淺析橋梁大體積混凝土裂縫成因及控制措施

蔡愛林

（江蘇省鎮江市路橋工程總公司，江蘇 鎮江 212017）

1 概述

橋梁技術隨著公路建設的發展在越來越高的橋梁功能、質量要求下發展迅速。大體積混凝土的技術在橋梁建筑中的應用就是發展的一點,并且以其特有的優勢被廣泛的應用，我國在普通混凝土的配合比上有相關的規定，在設計規范中對大體積的混凝土的定義是實物結構體積最小不小于一米的部分所用到的混凝土就是大體積的混凝土。而在大體積的混凝土裂縫控制的研究以及內部溫度應力的研究也都是針對水利大壩或者是一些高層建筑深基底板上的，對于應用于橋梁建設的大體積的混凝土產生裂縫的問題重視度還不足。

2 產生原因

2.1 水泥的水化熱

水泥在水化時整個過程中會對外放熱，并且這種放熱現象集中在澆筑后的二到五天左右，這種水化放熱現象會使得混凝土內部的溫度升高，尤其是大體積的混凝土由于結構和體積大不易散熱，這種放熱現象的影響更大。由于混凝土內在和外在對于熱量的傳導和散熱的條件有所區別，因此在大體積的混凝土的內部實際上中心溫度是很高的，這樣就會在整體結構中形成一個自內而外的溫度階梯，這樣就會使得混凝土在內部出現壓應力，而在表面出現一種拉應力。混凝土本身是具有一個抗拉的強度極限的，當這種拉應力超過了混凝土的極限時裂縫就在表面出現了。混凝土內部溫度與混凝土的厚度及水泥用量有關，混凝土越厚，水泥用量越大，內部溫度越高。

2.2 混凝土的收縮

混凝土的收縮現象是發生在混凝土硬結的過程中的一種由收縮造成的體積的減小，這是一種混凝土的自發變形，若是這種變形不受到來自外部的影響，既不受外力影響又不受外力約束，這時候混凝土當中就會出現拉應力，從而混凝土在拉應力作用下造成開裂。混凝土在收縮現象中主要分為三種，分別是溫度收縮、干燥收縮以及塑性收縮。這種收縮也是具有階段性的在初期的硬化過程中體積上的收縮是由于水泥凝結上的變化，而后期則是因為水分從混凝土中被蒸發出來從而產生的一種干縮性的變形。

2.3 外界的氣溫以及濕度的變化

外界的環境對于混凝土澆筑后的結構有著很大的影響，外界氣溫對其的影響主要表現在內外產生的溫度階梯從而產生的溫度應力上。大體積的混凝土的內部溫度主要是由澆筑溫度，水泥的水化熱以及散熱疊加而成的。因而外部的溫度對此影響非常大，若是外界的氣溫高，混凝土在澆筑溫度上也會跟著升高，而瓦解的溫度降低就會增大溫度梯度從而出現溫度應力，從而引發混凝土開裂。除此之外濕度對于大體積的混凝土上出現裂縫現象的影響也很大，主要是表現在干縮裂縫的影響上，若是外界濕度很低，那么混凝土在水分蒸發過程就會縮短因而加速干縮現象，這也會造成裂縫的出現。

2.4 混凝土的沉陷裂縫

支架、支撐變形下沉會引發結構裂縫，過早拆除模板支架易使未達到強度的混凝土結構發生裂縫和破損。

3 大體積混凝土施工質量控制措施

3.1 大體積混凝土配合比設計

原材料選用：①水泥：由于水泥的用量直接影響著水化熱的多少及混凝土溫升，因此應選用水化熱較低的水泥，同時降低水泥用量，以降低水泥水化熱產生的熱量，從而控制大體積混凝土溫度的升高。②細骨料：宜采用Ⅱ區中砂，因為使用中砂可減少水及水泥的用量。③粗骨料：在可泵送情況下，選用粒徑5-20mm連續級配石子，以減少混凝土收縮變形。④含泥量：在大體積混凝土中，粗細骨料的含泥量是要害問題，若骨料中含泥量偏多，不僅增加了混凝土的收縮變形，又嚴重降低了混凝土的抗拉強度，對抗裂的危害性很大。⑤摻合料：應用添加粉煤灰技術，能夠大幅度提高混凝土后期強度，推移溫升峰值出現時間。

3.2 溫控措施及施工現場控制

3.2.1 溫度預測分析。根據現場混凝土配合比和施工中的氣溫氣候情況及各種養護方案，采用計算機仿真技術對混凝土施工期溫度場及溫差進行計算機模擬動態預測，提供結構沿厚度方向的溫度分布及隨混凝土齡期變化情況，制定混凝土在施工期內不產生溫度裂縫的溫控標準及進行保溫養護優化選擇。

3.2.2 混凝土澆筑方案。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，以控制表面龜裂；混凝土澆灌完及拆模后，立即采取有效的保溫措施并按規定覆蓋養護。

3.2.3 混凝土溫度監測。在混凝土內部及外部設置溫度測點，并且設置保溫材料溫度測點及養護水溫度測點，現場溫度監測數據由數據采集儀自動采集并進行整理分析，每一測點的溫度值及各測位中心測點與表層測點的溫差值，作為研究調整控溫措施的依據，防止混凝土出現溫度裂縫。

3.3 構造設計上采取的防裂措施

3.3.1 設計合理的結構形式，減少工程數量，降低水化熱。如可根據懸索橋錨碇受力特點，設計挖空非關鍵受力部分混凝土體積，利用土方壓重方案，減少混凝土結構體積。

3.3.2 充分利用混凝土在基坑有側限條件，在混凝土中摻加微膨脹劑，使其在基坑約束下成一定的預壓力，補償混凝土內部溫度、收縮產生的拉應力，從而有效的避免混凝土裂縫的產生。

3.3.3 大體積混凝土體積龐大，施工周期一般較長，依據結構受力情況，可合理的確定混凝土評定驗收齡期，打破正常標準28d的評定驗收齡期，改為60d或更多天，評定驗收齡期充分考慮混凝土的后期強度，從而減低設計標號，達到減少混凝土水泥用量，降低水化熱的目的。

4 大體積混凝土的裂縫檢查與處理

大體積混凝土的裂縫分為三種：表面裂縫、深層裂縫、貫穿裂縫。對于表面裂縫因其對結構力、耐久性和安全基本沒有影響，一般不作處理。對深層裂縫和貫穿裂縫可以采取鑿除裂縫，可以用風鎬、風鉆或人工將裂縫鑿除，至看不見裂縫為止，鑿槽斷面為梯形再在上面澆筑混凝土。

結語

根據以上的分析，在大體積的混凝土產生的裂縫現象上是可以通過設計、材料的選擇以及工藝的改善進行預防和治理的，同時后期在養護工作中的針對性養護也可以避免裂縫的產生，這都是通過大量的成功的實例得出的經驗和結論。通過對各種可能會影響裂縫現象出現的因素進行考慮，完全是可以避免這種病害的出現。

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