高鐵橋梁工程大體積混凝土裂縫成因及其控制措施

王萬升

中鐵九局集團有限公司路橋分公司 遼寧沈陽 110000

大體積混凝土是指：混凝土結構物實體最小幾何尺寸不小于1m的大體量混凝土，或預計會因混凝土中膠凝材料水化引起的溫度變化和收縮而導致有害裂縫產生的混凝土，稱之為大體積混凝土。大體積混凝土因為自身的各項特性差異，容易引起開裂，這樣就無法保證該項工程的質量能滿足建筑需求，所以，工程建設過程中必須重視它的施工質量，合理確定施工方案，避免工程出現(xiàn)質量問題，因地制宜地強化質量目標，為施工單位地良好發(fā)展貢獻力量[1]。

1 大體積混凝土裂縫原因分析

1.1 溫度變化

溫度變化是引發(fā)混凝土結構裂縫的主要原因，對于大體積混凝土更是如此。在澆筑初期，受混凝土中的水泥水化熱影響，混凝土結構內部溫度較高。同時也會受到入模溫度、結構散熱的影響，進而與混凝土表層溫度產生差異。在外部環(huán)境溫度的變化下，混凝土表層溫度會受到較大影響，若出現(xiàn)溫度驟降的情況，則會導致混凝土結構內外產生較大溫差?；炷两Y構屬于不良導熱體，若處于高溫環(huán)境，其散熱能力較差，內部溫度可能達到65℃甚至更高，并保持較長時間。在溫差作用下，混凝土結構內部會產生較大的應力，與溫差呈正比例關系。當混凝土結構應力達到一定水平后，就會引起表面開裂現(xiàn)象[2]。

1.2 混凝土自身的原因

大體積混凝土的穩(wěn)定性一般體現(xiàn)在對抗物理、化學作用力時的穩(wěn)定能力。如果其體積穩(wěn)定性較弱，那么混凝土就會出現(xiàn)開裂，導致自身的變形能力降低，溶液等侵入大體積混凝土內部，使得耐久性受到影響。大體積混凝土自身有收縮特性，就算在沒有荷載時也容易產生收縮現(xiàn)象。由于大體積混凝土的收縮產生的拉應力大于本身能承受的抗彎拉強度，裂縫就隨之出現(xiàn)。對于不一樣的大體積混凝土水泥等配比不同，收縮值有所差異，所以，我們要重視大體積混凝土的水泥用量。隨著水泥的粗細變化，骨料含泥量也有所區(qū)別，裂縫的出現(xiàn)頻率也不一樣，所以，我們要通過試驗確定水泥和骨料的配比。

1.3 混凝土收縮變形

在養(yǎng)護階段，混凝土若遭受風吹日曬，則會加劇毛細孔道失水，從而加劇混凝土收縮。同時，含水量的減少將導致后續(xù)硬化效率降低，而此時混凝土尚處于強度發(fā)展的初期，抗裂能力不強，從而易產生裂縫。相對低標號混凝土而言，高強混凝土水灰比較小，在水化反應中需消耗的內部水分較多，其收縮特性更為明顯。目前大跨度橋梁工程廣泛使用高強混凝土，因此更加需要關注收縮變形產生的混凝土裂縫。

2 裂縫控制措施探討

2.1 密切關注溫濕度變化并進行動態(tài)調整

導致大體積混凝土出現(xiàn)裂縫的主要原因之一就是溫度和濕度等因素的影響，所以需要采取有效的措施加強溫度濕度的密切關注與動態(tài)調控。一方面可以有序調整混凝土澆筑過程中的溫度變化，根據(jù)實際情況及時進行動態(tài)調整，另一方面可以在進行大體積混凝土攪拌工藝環(huán)節(jié)及時進行水量的補充。此外還可以應用水冷卻碎石的方式進行溫度的調劑。在進行拆模施工作業(yè)時要針對溫度突然下降等情況提前進行混凝土表面的保溫處理，從而最大限度降低裂縫的出現(xiàn)。

2.2 改善混凝土抗裂性的措施

大體積混凝土中可以加入少量膨脹劑，這樣會引發(fā)混凝土的體積增加，補償混凝土的收縮，綜合作用下可以減少大體積混凝土的開裂。大體積混凝土中摻和適量的膨脹劑可以中和大體積混凝土硬化時產生的干縮，這樣就能有效減少裂縫產生。我們現(xiàn)在比較常用的兩種膨脹劑是FH復合型和UEA型，又以UEA型膨脹劑用的多。通常，UEA型使用時，要在混凝土里摻入1/10的量，把膨脹率控制在萬分之三左右，可承受的預壓力也控制在0.5MPa左右，這樣就能和硬化時產生的拉應力相抵。在大體積混凝土中科學配置鋼筋能加大混凝土的強度，我們配置鋼筋時要注意鋼筋的間距不能太大，以保證混凝土的抗裂性能良好。我們在配置鋼筋時，間距一般不大于10cm，大體積混凝土的配筋相對較少，為了加強混凝土的抗裂性能我們少量配溫度筋。只有大體積混凝土的強度得到了保障，抗拉性能才能提高，混凝土的抗裂性才能提升，在施工時，我們必須確定好合適的大體積混凝土原料配比，選擇合適的水灰比和行之有效的工藝，來保證混凝土結構的強度[3]。

2.3 養(yǎng)護措施

（1）外部保溫措施，在澆筑后及時覆蓋保溫材料，避免混凝土表面溫度出現(xiàn)快速下降，通過控制溫差，減小內部應力，抑制混凝土裂縫產生。此外還可以通過降低膠凝材料水化反應，避免混凝土內部出現(xiàn)過大的溫度梯度，從而降低裂縫幾率。

（2）內部降溫措施，主要通過在混凝土內部布置冷卻水循環(huán)系統(tǒng)，降低混凝土內部產生的熱量。具體可分為初期、后期兩種部署方式，在初期主要通過降低混凝土的水化熱峰值，縮小內外溫差。在后期則是為了滿足接縫灌漿需求，控制混凝土溫度變化。通過做好養(yǎng)護工作，能夠有效降低混凝土裂縫概率[4]。

3 結語

總之，由于大體積混凝土施工時，會受到很多方面的影響，稍不注意裂縫就會發(fā)生，對此，在其施工過程中要管理好各道工序，從原材料的選用開始，到工程的設計，再到?jīng)Q定施工工藝，我們應當全面把握各種因素，控制大體積混凝土裂縫的出現(xiàn)，從工程的施工條件和技術出發(fā)，高質量地完成項目建設。