如何控制橋梁工程中大體積混凝土裂縫

摘 要：隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人們對橋梁工程建設(shè)的重視程度越來越大。在實(shí)際的橋梁混凝土施工中往往會產(chǎn)生裂縫，嚴(yán)重地影響到橋梁工程的整體質(zhì)量，縮短了工程的使用年限。文章主要闡述了當(dāng)前在橋梁混凝土施工中產(chǎn)生裂縫的原因，及相關(guān)的解決措施，供大家參考。

關(guān)鍵詞：橋梁工程；大體積混凝土；水化熱；裂縫

1 前言

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，當(dāng)前大體積混凝土施工技術(shù)已經(jīng)成為了橋梁結(jié)構(gòu)中應(yīng)用最為廣泛的一種，我國對大體積混凝土工程有明確的規(guī)定，實(shí)際的施工過程中，混凝土的結(jié)構(gòu)物實(shí)體尺寸超過一米的部分就可以稱之為大體積混凝土。造成混凝土裂縫的因素有很多，當(dāng)前國內(nèi)外對機(jī)械荷載引起的混凝土裂縫問題研究的比較多也比較透徹，但是對溫度所引起的裂縫研究的就不是很透徹。所以我們應(yīng)該更加地重視這個(gè)問題，盡可能地避免裂縫的產(chǎn)生。并不是所有的混凝土工程都會產(chǎn)生裂縫，主要集中在水利工程和高層建筑的混凝土工程中。人們對橋梁工程的裂縫問題并沒有深入的研究，其重視程度也不夠。

2 大體積混凝土裂縫產(chǎn)生的主要原因

2.1 水泥水化熱的影響

在澆筑水泥的過程中由于水化作用會產(chǎn)生大量的熱，而且一般集中在澆筑后的七小時(shí)左右，根據(jù)以往的實(shí)例計(jì)算，大約每克水泥就能夠釋放出大約500J的熱量，面積越大釋放出來的熱量就越多，混凝土內(nèi)部的溫度也會隨之上升，最高可達(dá)七十?dāng)z氏度，這種情況十分不利于混凝土工程質(zhì)量的保證。隨著混凝土內(nèi)外不溫差的不斷變大，就會導(dǎo)致混凝土內(nèi)部的應(yīng)力減小，表面的拉應(yīng)力增加，一旦超出了混凝土自身的極限應(yīng)力，就會導(dǎo)致裂縫的產(chǎn)生。

2.2 混凝土的收縮

在混凝土澆筑之后的凝固過程中，由于混凝土在空氣中凝結(jié)時(shí)體積會減小。這種情況我們稱之為混凝土的收縮。混凝土在沒有受到外力作用時(shí)會產(chǎn)生變形，一旦受到外界的壓力，就可能產(chǎn)生開裂現(xiàn)象。我們可以根據(jù)產(chǎn)生混凝土裂縫的原因分類，包括溫度裂縫，干燥裂縫以及塑性收縮。在混凝土硬化的過程中，其體積會發(fā)生一定的變化，導(dǎo)致干縮變形。進(jìn)而產(chǎn)生裂縫。

2.3 外界氣溫濕度變化的影響

混凝土工程是否產(chǎn)生裂縫以及裂縫的大小和工程地區(qū)的空氣溫度和濕度有直接誒的關(guān)系。混凝土自身是存在溫度的，主要是水泥水熱化和澆筑溫度以及結(jié)構(gòu)自身散熱產(chǎn)生的溫度之和，其中澆筑溫度和外界的溫度情況有直接的聯(lián)系，外界溫度越高，其澆注溫度也就越高，當(dāng)外界溫度降低時(shí)，就會直接導(dǎo)致混凝土內(nèi)外溫差越來越大，而且降低速度越快，就會導(dǎo)致混凝土的溫度應(yīng)力越來越大，一旦超過了混凝土自身的極限應(yīng)力，就會導(dǎo)致裂縫的產(chǎn)生。混凝土在硬化的過程中會有干縮現(xiàn)象，外界溫度的降低會加大混凝土干縮的速度，產(chǎn)生混凝土裂縫。

2.4 其他因素的影響

除了上面闡述的原因外，結(jié)構(gòu)物沉降不均勻也會導(dǎo)致裂縫的產(chǎn)生，這種裂縫會隨著沉降程度的增加而變大，等到沉降到一定程度之后裂縫就不會增大。還有一種裂縫稱之為荷載裂縫，主要是因?yàn)閷炷凉こ坛奢d使用或者是在混凝土沒有完全凝固之前就過早加荷載導(dǎo)致的。此外，混凝土的配合比達(dá)不到工程建設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)，也會導(dǎo)致裂縫的產(chǎn)生。

3 大體積混凝土施工質(zhì)量控制措施

3.1 大體積混凝土配合比設(shè)計(jì)

3.1.1 原材料選用由于水泥的用量直接影響著水化熱的多少及混凝土溫生，大體積混凝土應(yīng)選用水化熱較低的水泥，如低熱礦渣硅酸鹽水泥、中熱硅酸鹽水泥等，并盡可能減少水泥用量。細(xì)骨料宜采用2區(qū)中砂，因?yàn)槭褂弥猩氨扔眉?xì)砂可減少水及水泥的用量。在可泵送情況下粗骨料，選用粒徑5-20mm連續(xù)級配石子，以減少混凝土收縮變形。使用摻合料，應(yīng)用添加粉煤灰技術(shù)。在混凝土中摻用的粉煤灰不僅能夠節(jié)約水泥，降低水化熱，增加混凝土和易性，而且能夠大幅度提高混凝土后期強(qiáng)度，推移溫升峰值出現(xiàn)時(shí)間。

3.1.2 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。

3.2 溫控措施及施工現(xiàn)場控制

3.2.1 溫度預(yù)測分析。根據(jù)現(xiàn)場混凝土配合比和施工中的氣溫氣候情況及各種養(yǎng)護(hù)方案，采用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)對混凝土施工期溫度場和溫差進(jìn)行計(jì)算機(jī)模擬動態(tài)預(yù)測，提供結(jié)構(gòu)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(nèi)不產(chǎn)生溫度裂縫的溫控標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行保溫養(yǎng)護(hù)優(yōu)化選擇。

3.2.2 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)。

3.2.3 混凝土溫度監(jiān)測。在混凝土內(nèi)部外部設(shè)置溫度測點(diǎn)，設(shè)置保溫材料溫度測點(diǎn)及養(yǎng)護(hù)水溫度測點(diǎn)，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(jìn)行整理分析。每一測點(diǎn)的溫度值、各測位中心測點(diǎn)與表層測點(diǎn)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。

3.2.4 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，應(yīng)變計(jì)沿水平方向布置檢測水平方向應(yīng)力分量。

3.3 構(gòu)造設(shè)計(jì)上對大體積混凝土采取防裂措施

3.3.1 設(shè)計(jì)合理的結(jié)構(gòu)形式，可以減少工程數(shù)量，減低水化熱。如可根據(jù)懸索橋錨碇受力特點(diǎn)，設(shè)計(jì)挖空非關(guān)鍵受力部分混凝土體積，利用土方壓重方案，來減少混凝土結(jié)構(gòu)體積。

3.3.2 充分利用混凝土在基坑有側(cè)限條件，在混凝土中摻加微膨脹劑，使其在基坑約束下形成一定的預(yù)壓力，補(bǔ)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。

3.3.3 一般來說，大體積混凝土工程施工期限比較長，施工工序比較復(fù)雜，當(dāng)前規(guī)定的混凝土工程的驗(yàn)收時(shí)間為二十八小時(shí)，我們應(yīng)該根據(jù)工程結(jié)構(gòu)受力的實(shí)際情況來確定混凝土的驗(yàn)收期，基本在六十小時(shí)或者是更多，這樣才能夠保證混凝土的強(qiáng)度達(dá)到規(guī)定的要求，減少了混凝土水熱化產(chǎn)生的溫差。

3.3.4 在混凝土施工過程中由于邊界部分存在著一定的約束，導(dǎo)致產(chǎn)生溫度應(yīng)力，我們?yōu)榱烁淖冞吔缡艿郊s束的情況，可以對構(gòu)造設(shè)計(jì)進(jìn)行一定的改動，例如在邊界外部的接觸面上設(shè)置滑動層，這樣可以一定程度上減少外約束力。

3.3.5 為了保證混凝土工程的合理有益性，我們可以在混凝土施工中加入一定的構(gòu)造鋼筋，盡可能地保證混凝土截面的含筋率在百分之零點(diǎn)三到百分之零點(diǎn)五之間，這樣就能夠增強(qiáng)混凝土工程的強(qiáng)度和抗震性。

4 結(jié)束語

綜上所述，當(dāng)前引起大體積混凝土裂縫的原因主要就是溫差，所以我們必須采取措施盡可能地防止混凝土工程表面的溫度變化過大。在實(shí)際的施工過程中，應(yīng)該重視溫度監(jiān)測工作，相關(guān)人員做好混凝土內(nèi)部和外部溫度差的記錄，進(jìn)而采取相應(yīng)的溫控措施，盡可能地保證混凝土表面不出現(xiàn)裂縫。由于造成裂縫的原因有很多，我們要想杜絕裂縫的產(chǎn)生，應(yīng)該全面的采取防治措施，做好放裂縫工作。