市政橋梁中大體積混凝土裂縫的原因與防治

王宏偉 許廣 張宏超

【摘 要】隨著社會的發展，城市橋梁越來越多，其基礎多采用箱型基礎、筏板基礎，導致大體積混凝土的應用更加廣泛?；A雖然受外界溫度變化影響較小，但抗滲性要求較高。因此，控制大體積混凝土的裂縫，提高混凝土的抗滲、抗侵蝕和耐久性能，是大體積混凝土施工的一個關鍵問題。本文將從市政橋梁大體積混凝土施工裂縫產生的原因及大體積混凝土裂縫的有效控制對策等方面進行分析。

【關鍵詞】大體積；混凝土；裂縫控制技術

一、 前言

目前，隨著市政橋梁大體積混凝土工程的不斷壯大，施工裂縫控制技術的問題得到了人們的廣泛關注。雖然我國在此技術上有所完善，但是仍然存在一些問題和不足需要改進。在建設社會主義和諧社會的新時期，進一步加強大體積混凝土施工裂縫控制技術的研究，保證施工的質量安全是橋梁工程設計的一個重要環節。

二、市政橋梁大體積混凝土施工裂縫產生的原因

大體積混凝土結構裂縫的發生是由多種因素引起的。各類裂縫產生的主要影響因素有以下幾種：一是結構型裂縫，由外荷載引起的。二是材料型裂縫，主要由溫度應力和混凝土的收縮引起的。干縮裂縫的產生主要是由于混凝土內外水分蒸發程度不同而導致變形不同的結果：混凝土受外部條件的影響，表面水分損失過快，變形較大，內部濕度變化較小變形較小，較大的表面千縮變形受到混凝土內部約束，產生較大拉應力而產生裂縫。相對濕度越低，水泥漿體干縮越大，干縮裂縫越易產生。干縮裂縫多為表面性的平行線狀或網狀淺細裂縫，寬度多在0.05～0.2mm，大體積混凝土中平面部位多見，較薄的梁板中多沿其短向分布?；炷粮煽s主要和混凝土的水灰比、水泥的成分、水泥的用量、集料的性質和用量、外加劑的用量等有關。

四、市政橋梁大體積混凝土裂縫的有效控制對策

1、對大體積混凝土采用的原材料的質量進行控制

大體積混凝土采用的原材料主要有水泥、外加劑以及外摻料等。（1）水泥：嚴格規范水泥的質量便需要提供水化熱偏低的水泥，在單方面混凝土當中需要控制水泥的用量，切不可盲目使用。有效數據顯示：混凝土中水泥用量隨之減少，混凝土內部溫度也可隨之下降，其規范是每減少一立方米水泥用量便可降低一攝氏度內部溫度?？傮w水化放熱量便是通過減少水泥的用量而降低的，總體水化放熱量得到降低便能進一步降低大體積混凝土內外溫差。（2）外加劑：外加劑主要是使用高效緩凝減水劑。高效緩凝減水劑可以降低水泥用量，并在一定程度上降低大體積混凝土的水化熱，還可以延長大體積混凝土的凝固時間，降低產生裂縫的發生率。（3）外摻料：外摻料主要是摻用粉煤灰。想要降低大體積混凝土的水化熱，可以用摻用粉煤灰代替部分的水泥用量；想要提升大體積混凝土的抗滲性能，也可以使用摻用粉煤灰，因為摻用粉煤灰具有活性效應。由此可見，摻用粉煤灰對大體積混凝土有著尤為明顯的輔助作用。大致上，摻用粉煤灰能夠改變混凝土的和易性，并讓混凝土的質量長時間保持均衡狀態。

2、對大體積混凝土在施工階段進行質量控制

對大體積混凝土在施工階段進行質量控制需要從以下方面做好：其一，在施工前制定規范有效的計劃，以此讓混凝土的供給得到保障。在此環節中施工人員和攪拌人員應該做好配合工作，讓混凝土供應量得到保障，進而保證順利地進行施工環節。其二，在施工現場環節中，應該規范合理地安排與調度混凝土泵車，充分安排系統化的施工程序，便于一次性完成混凝土結構的澆筑成型。其三，在混凝土澆筑中需要充分重視井然有序的澆筑工藝，做到分區定點、一個坡度、循序漸進以及一次性到位。

3、大體積混凝土的養護分析

大體積混凝土的養護是橋梁工程施工環節當中非常重要的一項工作。養護主要是保持大體積混凝土的溫度與濕度。通過保持大體積混凝土的溫度與濕度才能對混凝土的內表溫差進行規范有效的控制。鑒于此，做好大體積混凝土的養護工作主要需要做好以下五點：（1）混凝土的中心溫度和表層溫度的差值不能大于20℃，如若混凝土結構的抗裂能力足夠好，溫度則應該保持在20℃～24℃之間。（2）混凝土在拆模過程中，中心溫度和表層溫暖之間以及內部溫度與外界氣溫之間的溫差應該在20℃以下。（3）混凝土的內外溫差普遍是采用內部降溫法來降低的。內部降溫法主要是在混凝土內部預先放入水管，在水冷卻的條件下降低混凝土內部的最高溫度。澆筑剛完成時便可進行冷卻。另外，降低混凝土的內外溫差還可以用投毛石法，此種方法也能夠有效地控制混凝土發生裂縫。（4）對混凝土表面采用保溫法，主要保溫材料有濕砂、草袋等。通過對混凝土表面進行保溫，可以達到緩慢散熱的效果，從而增強混凝土的強度，讓混凝土的內外溫差得到有效的控制。

五、實例分析

1、工程概況

某市政橋梁工程，主橋為（130+230+130）m預應力混凝土連續剛構，單箱單室，下部結構為l6根24m長Φ230cm的群樁基礎，上接大體積分離式承臺。單幅承臺結構尺寸為l8.7m×10.2m×5m，單幅承臺混凝土方量為953.7m3，一次澆注完成。

2、承臺混凝土溫度應力簡要分析

大體積混凝土在硬化期間，水泥水化后釋放大量的熱量，使混凝土中心區域溫度升高，而混凝土表面和邊界由于受氣溫影響溫度較低，從而在斷面上形成較大的溫差，使混凝土的內部產生壓應力，表面產生拉應力（稱為內部約束應力）。

當混凝土的水化熱發展到3～7d達到溫度最高點，由于散熱逐漸產生降溫產生收縮，且由于水分的散失，使收縮加劇，這種收縮在受到基巖等約束后產生拉應力（稱為外部約束應力）。

由于所研究的承臺支撐在l6根小直徑的群樁上，樁的橫向剛度不大，所以承臺受到的外約束并不大，所以只需考慮內部約束應力。

綜上所述，在承臺大體積混凝土施工前，必須進行混凝土的溫度變化，應力變化的估算，以確定養護措施、分層厚度、澆筑溫度等施工措施，并以此來指導施工。

3、裂縫控制的施工技術措施

（1）采用雙摻技術。摻入粉煤灰和NNO-II型緩凝減水劑，粉煤灰摻入采用超量代換法，減水劑的緩凝時間l5h（通過實驗室測定結果表明），延緩混凝土的初凝時間，延緩混凝土水化熱峰值的出現。

（2）通過技術性能比較，石灰巖碎石的線膨脹系數較小，彈模低，極限拉伸值大，據相關資料表明，在相同溫差下，溫度應力可減小50%，能提高混凝土的抗拉強度，因此，選用石灰巖碎石作為粗骨料；控制骨料（砂、石）的含泥量，以減小混凝土的收縮，提高極限拉伸。

（3）嚴格控制混凝土的入模溫度在30℃左右。選擇在傍晚開始澆注承臺混凝土，對粗骨料進行噴水和護蓋；施工現場設置遮陽設施，搭設彩條布棚，避免陽光直曬；在水箱中加入冰塊，降低拌和水的溫度；在基坑內設一大功率的鼓風機進行通風散熱。

（4）澆注混凝土時，采用薄層澆注，控制混凝土在澆注過程中均勻上升，避免混凝土拌和物堆積過大高差，混凝土的分層厚度控制在20～30cm。

（5）混凝土澆注后，混凝土表面用土工布覆蓋保溫，并灑水養生，使混凝土緩慢降溫、緩慢干燥，減少混凝土內外溫差。

（6）混凝土澆注后，每2h量測冷卻管出口的水溫和混凝土表面溫度，若溫差大于20℃時，及時調整養護措施，如加快冷卻水的流通速度等措施，以控制溫差小于20℃。

六、 結束語

總而言之，就大體積混凝土施工裂縫控制技術而言，我們要根據實際情況，找出大體積混凝土施工裂縫的原因，正確處理好施工裂縫問題。

參考文獻：

[1]遲陪云.大體積混凝土開裂的起因及防裂措施[J].山西建筑，2011（5）：46-49.

[2]劉智弘.混凝土結構裂縫問題的分析及控制措施[J].遼寧師專學報，2012（9）：87-88.