橋梁工程中大體積混凝土裂縫控制

石亞輝 梁小龍 張秋達

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

1 大體積混凝土裂縫產生的主要原因

1.1 水泥熱化后的影響

水泥水化后會釋放出很多的熱量，而且主要是在澆筑水泥的7天左右的時間，這時的水泥大概每克就可以釋放出大約五百焦的熱量，假設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算，那么在這么一立方的水泥中會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。特別對于大面積的水泥來說，散發的熱量更多會導致水泥本身的溫度更高又因為水泥內部的散熱情況不同，會導致水泥內部凝結的不好，在受力的擠壓下水泥的表面就會發生不同程度的裂縫。

1.2 受到自然因素中溫度的影響，大面積的混凝土在建設過程中，溫度的高低對避免大面積混凝土出現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，外部的溫度會直接影響到澆筑溫度的高低；假如外部的溫度低則會使得大面積混凝土內部與外部的溫差過大。假如外部的溫度驟降，溫差多大，溫度的應力也在加大，這樣會導致混凝土開裂。還有外部的濕度對混凝土出現裂縫也有直接聯系，外部溫度太低的話會使得混凝土快速的收縮，這樣也會使混凝土出現開裂的情況。

1.3 其他因素的影響

結構物基礎的不均勻沉降也會產生裂縫，這種裂縫會隨著基礎沉降而不斷的增大，待地基下沉穩定后，將不會變化。超荷載使用或未達到設計過早加荷載導致結構出現裂縫，這種裂縫稱之為荷載裂縫。

混凝土配合比不良會造成混凝土塑性沉降裂縫，一般是混凝土配合比中，粗骨料級配不連續、數量不夠，砂率及水灰比不當所造成的裂縫。

2 大體積混凝土施工質量控制措施

2.1 大體積混凝土配合比設計

2.1.1 使用的原材料。因為使用水泥的多少會對水熱化的多少與混凝土的溫升產生一定的作用，水化熱低的水泥應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。細骨料最好是使用2區中砂，想比細砂中砂使用的水以及水泥更少。在可泵送的時候使用直徑5到20毫米的石子，降低混凝土出現回縮變形的情況。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、加強混凝土的和易性并且能加強混凝土建成后的強度，加大了溫度升高峰值出現的時間距離。

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。試驗表明，在混凝土添加了膨脹劑之后混凝土內部產生的膨脹應力，可以抵消一部分混凝土的收縮應力，這樣，相應地提高混凝土抗裂強度。

2.2 溫控措施及施工現場控制

2.2.1 根據預測的溫度分析。依據在施工現場中水泥的混合比例再加上現場中的溫度因素等自然人為的原因，把數據輸入到電腦中對水泥將會產生的溫度展開電子模擬預測，供應水泥的內部構造所產生的溫度或者隨著時間的變化而產生的變化，制造出在施工時不會因為水泥的內部溫度而產生裂縫的標準，從而完成保護的標準選擇。

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，在澆筑前經詳細計算安排分塊、分層澆筑次序、流向、澆筑厚度、寬度、長度、前后澆筑的搭接時間；控制混凝土入溫度并加強振搗，嚴格控制振搗時間，移動距離和插入深度，保證振搗密實，嚴防漏振和過振，確保混凝土均勻密實；做好現場協調組織管理，要有充足的人力、物力、保證施工按計劃順利進行，保證混凝土供應，確保不留冷縫；澆筑后對大體積混凝土表面較厚的水泥漿進行必要的處理，一般澆筑后3～4h內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，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定覆蓋養護。

2.2.3 對混凝土實行溫度的監控。混凝土的內外側都安置溫度的測量點，其中包括保溫材料溫度的檢測以及保養水的溫度的檢測，采用全自動檢測設備進行檢測結果集中分析處理。為了避免混凝土出現裂縫的情況，我們必須從檢測數據中的溫度值、中心測點與表面的溫差入手。作為采取措施的依據。

2.2.4 為反映溫控效果可在少數混凝土層中埋設應變計進行溫度應力檢測，應變計沿水平方向布置檢測水平方向應力分量。

2.3 構造設計上對大體積混凝土采取防裂措施

2.3.1 策劃合適的內部構造，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，策劃混泥土內部不在關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節所產生的拉應力，減少了混凝土出現裂縫的情況。

2.3.3 大面積的混凝土體積面積都較大，建設的時間也比較長，根據結構的受力現狀可以確定混凝土建成所需的時間，推翻了正常28D的驗收時期，變為了60D或者是更多，檢測驗收的時間必須注意混凝土建成后的強度是否達到標準的問題，這樣可以減低設計的標號，也減少了水泥的使用以及降低了水化熱。

2.3.4 因為承受著外界的約束才會使混泥土內部產生的溫度，可以改進外界限制的結構條件，在遇到限制性強的巖石類地基或者混泥土的厚度比較厚的時候，可以在混泥土的表面裝置可滑動的表層來降低溫度。在外部限制的表面全都裝置可以滑動的表層，就可以很大幅度的降低外限制力。

結語

根據上面所說，雖然在大體型的混泥土澆筑時會形成裂縫，但是很多的科學實驗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時充足的考慮到各方面環境的因素，還是可以防止混泥土內部裂縫的發生。

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

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