橋梁工程中大體積混凝土裂縫控制

石亞輝 梁小龍 張秋達(dá)

（1.博大建設(shè)有限公司，浙江 杭州 312500；2.浙江大壯建設(shè)有限公司，浙江 杭州 312500）

1 大體積混凝土裂縫產(chǎn)生的主要原因

1.1 水泥熱化后的影響

水泥水化后會(huì)釋放出很多的熱量，而且主要是在澆筑水泥的7天左右的時(shí)間，這時(shí)的水泥大概每克就可以釋放出大約五百焦的熱量，假設(shè)以水泥的重量每立方米為三百五十千克到五百五十千克來計(jì)算，那么在這么一立方的水泥中會(huì)放出大概一萬七千五百焦到兩萬七千五百焦的熱量來，這樣就會(huì)致使水泥本身的溫度提升至七十度或者更高的溫度。特別對(duì)于大面積的水泥來說，散發(fā)的熱量更多會(huì)導(dǎo)致水泥本身的溫度更高又因?yàn)樗鄡?nèi)部的散熱情況不同，會(huì)導(dǎo)致水泥內(nèi)部凝結(jié)的不好，在受力的擠壓下水泥的表面就會(huì)發(fā)生不同程度的裂縫。

1.2 受到自然因素中溫度的影響，大面積的混凝土在建設(shè)過程中，溫度的高低對(duì)避免大面積混凝土出現(xiàn)裂縫起到了很大的作用。由澆筑溫度、水泥水化熱的溫度、混凝土本身的溫度與其他溫度相加組成的混凝土內(nèi)部中心的溫度。而外部的溫度高則澆筑的溫度也高，外部的溫度會(huì)直接影響到澆筑溫度的高低；假如外部的溫度低則會(huì)使得大面積混凝土內(nèi)部與外部的溫差過大。假如外部的溫度驟降，溫差多大，溫度的應(yīng)力也在加大，這樣會(huì)導(dǎo)致混凝土開裂。還有外部的濕度對(duì)混凝土出現(xiàn)裂縫也有直接聯(lián)系，外部溫度太低的話會(huì)使得混凝土快速的收縮，這樣也會(huì)使混凝土出現(xiàn)開裂的情況。

1.3 其他因素的影響

結(jié)構(gòu)物基礎(chǔ)的不均勻沉降也會(huì)產(chǎn)生裂縫，這種裂縫會(huì)隨著基礎(chǔ)沉降而不斷的增大，待地基下沉穩(wěn)定后，將不會(huì)變化。超荷載使用或未達(dá)到設(shè)計(jì)過早加荷載導(dǎo)致結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫，這種裂縫稱之為荷載裂縫。

混凝土配合比不良會(huì)造成混凝土塑性沉降裂縫，一般是混凝土配合比中，粗骨料級(jí)配不連續(xù)、數(shù)量不夠，砂率及水灰比不當(dāng)所造成的裂縫。

2 大體積混凝土施工質(zhì)量控制措施

2.1 大體積混凝土配合比設(shè)計(jì)

2.1.1 使用的原材料。因?yàn)槭褂盟嗟亩嗌贂?huì)對(duì)水熱化的多少與混凝土的溫升產(chǎn)生一定的作用，水化熱低的水泥應(yīng)該在大面積的混凝土中投入使用，使用量越少越好，例如中熱硅酸鹽水泥、低熱礦渣硅酸鹽水泥等等。細(xì)骨料最好是使用2區(qū)中砂，想比細(xì)砂中砂使用的水以及水泥更少。在可泵送的時(shí)候使用直徑5到20毫米的石子，降低混凝土出現(xiàn)回縮變形的情況。采用添加粉煤灰的工藝來使用摻合料。這樣做能夠減少水泥的用量、減少水熱化、加強(qiáng)混凝土的和易性并且能加強(qiáng)混凝土建成后的強(qiáng)度，加大了溫度升高峰值出現(xiàn)的時(shí)間距離。

2.1.2 外加劑的使用。采用減水劑，如緩凝高效減水劑；采用膨脹劑，如廣泛使用u型膨脹劑無水硫鋁酸鈣或硫酸鋁。試驗(yàn)表明，在混凝土添加了膨脹劑之后混凝土內(nèi)部產(chǎn)生的膨脹應(yīng)力，可以抵消一部分混凝土的收縮應(yīng)力，這樣，相應(yīng)地提高混凝土抗裂強(qiáng)度。

2.2 溫控措施及施工現(xiàn)場(chǎng)控制

2.2.1 根據(jù)預(yù)測(cè)的溫度分析。依據(jù)在施工現(xiàn)場(chǎng)中水泥的混合比例再加上現(xiàn)場(chǎng)中的溫度因素等自然人為的原因，把數(shù)據(jù)輸入到電腦中對(duì)水泥將會(huì)產(chǎn)生的溫度展開電子模擬預(yù)測(cè)，供應(yīng)水泥的內(nèi)部構(gòu)造所產(chǎn)生的溫度或者隨著時(shí)間的變化而產(chǎn)生的變化，制造出在施工時(shí)不會(huì)因?yàn)樗嗟膬?nèi)部溫度而產(chǎn)生裂縫的標(biāo)準(zhǔn)，從而完成保護(hù)的標(biāo)準(zhǔn)選擇。

2.2.2 混凝土澆筑方案。采用延緩溫差梯度和降溫梯度的措施，在澆筑前經(jīng)詳細(xì)計(jì)算安排分塊、分層澆筑次序、流向、澆筑厚度、寬度、長度、前后澆筑的搭接時(shí)間；控制混凝土入溫度并加強(qiáng)振搗，嚴(yán)格控制振搗時(shí)間，移動(dòng)距離和插入深度，保證振搗密實(shí)，嚴(yán)防漏振和過振，確保混凝土均勻密實(shí)；做好現(xiàn)場(chǎng)協(xié)調(diào)組織管理，要有充足的人力、物力、保證施工按計(jì)劃順利進(jìn)行，保證混凝土供應(yīng)，確保不留冷縫；澆筑后對(duì)大體積混凝土表面較厚的水泥漿進(jìn)行必要的處理，一般澆筑后3～4h內(nèi)初步用木長刮尺刮平，初凝前用鐵滾筒碾壓2遍，再用木抹子搓平壓實(shí)，以控制表面龜裂；混凝土澆灌完后，立即采取有效的保溫措施并按規(guī)定覆蓋養(yǎng)護(hù)。

2.2.3 對(duì)混凝土實(shí)行溫度的監(jiān)控。混凝土的內(nèi)外側(cè)都安置溫度的測(cè)量點(diǎn)，其中包括保溫材料溫度的檢測(cè)以及保養(yǎng)水的溫度的檢測(cè)，采用全自動(dòng)檢測(cè)設(shè)備進(jìn)行檢測(cè)結(jié)果集中分析處理。為了避免混凝土出現(xiàn)裂縫的情況，我們必須從檢測(cè)數(shù)據(jù)中的溫度值、中心測(cè)點(diǎn)與表面的溫差入手。作為采取措施的依據(jù)。

2.2.4 為反映溫控效果可在少數(shù)混凝土層中埋設(shè)應(yīng)變計(jì)進(jìn)行溫度應(yīng)力檢測(cè)，應(yīng)變計(jì)沿水平方向布置檢測(cè)水平方向應(yīng)力分量。

2.3 構(gòu)造設(shè)計(jì)上對(duì)大體積混凝土采取防裂措施

2.3.1 策劃合適的內(nèi)部構(gòu)造，能夠降低工程量，減少水泥熱化。譬如可以利用懸索橋錨碇具備的受力特征，策劃混泥土內(nèi)部不在關(guān)鍵承受壓力的地方挖空，使用土方壓重的辦法，減少每立方米水泥的含量。

2.3.2 最大限度的利用混凝土在基坑有側(cè)限的原因，灌注混凝土的過程中加入微膨脹劑，這樣在基坑的有限條件下形成一定的壓力，加大了混凝土中心的溫度調(diào)節(jié)所產(chǎn)生的拉應(yīng)力，減少了混凝土出現(xiàn)裂縫的情況。

2.3.3 大面積的混凝土體積面積都較大，建設(shè)的時(shí)間也比較長，根據(jù)結(jié)構(gòu)的受力現(xiàn)狀可以確定混凝土建成所需的時(shí)間，推翻了正常28D的驗(yàn)收時(shí)期，變?yōu)榱?0D或者是更多，檢測(cè)驗(yàn)收的時(shí)間必須注意混凝土建成后的強(qiáng)度是否達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的問題，這樣可以減低設(shè)計(jì)的標(biāo)號(hào)，也減少了水泥的使用以及降低了水化熱。

2.3.4 因?yàn)槌惺苤饨绲募s束才會(huì)使混泥土內(nèi)部產(chǎn)生的溫度，可以改進(jìn)外界限制的結(jié)構(gòu)條件，在遇到限制性強(qiáng)的巖石類地基或者混泥土的厚度比較厚的時(shí)候，可以在混泥土的表面裝置可滑動(dòng)的表層來降低溫度。在外部限制的表面全都裝置可以滑動(dòng)的表層，就可以很大幅度的降低外限制力。

結(jié)語

根據(jù)上面所說，雖然在大體型的混泥土澆筑時(shí)會(huì)形成裂縫，但是很多的科學(xué)實(shí)驗(yàn)表明都可以采用有效的辦法解決：我們只要在建造以及施工的過程中或者在選用材料或者后期保護(hù)時(shí)充足的考慮到各方面環(huán)境的因素，還是可以防止混泥土內(nèi)部裂縫的發(fā)生。

[1]高性能高耐久性混凝土在橋梁工程中的應(yīng)用[J]黑龍江省鶴大公路佳七段建設(shè)指揮部，2004.

[2]趙平均.水泥混凝土橋面瀝青混凝土面層應(yīng)用技術(shù)研究[J]河南省商丘至開封高速公路工程建設(shè)指揮部，2004.