橋梁大體積混凝土裂縫控制與防止措施

薛金鵬

摘 要：在橋梁工程質(zhì)量事故中，混凝土產(chǎn)生裂縫的現(xiàn)象經(jīng)常發(fā)生。特別是大體積混凝土施工過程中產(chǎn)生的裂縫?；炷亮芽p輕則影響外觀，嚴(yán)重可能會結(jié)構(gòu)耐久性產(chǎn)生危害，甚至破壞整體和穩(wěn)定性。大體積混凝土施工作為大型橋梁承臺不可缺少的工序之一經(jīng)常會出現(xiàn)裂縫現(xiàn)象?；炷亮芽p雖然無法根除，但技術(shù)人員采取有效的控制和預(yù)防措施，會大大減少裂縫產(chǎn)生的可能。本文圍繞實(shí)際工程案例，對橋梁大體積混凝土裂縫的原因，大體積混凝土裂縫主要控制與防止措施展開詳細(xì)分析，為實(shí)現(xiàn)加固橋梁整體質(zhì)量目標(biāo)奠定堅實(shí)的基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：橋梁;大體積;混凝土裂縫;控制;防止

引言：

大體積混凝土概念：混凝土結(jié)構(gòu)物實(shí)體最小幾何尺寸不小于1m的大體量混凝土，或預(yù)計會因混凝土中膠凝材料水化引起的溫度變化和收縮而導(dǎo)致有害裂縫產(chǎn)生的混凝土，稱之為大體積混凝土。橋梁施工中橋墩，橋臺，承臺等經(jīng)常會遇到大體積混凝土。本人在京臺公路（北京段）工程第二標(biāo)段承臺施工方案，本標(biāo)段橋梁橋墩承臺均為4樁承臺，外形尺寸均為5.5*5.5*2.1m，承臺總數(shù)275座，為大體積混凝土施工。施工中大體積混凝土?xí)霈F(xiàn)表面裂縫（僅影響外觀），深層裂縫（對結(jié)構(gòu)耐久性產(chǎn)生危害），最后貫穿裂縫（可能破壞整體和穩(wěn)定性，危害較為嚴(yán)重）。以下為本工程遇到的大體積混凝土問題和實(shí)施解決方案對大體積混凝土裂縫問題進(jìn)行控制和預(yù)防。

一、分析大體積混凝土產(chǎn)生裂縫的原因

1.水泥水化熱影響

混凝土表面與內(nèi)部溫差過大時，會產(chǎn)生溫度變形和應(yīng)力。溫差越大，應(yīng)力越大，當(dāng)溫度應(yīng)力超過混凝土內(nèi)外約束力時，就會產(chǎn)生裂縫。

2.內(nèi)外約束條件影響

混凝土早期溫度上升時形成壓應(yīng)力，溫度下降時產(chǎn)生拉應(yīng)力。如果拉應(yīng)力超過混凝土抗拉強(qiáng)度，會產(chǎn)生裂縫。

外界氣溫變化影響

混凝土內(nèi)部由絕熱、澆熱、散熱溫度疊加。當(dāng)外界氣溫驟降，超過一定溫差，混凝土?xí)a(chǎn)生裂縫。

混凝土收縮

混凝土表面干燥收縮快，中心干燥收縮慢。表面干縮受到中心部位混凝土約束。產(chǎn)生裂縫。

二、大體積混凝土裂縫主要控制預(yù)防措施

（一）優(yōu)化混凝土配合比

優(yōu)化混凝土配合比可以在以下幾個方面控制：

（1）水泥采用低水化熱水泥：本標(biāo)段橋梁橋墩承臺均為4樁承臺，外形尺寸均為5.5*5.5*2.1m，承臺混凝土標(biāo)號均為C35混凝土;橋臺下承臺尺寸為5.5*2.2*1.6m+系梁連接，混凝土標(biāo)號為C30混凝土。

（2）混凝土坍落度控制在100mm-140mm。

（3）嚴(yán)格控制骨料級配和含泥量。天氣太熱時有條件可以冷水?dāng)嚢琛?/p>

（4）根據(jù)需要可以適量摻緩凝、減水等外加劑。外加劑根據(jù)需要，摻加前可試拌試摻。摻加量根據(jù)試驗(yàn)效果確定?？裳娱L混凝土凝結(jié)時間。

（二）大體積混凝土的澆筑

京臺高速公路（北京段）工程第二標(biāo)段本標(biāo)段設(shè)計起點(diǎn)K2+998.013，設(shè)計終點(diǎn)K6+400，全長3.4km。本標(biāo)段橋梁橋墩承臺均為4樁承臺，外形尺寸均為5.5*5.5*2.1m，橋臺下承臺尺寸為5.5*2.2*1.6m+系梁連接，屬于大體積混凝土施工范疇，主要是因?yàn)榇篌w積混凝土容易出現(xiàn)裂縫這一特點(diǎn)在橋梁承臺和下承臺系梁結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)。對于大體積混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)的裂縫現(xiàn)象而言，可以從以下幾個方面入手。

第一，在進(jìn)行混凝土材料制作的過程中，必須嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，保證各種材料的配置比例能夠滿足橋梁使用安全標(biāo)準(zhǔn)的要求。當(dāng)施工環(huán)境具有較高溫度時，降低混凝土在運(yùn)輸過程中吸收的熱量，將混凝土原材料周圍溫度有效降低，能夠在一定程度上保證混凝土材料的質(zhì)量。

第二，在對豎向結(jié)構(gòu)進(jìn)行混凝土澆筑的過程中需要注意，當(dāng)澆筑結(jié)構(gòu)的高度超過兩米時，應(yīng)該利用溜槽、導(dǎo)管、串通等措施進(jìn)行輔助。

第三，在進(jìn)行混凝土澆注之前，相關(guān)工作人員應(yīng)該在橋梁承臺結(jié)構(gòu)中加設(shè)多個測溫點(diǎn)，為后續(xù)進(jìn)行混凝土結(jié)構(gòu)保溫保養(yǎng)以及降溫保養(yǎng)工作時提供方便。采用厚度大于3毫米的φ20mmPVC管作為測溫點(diǎn)，并將φ20mmPVC管底部用膠帶進(jìn)行密封。結(jié)合橋梁施工項目具體情況，一般在橋梁橫向位置墩柱預(yù)埋豎筋外側(cè)50厘米左右的位置進(jìn)行測溫點(diǎn)布置，在每處承臺對應(yīng)位置分別設(shè)置一個測溫點(diǎn)。

第四，在進(jìn)行混凝土澆筑的過程中，應(yīng)該選擇分段澆筑方式，在此基礎(chǔ)上，結(jié)合具體位置鋼筋具有的疏密程度以及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行混凝土澆筑高度的判定。一般情況下，混凝土分層澆筑的高度約為插入式振動器發(fā)揮作用部分長度的1.25倍左右，最高高度不得超過30厘米。

第五，在施工過程中采用全面分層澆筑方法：在第一層全面澆筑完畢后再澆筑第二層，澆筑第二層時第一層還未初凝。以此類推，直至完工為止。分層每層厚度為1.5-2m。

第六，在澆筑混凝土的過程中必須保證澆筑工作連續(xù)進(jìn)行，如實(shí)際情況比較特殊無法連續(xù)澆筑時，應(yīng)該將間隔時間盡可能縮短，保證下層混凝土在凝結(jié)之前完成上層混凝土的澆筑。在對混凝土凝固時間間隔進(jìn)行判定時，應(yīng)該以混凝土具有的初凝條件以及混凝土中水泥的型號作為依據(jù)，本工程一般時間不超過兩小時。如間隔時間超過兩小時以上，應(yīng)該將其歸納到裂縫范圍內(nèi)進(jìn)行處理。

（三）大體積混凝土的養(yǎng)護(hù)

大體積混凝土養(yǎng)護(hù)的關(guān)鍵是控制混凝土內(nèi)外溫差，在滿足強(qiáng)度增長的同時，還要對溫度和濕度進(jìn)行控制，防止溫度變形引起開裂。本工程主要采取了以下幾項措施。

第一，當(dāng)混凝土澆筑工作結(jié)束之后，必須在12小時之內(nèi)對混凝土表面進(jìn)行覆蓋施工，并對表面進(jìn)行澆水養(yǎng)護(hù)，直到混凝土具有的強(qiáng)度達(dá)到1.2MPa以上，才可在混凝土表面進(jìn)行振動施工或踩踏。橋梁承臺混凝土模板具有的強(qiáng)度必須超過2.5MPa以上，并且保證混凝土表面以及各個棱角不會受到拆模施工的破壞時，才能將覆蓋在表面的保護(hù)膜拆除[1]。

第二，在混凝土結(jié)構(gòu)的表面加設(shè)草席進(jìn)行覆蓋，使混凝土表面具有一定的溫度和濕度。這樣不僅可以保證混凝土結(jié)構(gòu)不會在濕度較低以及溫度較低的情況下出現(xiàn)干縮或冷縮的現(xiàn)象，而且還能使水泥的水化作用順利開展，從而使橋梁具有較高的強(qiáng)度性能和抗裂性能。施工單位應(yīng)該派遣專業(yè)人員對混凝土表面具有的溫度進(jìn)行時隨時測量，保證混凝土結(jié)構(gòu)表面溫度與中心溫度之間的差異始終保持在25攝氏度左右，大氣溫度與混凝土表面溫度之間的差異始終保持在20攝氏度左右[2]。

第三，采用內(nèi)部降溫法來降低混凝土內(nèi)外溫差。提前在混凝土內(nèi)部預(yù)埋水管，通入冷水，降低內(nèi)部溫度。在混凝土剛澆筑時就開始?？梢杂行ьA(yù)防和控制開裂。

結(jié)束語：

通過上文結(jié)合京臺公路（北京段）工程第二標(biāo)段承臺實(shí)際工程，圍繞橋梁大體積混凝土裂縫原因分析、控制與防止有效措施，展開的詳細(xì)分析和系統(tǒng)性研究，我們能夠更加明確的了解，對于橋梁大體積混凝土裂縫而言，導(dǎo)致這一現(xiàn)象產(chǎn)生的原因眾多，并且由于工程實(shí)際情況的不同，產(chǎn)生裂縫的原因也存在較大差異，因此在對橋梁大體積混凝土進(jìn)行施工時，要重點(diǎn)對混凝土的配合比、澆筑以及后期養(yǎng)護(hù)給予足夠重視。從混凝土原材料要求和配合比設(shè)計， 拌合、運(yùn)輸、分層澆筑、溫度控制和養(yǎng)護(hù)等方面，應(yīng)編制科學(xué)合理的施工方案。從而使橋梁大體積混凝土出現(xiàn)地裂縫程度控制在一定范圍內(nèi)。最終，為我國城市化發(fā)展水平的提高以及橋梁施工能力的提升提供積極幫助。

參考文獻(xiàn)：

[1]王鐵夢.工程結(jié)構(gòu)裂縫控制[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2019（06）：141-143.

[2]龔召熊.水工混凝土的溫控與防裂[M].北京：中國水利水電出版社，2019（13）：75-77.

[3]張.橋梁大體積混凝土溫度控制與防裂[J].長安大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2019（3）：40-41.