橋梁工程施工中大體積混凝土施工技術

魏國校

摘 要：橋梁施工過程中應用大體積混凝土施工技術已越來越普遍。但隨之引發的一系列施工技術的應用及后續問題不可忽視，其中最常見和難解決的情況是產生裂縫。裂縫的出現輕則影響橋梁外觀，使橋梁整體抗壓能力降低，重則導致橋梁內部混凝土結構破壞甚至橋梁坍塌。本篇文章將根據具體實踐經驗及總結，就混凝土施工技術中存在的問題和控制辦法進行介紹。

關鍵詞：橋梁工程；大體積；裂縫控制

1 大體積混凝土施工技術在橋梁工程中的應用

1.1 大體積混凝土施工的定義

混凝土屬于脆性的復合型材料，一般由塊狀碎石、砂子、泥漿和水組成。而大體積混凝土即指體積大于一般情況下施工中的混凝土體積。在配比設計方面，不同的國家作出不同的規定。我國規定為：在混凝土結構的建筑物中，若使用混凝土的部位最小尺寸不小于1米即可定義為大體積混凝土。美國規定則為：在任何澆筑性混凝土中，只要混凝土結構域性質受到溫度影響的即被定義為大體積混凝土。

1.2 大體積混凝土的應用

隨著科技的發展，橋梁工程施工技術也在不斷更新與進步。目前在橋梁施工過程中最常見和先進的當屬大體積混凝土施工技術。相比較普通的鋼筋混凝土技術，大體積混凝土施工技術在施工的環境、結構等方面都提出了較高的要求。例如在結構方面要求最為苛刻，尤其在橋梁承臺、懸索橋錨定的施工中結構設計都較為繁瑣。原因在于所使用到的混凝土體積很大，體積從幾萬到十幾萬立方米不等，且必須是澆筑而成。

2 大體積混凝土產生裂縫的原因及類型

2.1 裂縫產生的原因分析

混凝土裂縫產生的原因是多樣的，包括溫度、拉力、材料、人為、所處環境等因素。首先，混凝土在水化和硬化的過程中都會受到溫度的影響，水化是釋放大量的熱使整體結構膨脹，而冷卻硬化時又會表現出收縮的特性。兩者相互矛盾的作用極易破壞混凝土結構，最終出現裂縫。其次，由于混凝土屬于復合脆性材料。本身存在著可見的宏觀裂縫和不可見的微觀裂縫。后者裂縫不可避免是材料本身存在，宏觀裂縫則由施工技術、材料配比等環節共同作用。最后，混凝土結構抗壓強度和抗拉強度存在差異，抗壓強度略大于抗拉強度。混凝土體積越大產生的斷面尺寸也越大，在混凝土水化和硬化時在溫度的作用下內部結構發生較大變動，內部和外部都產生一定強度的拉力。大體積混凝土結構的建筑中采用的鋼筋較少，且大部分埋在內部，表面只有少量鋼筋，或者直接不配置鋼筋。所以，受到溫度影響的混凝土產生的張力和收縮力幾乎由混凝土自身結構承擔。

迄今為止，國內外將較多的精力放在由機械荷載引發混凝土結構開裂的研究上。而溫度影響混凝土出現裂縫的研究成果不夠完備充分，但溫度所產生的影響并不亞于機械荷載所產生的。因此，我們在加以重視的同時也要積極研究受控溫度的工作，避免或者降低混凝土裂縫產生影響。此外，目前大體積混凝土的施工技術大多著力研究于水利水電工程、高層建筑，而橋梁施工中的大體積混凝土裂縫問題并未得到足夠關注與重視。

2.2 裂縫的分類

施工性裂縫。模板使用不規范，在大體積混凝土沒有完全固定的情況下提前過早的拆除混凝土模板。脫模劑的質量不過關及抹刷的不均勻都會造成大體積混凝土過早出現裂縫。

收縮性裂縫。混凝的收縮不但受到硬化過程中溫度的影響，若配比混凝土的用水量和水泥用量不當同樣會引發裂縫的出現。混凝土的收縮性越小，代表用水量和水泥用量越低。同時這種因收縮性出現的收縮裂紋與所選用的水泥品種類型有關，不同的水泥干縮和收縮量是不同的。

溫度性裂縫。水熱化和硬化使混凝土內部和表面溫度相差過大。在混凝土澆筑到模板后，由于大體積混凝土體積大厚度大內部散熱不及時，而表面是散熱速度較快。內外溫差導致混凝土內部產生壓力而外部產生拉力。混凝土壽命期較短，尤其是抗拉能力很低，溫差產生的內外壓力差很容易超過混凝土的抗壓極限，從而產生裂縫。

沉降性裂縫。沉降性裂紋分布范圍比較廣，且有明顯的層次性。且完工后無法立即察覺，一般會在拆模后一周左右出現。主要原因是，混凝土材料在澆搗過程中，塊狀材料下沉，而泥漿類材料上浮，若不及時處理則導致混凝土分離最終出現裂縫。

3 大體積混凝土裂縫的控制處理辦法

3.1 材料的選擇

混凝土的主要成分是水泥和砂石，所以在這兩種重要原材料的選材上應謹慎處理。大體積混凝土受溫差影響較大，而溫差主要來自于水化熱現象，因此，應盡量選擇水熱化低、凝固時間較長、凝結后強度較高的水泥。市場上這類水泥中種類較多，比如有礦渣硅酸鹽類水泥、火山硅酸鹽類水泥等。選材時還必須謹記使用安全性較高的材料為原則，以免工程質量得不到保障。砂石的選擇則可以根據施工條件進行規劃，以節省用水量和水泥投入量為原則來挑選。粗骨料盡量采用碎石而非卵石，因為碎石的強度較高，抗裂性能較好。最后，還需加入適量的摻合料和外加劑。這類輔料的加入不但可以改善混凝土的性能、節約水泥、減用水量。最主要的還可以縮減水熱化和硬化產生的拉力現象。

3.2 施工注意事項

首先是攪拌，不同的攪拌方式所產生的混凝土強度是有區別的，實踐證明，使用二次投料的方法可有效減少混凝土上下層混凝土的強度差，使砂石和水泥漿不會過分的向同一方向集中。這樣在混凝土凝固后結構相對精密、粘著力加強。并在混凝土澆筑一個小時左右采用二次振搗的方式接縫。

接著是澆筑環節，合理的澆筑可以減少甚至避免溫差的影響。大體積混凝土澆筑應分層多次澆筑，將澆筑厚度劃分為0.6到2.0米的多個小層。在一層混凝土澆筑完成后應等待其內部溫度完全釋放，后再進行下一層的澆筑。注意在處理層與層之間的接縫時按合理的施工裂縫處理。

最后是頂板的施工，在模板的拆裝上應要求嚴格。嚴禁在混凝土在未達到設計強度之前拆除模板。在電線管道的預埋過程中應在下方墊上墊塊，以確保底部鋼筋的到保護。在驗收時要對設計圖紙進行嚴格的審查。檢查鋼筋強度與規格以及結構是否合理。

3.3 如何控制溫度的影響

根據前面的介紹可知，溫度的控制在混凝土施工中是一個重要的環節。溫度控制的好壞將直接決定裂縫是否產生。分配專業的溫控人員監護，在澆筑和養護過程中要注意混凝土的升降溫、內外溫差是否偏大、以及環境溫度是否影響混凝土硬化等。并結合實際的實踐經驗作出相應的防范措施。施工中在溫度的測量時應該遵循從簡原則，選擇簡單快速的測量方法。例如可以使用便攜式的溫度測量計來測量。在條件允許下，可以引進計算機計算技術來進行最準確的計算。

參考文獻

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