橋梁施工中大體積混凝土裂縫控制

聶超

摘要：由于混凝土裂縫產(chǎn)生的原因較為復(fù)雜，應(yīng)根據(jù)具體情況和條件，采取其中一種或數(shù)種措施。在具體施工中，要靠多觀察、多比較，出現(xiàn)問題后多分析、多總結(jié)，結(jié)合多種預(yù)防控制措施，減少混凝土裂縫的出現(xiàn)。本文分析了大體積混凝土裂縫產(chǎn)生的原因，探討了裂縫控制措施。

關(guān)鍵詞：橋梁;大體積;混凝土;裂縫

一、大體積混凝土的定義

什么是大體積混凝土？目前國內(nèi)外的定義也不盡相同。日本建筑學(xué)會標(biāo)準(zhǔn)（JASS5）規(guī)定：“結(jié)構(gòu)斷面最小厚度在80cm以上，同時水化熱引起混凝土內(nèi)部的最高溫度與外界氣溫之差預(yù)計超過25℃的混凝土，稱為大體積混凝土”。美國混凝土學(xué)會（ACI）規(guī)定：“任何就地澆筑的大體樹昆凝土，其尺寸之大，必須要求解決水化熱及隨之引起的體積變形問題，以最大限度減少開裂”，可以理解為：“任何現(xiàn)澆混凝土，只要有可能產(chǎn)生溫度影響的混凝土均稱為大體積混凝土?！?/p>

二、大體積混凝土裂縫產(chǎn)生的原因

大體積混凝土承臺結(jié)構(gòu)裂縫的發(fā)生是由多種因素引起的。各類裂縫產(chǎn)生的主要影響因素如下：

1.收縮裂縫

混凝土的收縮引起收縮裂縫。收縮的主要影響因素是混凝土中的用水量和水泥用量，用水量和水泥用量越高，混凝土的收縮就越大。選用的水泥品種不同，其干縮、收縮的量也不同。

2.溫度裂縫

混凝土內(nèi)外部溫差過大會產(chǎn)生裂縫。主要影響因素是水泥水化熱引起的混凝土內(nèi)部和混凝土表面的溫差過大。特別是大體積昆凝土更易發(fā)生此類裂縫。大體積混凝土結(jié)構(gòu)一般要求一次性整體澆注。澆注后，水泥因水化引起水化熱，由于混凝土體積大，聚集在內(nèi)部的水泥水化熱不易散發(fā)，混凝土內(nèi)部溫度將顯著升高，而其表面則散熱較快，形成了較大的溫度差，使混凝土內(nèi)部產(chǎn)生壓應(yīng)力，表面產(chǎn)生拉應(yīng)力。此時，混凝土齡期短，抗拉強度很低。當(dāng)溫差產(chǎn)生的表面抗拉應(yīng)力超過混凝土極限抗拉強度，則會在混凝土表面產(chǎn)生裂縫。

3.沉降裂縫

沉降裂縫主要在混凝土表面沿水平鋼筋通長方向出現(xiàn)，分布面比較廣，一般在拆模后3～7天出現(xiàn)，其主要原因在于，若混凝土澆搗時，骨料顆粒下沉，水泥漿上浮，受到鋼筋或預(yù)埋件或大骨料的阻擋，造成混凝土分離。

4.施工裂縫

模板施工不規(guī)范，如拆模過早，脫模劑質(zhì)量差及刷不均勻等均能引起大體積承臺混凝土裂縫。

三、構(gòu)造設(shè)計上采取的防裂措施

設(shè)計合理的結(jié)構(gòu)形式，減少工程數(shù)量，降低水化熱如可根據(jù)懸索橋錨錠受力特點，設(shè)計挖空關(guān)鍵受力部分混凝土體積，利用土方壓重方案，減少混凝土結(jié)構(gòu)體積;充分利用混凝土在基坑有限條件，混凝土中摻加微膨脹劑，使其在基坑約束下成一定的預(yù)壓力，補償混凝土內(nèi)部溫度、收縮產(chǎn)生的拉應(yīng)力，從而有效的避免混凝土裂縫的產(chǎn)生;大體積混凝土體積龐大，施工周期一般較長，依據(jù)結(jié)構(gòu)受力情況（如懸索橋錨錠受力是逐步參與的，施工期僅承受自重和施工過程產(chǎn)生的次應(yīng)力，此階段受力不足其最終受力的30%）可合理的確定評定驗收齡期，打破正常標(biāo)準(zhǔn)28天的評定驗收齡期，改為60天或更多天，評定驗收齡期充分考慮混凝土的后期強度，從而減低設(shè)計標(biāo)號，達到減少？昆凝土水泥用量，降低水化熱的目的;由于邊界存在約束才會產(chǎn)生溫度應(yīng)力，采用改善邊界約束的構(gòu)筑設(shè)計，如遇有約束強的巖石類地基、較厚的混凝土墊層時，可在接觸面上設(shè)滑動層，則可大大減小外約束力;在設(shè)計構(gòu)筑方面還應(yīng)重視合理配筋對混凝土結(jié)構(gòu)抗裂的有益作用。可采取增配構(gòu)筑鋼筋（配筋應(yīng)可能采用小直徑、小間距，全截面含筋率控制在0.3%—0.5%之間）、在混凝土表面增設(shè)金屬擴張網(wǎng)等有效措施，有效地提高混凝土抗裂性能。

四、施工中的質(zhì)量控制

1.通水冷卻

在實際施工中，我們采用在承臺鋼筋骨架內(nèi)鋪設(shè)冷卻水管的做法，增加進出水口（6進、6出），加快冷卻水分循壞速進，快速降低承臺內(nèi)部的溫度。

2、降低水泥水化熱

2.1 水泥品種選定。水泥水化熱主要取決于水泥的礦物組成、用量和放熱速率，因此應(yīng)選擇低中熱水泥。水泥水化熱主要來自水泥礦物中的C。S和cL，在大體積混凝土中，應(yīng)優(yōu)先考慮采用C。S和cL含量低的水泥，如大壩水泥等。

2.2 減少水泥的用量。大量試驗資料表面每立方米砼每減少10水泥用量，砼的水化熱溫升降低1℃左右。在確定混凝土強度及坍落度的情況下，宜用大粒徑骨料、合理的集料級配，通過摻粉煤灰、減水劑來減少水泥用量。通過這兩項措施，可以降低混凝土中水泥用量的25%～30%，降低絕熱溫升10℃左右。

3.降低人模溫度

人模溫度是指混凝土從拌和、運輸至入模時的溫度，降低入模溫度的措施主要是對原材料進行預(yù)冷?？刹捎美鋮s拌和水如深井水或摻加冰屑直接對混凝土進行降溫，但由于水在混凝土中所占熱容量的百分比不大，因此單憑冷卻水不能完全有效地降低混凝土的入模溫度，還需對粗骨料、水泥進行處理。夏季施工時，應(yīng)對粗細(xì)骨料進行搭棚遮陽，防止陽光直射而引起溫升，以及在拌和前對粗骨料進行噴射冷卻水降溫，但實踐表明，只有氣溫在30℃以上時，上述措施的效果才比較明顯。水泥一般不作預(yù)冷，只對水泥罐進行自理即可，如選用淺色漆、水泥罐頂安裝噴淋裝置噴冷卻水等。另外，盡量不要使用剛出廠的水泥。此外，環(huán)境氣溫對混凝土的預(yù)冷效果影響較大，人模溫度應(yīng)控制在比環(huán)境溫度高約5℃左右。

4.控制鋼筋施工不當(dāng)引起的裂縫

在施工時，一定要搭設(shè)工作平臺，避免人員、機械對鋼筋的擾動;要在鋼筋網(wǎng)之間增加橫向、豎向支撐鋼筋，焊接成鋼筋骨架，增加鋼筋骨架的剛度和穩(wěn)定性，以保證鋼筋位置的準(zhǔn)確。

5.拆模時的控制

新澆混凝土在早期溫度上升時，產(chǎn)生的膨脹變形受到約束而形成壓應(yīng)力，此時混凝土彈性模量小，徐變和應(yīng)力松弛度大，使混凝土與下層連接不牢固，因而壓應(yīng)力較小;當(dāng)溫度下降時，則產(chǎn)生較大的拉應(yīng)力，若超過混凝土的抗拉強度，所澆混凝土?xí)霈F(xiàn)垂直裂縫。因溫升達到最大值一般在3d以上，故拆模時間要控制在3d以上，以防拆模時降溫造成更大的溫度應(yīng)力。

6.混凝土溫度監(jiān)測

在混凝土內(nèi)部及外部設(shè)置溫度測點，并且設(shè)置保溫材料溫度測點及養(yǎng)護水溫度測點，現(xiàn)場溫度監(jiān)測數(shù)據(jù)由數(shù)據(jù)采集儀自動采集并進行整理分析，每一測點的溫差值，作為研究調(diào)整控溫措施的依據(jù)，防止混凝土出現(xiàn)溫度裂縫。

7、養(yǎng)護方法

對于大體積混凝土，一般采用通水冷卻、蓄水養(yǎng)生、保溫養(yǎng)護等措施。采用表面全保溫養(yǎng)護法，即利用保溫材料提高新澆筑的混凝土表面和四周溫度，減少混凝土的內(nèi)外溫差，這是一種比較簡便有效的溫度控制方法。對于每一承臺，都采用銅電阻測溫設(shè)備進行測溫控制，根據(jù)溫差確定保溫措施。保證混凝土內(nèi)外溫差，將混凝土表面和模板外側(cè)溫差控制在10℃左右。

五、結(jié)束語

隨著橋梁技術(shù)的突飛猛進，大體積混凝土在橋梁結(jié)構(gòu)中應(yīng)用的越來越多，大體積混凝土常見的質(zhì)量問題就是混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫.為了防止裂縫，我們不僅要控制大體積混凝土內(nèi)部最高溫度和內(nèi)外溫差，還要從改善結(jié)構(gòu)約束條件，混凝土性能等方面進行控制。

參考文獻：

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