市政工程大體積混凝土裂縫的預(yù)控

代恒良

摘要：市政橋梁工程中，橋梁的墩臺(tái)、蓋梁通常為最小尺寸均大于1m的大體積現(xiàn)澆混凝土，因此其施工經(jīng)常涉及大體積混凝土現(xiàn)澆施工。而大體積混凝土施工由于容易出現(xiàn)各類裂縫，因此是市政工程施工中的重點(diǎn)與難點(diǎn)，需要加以探討與研究。

關(guān)鍵詞：市政工程;大體積混凝土;裂縫預(yù)控

引言

大體積混凝土是指，混凝土結(jié)構(gòu)的截面不小于0.8m，混凝土內(nèi)外溫差大于25℃的混凝土。大體積混凝土因?yàn)樽陨淼母黜?xiàng)特性差異，容易引起開裂，這樣就無法保證該項(xiàng)工程的質(zhì)量能滿足市政需求，所以，工程建設(shè)過程中必須重視它的施工質(zhì)量，合理確定施工方案，避免工程出現(xiàn)質(zhì)量問題，因地制宜地強(qiáng)化質(zhì)量目標(biāo)，為施工單位地良好發(fā)展貢獻(xiàn)力量。

一、大體積混凝土裂縫的分類及其產(chǎn)生原因分析

（一）溫度裂縫產(chǎn)生的原因

溫度裂縫屬于最為普遍的裂縫種類，還是施工中應(yīng)當(dāng)重點(diǎn)防治的一類，一般是因?yàn)闇夭钶^大而造成的。澆筑大體積混凝土?xí)r，因?yàn)閮?nèi)外溫差很大，極易在混凝土表面出現(xiàn)很大拉應(yīng)力，當(dāng)該種應(yīng)力超出混凝土防拉強(qiáng)度時(shí)，將會(huì)產(chǎn)生裂縫[1]。另外，大體積混凝土中心熱量分散的較慢，在內(nèi)外部極易出現(xiàn)很大溫差，從而會(huì)產(chǎn)生很大拉應(yīng)力。如果該種拉應(yīng)力超出混凝土防壓強(qiáng)度，則會(huì)產(chǎn)生裂縫。

（二）沉陷裂縫產(chǎn)生的原因

市政工程大體積混凝土裂縫類型當(dāng)中的沉陷裂縫也是重要的組成，這是結(jié)構(gòu)地基的土質(zhì)不均以及松軟，回填土不密實(shí)等原因造成的。模板的剛度不足，支撐間距比較大，從而就會(huì)造成沉陷裂縫。在冬季施工的時(shí)候，模板支撐在凍土上，在化凍后就會(huì)發(fā)生不均勻沉降，造成裂縫質(zhì)量問題[2]。沉陷裂縫主要是深進(jìn)以及貫穿性的裂縫類型，走向和沉陷有著緊密的聯(lián)系，通常裂縫和地面垂直，或者是呈現(xiàn)出30～45°角方向，比較大的額沉陷裂縫有錯(cuò)位，寬度和沉降量呈現(xiàn)出正比的關(guān)系，而在地基的沉降一旦達(dá)到了穩(wěn)定，這一類型的裂縫也會(huì)穩(wěn)定。

（三）收縮裂縫產(chǎn)生的原因

混凝土硬化以前，表層水分流失很快，可能產(chǎn)生收縮情況，造成混凝土泌水問題明顯減小，混凝土處在塑性狀態(tài)。若表層蒸發(fā)流失的水分無法獲得及時(shí)補(bǔ)給，加之拉應(yīng)力的影響，就會(huì)出現(xiàn)局部不均勻的裂縫[2]。另外，若水泥活性很大，混凝土溫度太高，水灰比很低，開裂情況會(huì)不斷加劇，在混凝土表面產(chǎn)生裂縫。隨后，若得不到有效修復(fù)與處置，加之水分流失等原因的影響，裂縫量將越來越多，干擾范圍也更大，對整個(gè)路橋建設(shè)質(zhì)量提高也會(huì)造成嚴(yán)重影響。

（四）干縮裂縫產(chǎn)生的原因

市政工程大體積混凝土的施工當(dāng)中，混凝土干縮是和水灰比以及水泥用量等有著密切的關(guān)系，由于混凝土體結(jié)構(gòu)水分蒸發(fā)的程度存有很大差異所造成的變形結(jié)果。混凝土干縮裂縫主要是表現(xiàn)為表面性平行線狀以及網(wǎng)狀淺細(xì)裂縫，裂縫的寬度通常在0.05～0.2mm左右，裂縫在大體積混凝土的中平面的位置較為常見，比較薄的梁板中裂縫是沿著短向分布的，這對混凝土抗?jié)B性就會(huì)產(chǎn)生不利影響，最終會(huì)影響其耐久性以及承載力。

二、大體積混凝土澆筑施工產(chǎn)生裂縫的預(yù)防措施

（一）優(yōu)選原材料

原材料的質(zhì)量好壞將直接決定了混凝土的質(zhì)量好壞，只有對原材料進(jìn)行嚴(yán)格的篩選，讓各方面指標(biāo)達(dá)標(biāo)，用這樣的原材料所制成的混凝土，其在質(zhì)量上才能夠有所保障。在這一過程中，首先要進(jìn)行的操作就是集料優(yōu)選，因?yàn)榧现谱骰炷林凶顬槌Ｓ玫囊环N材料，其用量占到混凝土總體的60%～70%，同時(shí)其也是對混凝土抗裂縫能力影響較大的一種材料。所以在進(jìn)行集料的篩選時(shí)，要對其集料的形狀、級配、含水量、所含的黏土礦物等性質(zhì)進(jìn)行嚴(yán)格的檢查，只有在各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)標(biāo)以后，才允許其投入到混凝土的制作當(dāng)中去，而如果出現(xiàn)任意一項(xiàng)指標(biāo)不達(dá)標(biāo)，那么就不能夠讓其投入到混凝土的制造中去，避免因?yàn)樵系牟缓细穸鴮炷恋馁|(zhì)量造成影響。

（二）改善混凝土抗裂性的措施

大體積混凝土中可以加入少量膨脹劑，這樣會(huì)引發(fā)混凝土的體積增加，補(bǔ)償混凝土的收縮，綜合作用下可以減少大體積混凝土的開裂。大體積混凝土中摻和適量的膨脹劑可以中和大體積混凝土硬化時(shí)產(chǎn)生的干縮，這樣就能有效減少裂縫產(chǎn)生。我們現(xiàn)在比較常用的兩種膨脹劑是FH復(fù)合型和UEA型，又以UEA型膨脹劑用的多。通常，UEA型使用時(shí)，要在混凝土里摻入1/10的量，把膨脹率控制在萬分之三左右，可承受的預(yù)壓力也控制在0.5MPa左右，這樣就能和硬化時(shí)產(chǎn)生的拉應(yīng)力相抵。在大體積混凝土中科學(xué)配置鋼筋能加大混凝土的強(qiáng)度，我們配置鋼筋時(shí)要注意鋼筋的間距不能太大，以保證混凝土的抗裂性能良好。我們在配置鋼筋時(shí)，間距一般不大于10cm，大體積混凝土的配筋相對較少，為了加強(qiáng)混凝土的抗裂性能我們少量配溫度筋。

（三）設(shè)計(jì)控制技術(shù)的應(yīng)用

市政工程大體積混凝土裂縫控制，通過從設(shè)計(jì)方面進(jìn)行優(yōu)化控制也顯得比較重要，首先從機(jī)構(gòu)體系選型環(huán)節(jié)看，結(jié)構(gòu)平面形狀就要保障剛度均勻?qū)ΨQ，平面的長度和凹凸要控制到位，外挑以及內(nèi)收的設(shè)計(jì)要特殊處理，降低結(jié)構(gòu)約束度，最大程度避免結(jié)構(gòu)突變產(chǎn)生應(yīng)力集中?；炷廉?dāng)中鋼筋保護(hù)層厚度就要選擇最小值，保護(hù)層厚度大就比較容易出現(xiàn)裂縫。設(shè)計(jì)中增加構(gòu)造鋼筋，對高低錯(cuò)落和結(jié)構(gòu)交接的位置進(jìn)行強(qiáng)化，比較容易出現(xiàn)裂縫的邊緣位置進(jìn)行設(shè)置暗梁來提升配筋率，這樣能從整體上提升混凝土極限拉伸。配筋設(shè)計(jì)就要注重補(bǔ)償配筋，通過細(xì)直徑密配筋的要求。

（四）做好大體積混凝土的溫度變化分析

根據(jù)實(shí)際溫度的監(jiān)控結(jié)果以及相關(guān)理論分析，基礎(chǔ)大體積混凝土澆筑內(nèi)外溫差變化的趨勢主要可以分為升溫、降溫及穩(wěn)定三個(gè)不同階段。在混凝土剛澆筑完成之后，混凝土內(nèi)的水泥水化在很短的時(shí)間內(nèi)完成，且隨著澆筑時(shí)間的延長，整體澆筑溫度逐漸降低，趨于穩(wěn)定。由于混凝土本身的導(dǎo)熱系數(shù)比較小，很容易導(dǎo)致中心區(qū)域的熱量形成積聚。因此，在前期的時(shí)候需要通過加壓來降低內(nèi)部溫度，保證內(nèi)部熱量的釋放。

（五）制定施工階段的優(yōu)化措施

科學(xué)的實(shí)施混凝土配合比措施在確?；炷凉ぷ髻|(zhì)量的前提下，減少混凝土的用水量，做到低砂率、低水膠比;摻入一定劑量的減水劑、引氣劑、在高粉煤灰的使用前提下制定優(yōu)化措施，提高混凝土的強(qiáng)度、硬度和極拉值，使用熱量較低的混凝土材料。使用增配構(gòu)造筋的方法能夠有效提高混凝土的抗裂能力，選擇鋼筋時(shí)使用直徑和間距較小的鋼筋。

（六）減少大體積混凝土的約束力

在一個(gè)市政項(xiàng)目施工期間，地基的約束力是很重要的，我們要減少大體積混凝土的內(nèi)部約束力，預(yù)防裂縫的產(chǎn)生。減少約束力的方式通常是加設(shè)滑動(dòng)層，減少地基和塊體的摩擦，提高大體積混凝土塊體的穩(wěn)定性。對大體積混凝土進(jìn)行分塊作業(yè)，可以把約束力限制在規(guī)定的范圍內(nèi)，以減少其約束力。一般用設(shè)置后澆帶、加設(shè)伸縮縫等來分塊，這樣可以有效地降低大體積混凝土塊的內(nèi)部約束力。另外，在后期進(jìn)行保濕養(yǎng)護(hù)時(shí)，一般是用蓄水或者覆蓋的方法，這樣能有效控制大體積混凝土的內(nèi)外溫度，預(yù)防裂縫。

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