí)，還應(yīng)該通過(guò)摻入一定的摻合料，從而減緩水泥水化熱現(xiàn)象。在選擇外摻劑時(shí)，要根據(jù)橋梁工程具體情況選擇，例如選擇緩凝高效減水劑。在設(shè)計(jì)混凝土配合比時(shí)，應(yīng)綜合考慮混凝土水化熱、和易性、穩(wěn)定性三個(gè)施工目標(biāo)。在確保結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的前提之下盡量降低水泥用量及水膠比，摻合料需要根據(jù)實(shí)際情況選擇，最好能夠反復(fù)試驗(yàn)，以便達(dá)到最佳配合比。

4.2 養(yǎng)護(hù)工作

當(dāng)內(nèi)外溫差過(guò)大時(shí)會(huì)導(dǎo)致混凝土的溫度應(yīng)力大于同期混凝土的抗拉強(qiáng)度，進(jìn)而產(chǎn)生裂縫，為此，施工單位要注重對(duì)混凝土的養(yǎng)護(hù)，并適當(dāng)?shù)难娱L(zhǎng)養(yǎng)護(hù)時(shí)間。一般而言，施工單位可以在混凝土表面和底層薄膜澆水養(yǎng)護(hù)，然后進(jìn)行覆蓋，養(yǎng)護(hù)時(shí)間一般是14天。在養(yǎng)護(hù)的過(guò)程中相關(guān)工作人員要及時(shí)對(duì)混凝土的內(nèi)表溫度、室外溫度、底面以及頂面溫度進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并進(jìn)行記錄，確保溫度符合一定的溫控指標(biāo)。

4.3 材料的選擇

一個(gè)工程項(xiàng)目質(zhì)量的高低與施工材料的選擇是否正確直接相關(guān)，在大體積混凝土制作前期要注意對(duì)水泥和摻合料的選擇，采購(gòu)人員在采購(gòu)材料時(shí)應(yīng)該嚴(yán)格依據(jù)高鐵橋梁的特征進(jìn)行選擇，水泥優(yōu)先選用質(zhì)量穩(wěn)定且強(qiáng)度較高的水泥，這樣可以在一定程度上減少水泥水化熱。施工材料的采購(gòu)人員還要高度重視對(duì)骨料的選擇，嚴(yán)格按照《普通混凝土用碎石或卵石質(zhì)量及檢驗(yàn)方法》的相關(guān)規(guī)定進(jìn)行選擇，一般來(lái)說(shuō)高鐵橋梁工程要選用碎石混凝土，石子的選擇一定要選擇一些堅(jiān)硬、致密、沒(méi)有裂縫的石料，碎石混凝土的抗裂性較強(qiáng)，但是在施工較困難，施工單位可以采用連續(xù)極配的石子。

4.4 壓力灌漿水泥灌注法

壓力灌漿水泥灌注法在實(shí)際運(yùn)用過(guò)程中需要注意兩點(diǎn)，第一點(diǎn)要詳細(xì)、準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的數(shù)量和范圍，并根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果確定鉆孔位置和灌漿用量，鉆孔時(shí)要保證孔深超過(guò)裂縫面一定深度，深度大小隨結(jié)構(gòu)的不同而不同。第二點(diǎn)是灌漿之后的表面清理，按照從上到下的順序，用水對(duì)鉆孔進(jìn)行逐層清理，最后用空氣壓縮機(jī)吹干。

5 結(jié)束語(yǔ)

總之，在高速鐵路橋梁施工中必須嚴(yán)格控制大體積混凝土裂縫，這是保證高速鐵路橋梁質(zhì)量的重要措施。因此，施工人員一方面需要提高自身的綜合素質(zhì)和技術(shù)水平，另一方面也需要結(jié)合當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況，通過(guò)優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，合理把握混凝土配合比，只有保證施工環(huán)節(jié)的質(zhì)量，重視混凝土骨料的選擇，才能?chē)?yán)格控制大體積混凝土裂縫的出現(xiàn)，保證施工質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)：

[1] 賈憲偉.高速鐵路橋梁工程大體積混凝土裂縫的原因分析與控制措施[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計(jì)，2014（10）.

[2] 劉振偉.高鐵橋梁施工中混凝土裂縫產(chǎn)生原因及處理[J].城市建設(shè)理論研究：電子版，2013.

[3] 楊敏劍.高鐵橋梁工程大體積混凝土裂縫成因及控制措施[J].價(jià)值工程，2011（32）.