市政路橋工程大體積混凝土裂縫控制施工技術

文｜廣東省水利水電第三工程局有限公司 王偉年

1.引言

自進入新世紀第21 個年頭，我國綜合國力已穩(wěn)居世界第二，城市建設一日千里，市政路橋工程大規(guī)模投資建設有力地促進我國城市建設新發(fā)展。新時期市政路橋設計新穎，新技術、新材料、新工藝應用廣泛，成為當前城市重要宣傳形象標志。由于市政路橋技術要求高、混凝土澆筑量大、養(yǎng)護條件嚴格、水化熱量大等因素的影響，實施大體積混凝土裂縫控制有較高的要求。作為施工單位解決大體積混凝土裂縫控制技術難題需要采取多種形式綜合手段來實現(xiàn)。

2.當前造成大體積混凝土施工裂縫的情形

2.1 澆筑一次性釋放熱量大

由于大型路橋構件體積比較大，結構斷面厚度大，混凝土一次性澆筑數(shù)量比較多，構件內(nèi)部的水泥遇水化熱，在短時間集中釋放熱量過多難以散失。當內(nèi)部積蓄熱量過大時，構件內(nèi)外溫度差值越來越大，超過正常溫差范圍值時導致混凝土裂縫產(chǎn)生。一方面與選擇的水泥品種、使用數(shù)量密切相關，另一方面與散熱時間跨度有關，大體積混凝土構件澆筑后3-5 天為散熱最高峰時間段。

2.2 外部氣溫對混凝土溫度影響

外部氣溫對現(xiàn)場混凝土澆筑、養(yǎng)護產(chǎn)生直接影響。澆筑過程中會隨著外部溫度變化受到較大影響，如溫度突然降低會直接加大大體積混凝土內(nèi)部與外界環(huán)境的溫度差，一旦未采取控制溫度變化的措施易出現(xiàn)較嚴重的溫度裂縫。

2.3 水分蒸發(fā)過快產(chǎn)生的收縮

市政路橋工程大體積混凝土構件面積通常比較大，在夏季炎熱氣候或養(yǎng)護環(huán)境保濕措施跟不上的情況下，混凝土構件表面水分蒸發(fā)速度比較快，導致出現(xiàn)不同程度的內(nèi)部收縮，收縮應力超過正常值將導致裂縫出現(xiàn)。

3.防范大體積混凝土裂縫產(chǎn)生的技術控制措施

混凝土集中澆筑到市政路橋工程中的主要承受荷載部位如梁、墩體、承臺等重要結構中，澆筑的混凝土具有高流動性、低粘度的特點，控制混凝土裂縫主要從溫度收縮、塑性收縮、自收縮等多方面進行考慮采用改善原材料質量、優(yōu)化配合比、減緩水分蒸發(fā)、降低內(nèi)外溫差等不同的針對性措施。

3.1 減少大體積混凝土水化熱的措施:

（1）原材料方面：①水泥作為直接與水產(chǎn)生水化熱的材料對路橋工程裂縫產(chǎn)生有重要影響，選擇合適的水泥品種十分重要。一般采用水化熱量較低的水泥來進行攪拌混凝土施工，進場使用的水泥配有專門防潮保存?zhèn)}庫環(huán)境。②選擇的水經(jīng)過專門冷卻后控制在2 ～8 ℃為宜，炎熱天氣中配備專門制冷水設備控制水的溫度。③混凝土的粗骨料采用粒徑相對大、級配符合施工要求的，提早存放通風條件良好的臨時倉庫中，攪拌前對粗骨料進行降溫至25℃以下。④對砂的選擇以中砂為主，砂的含泥量、粒徑等指標要嚴格控制，含泥量一旦出現(xiàn)過大時會造成混凝土收縮。⑤摻入的外加劑以減水劑、緩凝劑為主，摻合料選擇便于攪拌防收縮性能良好的粉煤灰、礦渣粉，對摻入料嚴格控制使用比例可以達到減少水泥消耗和水化熱產(chǎn)生的效果。

（2）養(yǎng)護方面：混凝土在3-5 天為散熱高峰并產(chǎn)生較大強度，掌握好起始養(yǎng)護時間是控制商品混凝土早期收縮裂縫的關鍵，要注意在初凝就要進行濕養(yǎng)護，即澆后的12 小時以內(nèi)對混凝土加以覆蓋并保濕養(yǎng)護。

3.2 控制大體積混凝土溫差的措施

（1）對入?；炷恋臏囟葘嵤┛刂啤Ｋ噙M入攪拌罐體的溫度控制在60 ℃以內(nèi)，利用冰水、冷水攪拌，粗骨料選擇冷水預先淋濕、強力通風降溫等手段控制溫度。針對不同季節(jié)選擇相應手段，在夏季炎熱氣候環(huán)境中要配備大功率的冷水機械設備迅速對混凝土中表面大的粗骨料進行降溫，對混凝土攪拌料出機溫度調(diào)節(jié)在26.0 ℃以內(nèi)，有效控制入模溫度。

（2）加大現(xiàn)場澆筑溫差控制。市政路橋工程混凝土構件如承臺、橋墩墩身等構件體積比較大，綁扎的鋼筋縱橫交錯非常密集，在嚴格按照澆筑順序、方向實施過程中還要充分考慮到構件抗裂構造特點，對構件的熱工指標進行科學計算，認真分析溫控技術難點，錨固部分受到高度集中應力影響出現(xiàn)裂縫可能性較大，需要合理設置內(nèi)部冷水管走向（如圖1 所示），快速降低內(nèi)部發(fā)熱量大的集中點，通過內(nèi)部循環(huán)輸送的冰水來控制內(nèi)外溫差不大于25℃。

圖1 內(nèi)部通入冷卻水管降溫

（3）錯峰時間段實施澆筑作業(yè)。氣溫變化對于大體積混凝土施工來說是非常重要的影響因素，尤其是在炎熱的夏季條件下，在入模溫度大于30℃和模板、鋼筋及環(huán)境溫度大于40℃時澆筑控制溫差難度非常大，需要調(diào)整大體積澆筑施工時間，選擇錯開白天高溫時間段，從傍晚開始實施澆筑大型構件。

（4）對測溫控制采用信息化監(jiān)測手段，隨著冷水管的通入內(nèi)部，利用當前信息化條件在大體積構件內(nèi)部均衡設置無線溫度監(jiān)測裝置，設定正常溫度范圍值，并與外部監(jiān)測系統(tǒng)信號聯(lián)通，密切觀察澆筑混凝土內(nèi)部構件溫度的變化。在測溫部位中一旦發(fā)現(xiàn)內(nèi)外溫度差值超過25℃時系統(tǒng)發(fā)出報警，馬上采取降低溫度或保溫手段。密集、實時、信息化的監(jiān)測手段能及時發(fā)現(xiàn)溫度出現(xiàn)的異常變化，減少裂縫產(chǎn)生的機率。

3.3 大體積混凝土振搗施工防裂措施

對于市政路橋大體積結構中高密集的鋼筋布置特點，混凝土振搗難度比較大，現(xiàn)場需要從實際出發(fā)采用滿足施工環(huán)境的振搗器，平衡分布在澆筑大體積構件前、中、后部位。針對底部密集的鋼筋難以振搗到位情況，通過“分區(qū)定點，一個坡度、分層澆筑、循序推進、逐步到頂”的方法，在同一個坡度分步到頂?shù)倪B續(xù)澆筑。要減少因混凝土振搗不足而產(chǎn)生的裂縫，提升內(nèi)部拌合料與鋼筋的結合握裹力，必須要在振動界限前對混凝土實施二次振搗，直接排出鋼筋下方的多余水分、空隙，提升內(nèi)部抗壓和防裂能力。

3.4 大體積混凝土收漿抹面及施工縫處理要點

通常在市政路橋工程中大體積混凝土的構件厚度大，表面光滑程度要求比較高，因此在澆筑振搗完成后4～8 小時內(nèi)，未達到初凝之前要實施2～3 次收漿、抹光、壓平作業(yè)，控制構件表面的光滑程度，完成良好的閉合，減少收縮裂縫的出現(xiàn)和擴大，將初凝時產(chǎn)生的龜裂紋消除。施工縫處理要先把上一層混凝土澆筑的表面浮漿提前清理干凈，兩層混凝土有效結合。

3.5 大體積混凝土養(yǎng)護施工控制措施

澆筑完成的混凝土要適當?shù)谋亍⒈耩B(yǎng)護措施（如圖2 所示），注意在夏季中需要保濕措施減少水分過度蒸發(fā)，在冬季有良好的保溫措施，控制混凝土表面溫度急劇下降，充分發(fā)揮混凝土在后續(xù)時間逐漸產(chǎn)生強度來達到減少裂縫的目的。養(yǎng)護中對模板拆除的要求依照施工方案制定的內(nèi)容實施，減少混凝土急劇降溫程度，達到養(yǎng)護最好的效果。

圖2 大體積混凝土構件覆蓋養(yǎng)護

3.6 其它控制裂縫措施

由于市政路橋工程大體積混凝土施工技術難度大，除了正常控制裂縫技術措施外，還可以在提升抗力和減少收縮方面采取實施。在加強抗力方面可以采用鋼絲鋼纖維、剪切鋼纖維、銑削鋼纖維混凝土等新型材料來實現(xiàn)阻裂作用。在控制收縮方面，在混凝土表面設置抗裂型鋼筋網(wǎng)片、控制水分蒸發(fā)等手段控制裂縫的產(chǎn)生。

4.結語

本文分別從混凝土材料的精選和配合比試驗、澆筑施工工藝、混凝土溫度探測、后期養(yǎng)護等不同階段采取不同的措施來控制裂縫的產(chǎn)生，此外還可選擇新型抗裂混凝土材料來強化施工防裂效果，以達到市政路橋工程大體積混凝土控制裂縫的目的，提升路橋工程施工質量。