公路橋梁大體積混凝土常見裂縫成因分析及控制方法

阿卜杜熱西提·艾合麥提尼亞孜

摘要：對于大體積混凝土使用來說，施工前后容易發(fā)生裂縫問題，影響公路橋梁的施工質(zhì)量，為此需要對大體積混凝土施工工藝進行改進優(yōu)化。在施工過程中，要注意增強混凝土自身的拉伸強度，做好對混凝土的保溫工作。在對混凝土進行澆筑以前，要防止混凝土出現(xiàn)過熱的問題，同時也要做好對混凝土的保溫，防止大體積混凝土因為熱脹冷縮發(fā)生裂縫的問題。

關(guān)鍵詞：公路橋梁；大體積混凝土；裂縫控制

0? ?引言

當前我國公路橋梁工程建設(shè)規(guī)模呈現(xiàn)出逐年遞增的態(tài)勢，與此同時，對大體積混凝土的使用也提出了更高的要求。大體積混凝土表面系數(shù)低，水熱化釋放難度大，致使混凝土內(nèi)部和外部之間的溫度差變大。在溫度差的影響下，混凝土表面極易發(fā)生開裂等問題。大體積混凝土常見裂縫主要有干縮和沉降裂縫，影響了公路橋梁的施工質(zhì)量，對行車的安全帶來了不良的影響，因此對大體積混凝土裂縫成因及其控制方法進行研究意義重大。

1? ?大體積混凝土裂縫類型和成因

1.1? ?溫度裂縫

對于大體積混凝土施工來說，由于室外的溫度不是恒溫的，導致大體積混凝土內(nèi)、外部的溫差存在較大差異，特別是當室外溫度發(fā)生驟變時，混凝土的收縮值也會對應(yīng)的發(fā)生變化，從而使混凝土產(chǎn)生裂縫。

1.2? ?干縮裂縫

大體積混凝土施工硬化過程中，若濕度不夠，造成混凝土內(nèi)部的水分流失，就會造成大體積混凝土自身發(fā)生變形的問題。另外，如果混凝土內(nèi)部濕度不夠，外部空氣濕度較大，大體積混凝土就會由外向內(nèi)發(fā)生干縮變形，產(chǎn)生干縮裂縫。

1.3? ?沉陷裂縫

在大體積混凝土施工中，經(jīng)常可見的就是發(fā)生沉陷裂縫。其主要原因是受到橋梁基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)土質(zhì)不均勻的影響，基坑長期間被積水浸泡，或橋梁施工路段有軟土地基，導致地基在下沉過程中大體積混凝土產(chǎn)生沉降裂縫[1]。

2? ?大體積混凝土施工裂縫控制工藝

2.1? ?應(yīng)用水化熱低的水泥

對于橋梁混凝土水泥材料，通常選擇水化熱低、凝結(jié)時間長的水泥，水泥材料主要以硅酸鹽和粉煤灰硅酸鹽水泥為主。水泥的水化熱較低，吸水性也就更強，在混凝土澆筑時容易發(fā)生析水問題，影響施工的效率和質(zhì)量。

水被析出后，水珠在位于混凝土表面發(fā)生聚集，進而使混凝土配比過程中水灰比相應(yīng)發(fā)生變化。一般情況下，混凝土用水量和泌水性之間呈現(xiàn)正相關(guān)，且溫度越高水析時間越短。除此之外，水泥的成分對水析也有一定的影響。通常選擇具備低泌水性能的水泥材料，在水泥材料中融入一定比例的減水劑，以提高水泥的強度[2]。

2.2? ?優(yōu)化配合比

在對混凝土材料進行設(shè)計過程中，加強對配合比的試驗和論證是非常重要的。采用科學合理的混凝土配比，有利于提升大體積混凝土的整體強度，整體上提高公路橋梁的整體施工質(zhì)量，最大程度降低裂縫發(fā)生的概率。

在配比環(huán)節(jié)，需要對水泥骨料和摻和料之間比例進行合理匹配，尤其是對于水泥原材料的選擇，要通過融入外加劑的方式，來改變混凝土的整體強度，降低因為水熱化帶來的不良影響。

混凝土外加劑的選擇非常豐富，但是從實際施工及結(jié)合成本來看，主要以粉煤灰和木鈣減水劑為主，二者都可以起到延長混凝土凝結(jié)時間的目的。將外加劑融入到大體積混凝土中，可以防止因溫度降低而導致的混凝土收縮變形問題，提高了混凝土的抗拉強度。選擇粉煤灰作為外加劑，還助于提高混凝土自身的黏塑性，并具有降低水熱化的功能。

在對混凝土外加劑進行配比過程中，要根據(jù)項目工程實際情況，盡可能降低骨料的含泥量，達到提升混凝土承載能力的目的。要基于項目工程施工的環(huán)境需要，對混凝土中蘊含的含泥量進行合理調(diào)整。在調(diào)整優(yōu)化過程中，必須確保其符合現(xiàn)行的各種規(guī)范要求[3]。

2.3? ?加強骨料控制

大體積混凝土細骨料主要采用中砂材料，粗骨料則采取高強度砂。骨料的配置盡量選擇粒徑偏大、強度好的骨料，以有效降低混凝土表面的空隙率，減少水泥材料，防止混凝土發(fā)生水化，在降低混凝土骨料干縮變形基礎(chǔ)上，增強混凝土自身強度。

2.4? ?優(yōu)化設(shè)計

大體積混凝土施工過程中，不需要進行鋼筋的布置。大體積混凝土的轉(zhuǎn)角和孔洞等部位，受到結(jié)構(gòu)壓力分布不均的影響，容易發(fā)生裂縫。在施工過程中，對該部位要布置適當比重的鋼筋，以達到提升大體積混凝土使用性能、降低混凝土裂縫的目的。在開展工程結(jié)構(gòu)設(shè)計工作時，要在鋼筋架構(gòu)上覆蓋一層混凝土保護膜，防止出現(xiàn)裂縫問題[4]。

2.5? ?加強施工過程控制

2.5.1? ?合理降溫

混凝土水化熱以后，可以實現(xiàn)快速升溫。在完成對混凝土整體澆筑5個工作日以后，大體積混凝土尚且處于凝結(jié)階段，彈塑性能較好，而約束應(yīng)力較低?；炷猎谒療岘h(huán)節(jié)，彈性模量、拉應(yīng)力會突增，當達到其抗拉的承載力以后，就會引發(fā)混凝土裂縫問題。所以在施工過程中，要對其水化熱的降溫過程合理控制。

混凝土結(jié)構(gòu)水化熱升溫值如表1所示，一般采用數(shù)學方法對表1中相應(yīng)的值進行近似求解。表1的材料基本要求：采用礦渣水泥，標號為425，總量為280kg。如果在施工中采取其他材料配比的混凝土材料，則需要根據(jù)施工環(huán)境的具體情況進行相應(yīng)的調(diào)整。

2.5.2? ?控制混凝土入模溫度

為了防止大體積混凝土出現(xiàn)裂縫的現(xiàn)象，要加強對混凝土入模溫度的管控。一般來說，入模時，混凝土溫度最高為30℃，澆筑混凝土的時間以每天的傍晚時間為最佳。

在對大體積混凝土進行澆筑時，需先對粗骨料進行噴水，并在混凝土上覆蓋相應(yīng)的保溫裝置，以起到對混凝土保溫的作用?？稍诨炷翑嚢鑸龅夭荚O(shè)遮陽棚，防止太陽光直接照射在混凝土上。為了預(yù)防攪拌中水溫容易快速上升，可在水箱中加入適當比重的冰塊，對混凝土溫升進行有效控制[5]。

2.5.3? ?埋設(shè)冷凝管

混凝土發(fā)生初次凝結(jié)以后，需要安排專業(yè)的工作人員將冷水注射到冷凝管中，以達到降溫效果。冷凝管布置如圖1所示。布設(shè)冷凝管后，混凝土內(nèi)部熱量將向外發(fā)生一定的擴散，內(nèi)部的熱量發(fā)生流失，使混凝土內(nèi)部和外部之間的溫度差得到有效減小，從而有效防止了大體積混凝土裂縫出現(xiàn)的可能性。

2.5.4? ?改善混凝土澆筑方法

分層澆筑是混凝土澆筑的主要形式，分層澆筑可以確?；炷恋拿恳粚佣寄軌蚴芰鶆?，防止各層混凝土澆筑出現(xiàn)厚度不統(tǒng)一等問題。每一層澆筑的厚度，保持在20～30cm最為合適。對于結(jié)構(gòu)物厚度較大的區(qū)域，一般運用一次性連貫澆筑的方式，以增強混凝土表層系數(shù)，提高混凝土內(nèi)部散熱效率。

2.5.5? ?強化振搗作業(yè)

混凝土材料施工中，需要進行充分振搗，以達到增強混凝土內(nèi)部強度和提高混凝土抗拉能力的目的。在對混凝土進行澆筑施工后，要排出殘留積水，進行二次抹面工作，從而預(yù)防混凝土因強度不夠而產(chǎn)生壓縮變形和裂縫等問題。

2.5.6? ?加強混凝土的養(yǎng)護

完成混凝土的澆筑作業(yè)以后，需要開展混凝土的養(yǎng)護工作。應(yīng)在混凝土上方搭設(shè)遮陽棚，防止太陽光直接照射在混凝土表面。也可以通過鋪設(shè)草席的方式，對混凝土表面進行覆蓋。在每一天溫度最高的中午噴灑水，以起到降溫和保濕的目的。根據(jù)大體積混凝土發(fā)生凝結(jié)時間的不同，進行相應(yīng)養(yǎng)護措施的動態(tài)調(diào)整。

在進行養(yǎng)護過程中，要對表面溫度進行仔細的觀察，當混凝土內(nèi)部和外部之間的溫度差大于20℃以后，需要優(yōu)化混凝土的養(yǎng)護方法，以起到對混凝土裂縫的預(yù)防作用。對于優(yōu)化的方式方法來講，主要是降低冷凝水溫度或提升冷凝水流通速度等。

3? ?結(jié)束語

綜上所述，大體積混凝土在施工操作中容易產(chǎn)生裂縫問題，給公路橋梁自身的強度帶來不良影響，因此需要對施工的方法和手段進行優(yōu)化，防止混凝土自身發(fā)生裂縫的問題，提高公路的自身強度。

大體積混凝土施工過程中，要增強大體積混凝土自身的抗拉強度，同時降低其溫度應(yīng)力。在混凝土澆筑和發(fā)生凝結(jié)階段，要開展保溫和冷卻控制工作。大體積混凝土澆筑之前，要針對混凝土材料容易發(fā)生溫度突升位置進行保溫，以避免其溫度應(yīng)力過大。在具體項目施工過程中，注重對施工工藝的及時優(yōu)化，有效提升混凝土的養(yǎng)護質(zhì)量，提高公路橋梁的整體施工效率。

參考文獻

[1] 陸林.公路橋梁大體積混凝土常見裂縫與施工控制工藝[J].智能城市，2020（11）：219-220.

[2] 莊寶振.公路橋梁大體積混凝土常見裂縫與施工控制工藝分析[J].中國住宅設(shè)施，2021（10）：127-128.

[3] 李凱峰.道路橋梁中大體積混凝土施工裂縫及防治措施分析[J].中國科技投資，2019（16）：61-62.

[4] 王立君，薛仁翔，余雁.橋梁施工大體積混凝土裂縫成因及防治對策[J].居舍，2018（15）：67-68.

[5] 汪文淑.道路橋梁施工大體積混凝土裂縫成因及防治分析[J].安徽建筑，2019，26（02）：129-130.DOI：10.16330/j.cnki.1007-7359.2019.02.056.