涵洞工程混凝土裂紋的抑制

李守寶

摘要：結合中鐵十八局集團第一工程有限公司敦格項目部的涵洞工程施工經驗，對常見大體積混凝土裂紋的成因及特征進行了分析，并提出了抑制裂紋產生的措施，為今后涵洞工程施工提供借鑒和參考。

關鍵詞：涵洞工程；混凝土裂紋；控制

中圖分類號： U494

文獻標識碼： A 文章編號： 16749944（2015）06028402

1 引言

中鐵十八局集團第一工程有限公司敦格項目部，承擔敦煌至格爾木鐵路（甘肅段）DK0+890～DK70+000段范圍內的所有涵洞工程施工作業，包括62座矩涵（1.5m～2.5m）、76座框架涵（3m～6m）、23座框架橋（8m～20m）。

涵洞工程中常見的質量問題就是裂紋，混凝土裂紋產生由許多因素交織在一起，有時很難明確區分裂紋具體是由哪些因素所引起的，筆者結合中鐵十八局集團第一工程有限公司敦格項目部涵洞工程施工案例，針對涵洞工程中常見的干縮裂紋及溫差裂紋，對裂紋的成因、特征及控制進行分析探討。

2 常見裂紋的成因及特征

2.1 干縮裂紋的成因及特征

在實際施工中，最常見的是因混凝土收縮所引起的裂紋。

涵洞澆筑完畢后，混凝土初凝前，由于水份比重小，上浮至混凝土表面，水泥顆粒、粗骨料比重大，于是出現上下兩個分層（圖1），產生泌水現象，導致表面水份蒸發過快，在凝固過程中會產生很強的收縮應力，由于混凝土早期強度較低，無法抵抗這種收縮應力，進而產生了干縮裂紋。

干縮裂紋多產生于涵洞剛澆筑完畢后2h內，構件養護不到位時。在混凝土表面呈現平行線狀或網狀的不規則分布，裂縫兩頭窄中間寬，寬度在0.05～0.2mm之間，此種裂紋一般屬于表面裂紋。

2.2 溫差裂紋的成因及特征

涵洞工程屬于大體積混凝土結構，水泥用量較大，混凝土在凝固過程中，水泥放出大量水化熱，導致混凝土內部溫度過高，與混凝土表面的溫度差異較大，這種溫差在混凝土表面及內部引起拉應力。混凝土早期的抗拉強度較低，當溫差應力超出混凝土的抗裂能力時，即會出現溫差裂紋。

溫差裂紋多產生于涵洞施工的中后期，在混凝土表面呈現不規則分布，縱橫交錯，裂縫的寬度大小不一，受溫差變化影響較大，夏季較窄，冬季較寬。此種裂紋的發生受構件暴曬、環境溫度突然下降、水泥自身水化熱反應等多種因素的影響，一般屬于表面裂紋，但也會因為其他原因發展為深層裂紋甚至貫穿裂紋。

3 裂紋的抑制措施

裂紋的出現嚴重影響了涵洞工程的施工質量，造成了鐵路運輸中的安全隱患，因而裂紋的抑制措施是至關重要的，根據各種裂紋產生的原因及特征，在施工過程中采取相應的抑制措施，能有效減少裂紋的產生和發展。

下面結合在涵洞工程施工中的經驗和體會，針對以上兩種常見的裂紋，從混凝土配合比優化設計、涵洞施工過程控制、養護三個階段分別采取抑制措施。

3.1 混凝土配合比優化設計

3.1.1 水泥

優先選用合格的低收縮性水泥，降低水泥的用量，從而減少水泥的水化熱反應。本工程選用了某廠生產的P42.5普通硅酸鹽水泥。

3.1.2 摻合料和外加劑

優先選用電廠Ⅰ級優質粉煤灰，這種粉煤灰具有活性高、抗凍、抗滲等優點，能代替一部分水泥用量，減少水化熱反映。

優先選用高性能減水劑，這種減水劑具有高減水率及早期減水率低的優點，本工程選用了某廠生產的FAC型高性能聚羧酸減水劑，減水率達25%。

3.1.3 骨料

優先選用細度模數、泥塊含量、含泥量合格的優質中砂，本工程選用了某廠生產的精品砂。

優先選用粒徑較大、質量優良、級配良好的碎石，本工程選用了某廠生產的4.75～31.5mm連續級配碎石。

3.1.4 拌合用水

拌合用水應滿足《JGJ63-2006混凝土用水標準》中鋼筋混凝土拌合用水的物質含量限值標準，見表1。本工程混凝土拌合用水選用自來水。

3.2 涵洞施工過程控制

（1）混凝土攪拌過程中要嚴格控制水灰比和坍落度。水灰比越大，干縮裂紋越明顯。同時澆筑涵洞時泵送混凝土的坍落度應控制在16～18cm之間。

（2）嚴格控制混凝土的入模溫度。夏季可采用在拌合用水中加入冰塊，給骨料搭建料倉遮陽、灑水降溫，在拌合用水中加入冰塊，給模板灑水降溫等方法控制，冬季可采用給拌合用水加熱、蒸汽養護等方法控制。

（3）使用砼輸送泵車采用分層澆筑法施工。這種澆筑方法能較好地適應泵送大體積混凝土的施工工藝，提高澆筑效率，簡化混凝土的泌水處理。在澆筑速度滿足總體澆筑時間（不超過混凝土的初凝時間）的前提下，應控制混凝土澆筑速度，通過斜向分段、水平分層（每層不大于30cm）的澆筑順序來提高混凝土散熱量，降低混凝土內部溫度。同時應做好振搗工作，保證振搗棒的插棒密度、插入深度及每個點位的振搗時間，使混凝土均勻密實。

由于泵送混凝土的表面水泥漿較厚，故澆筑后應在初凝前用鐵抹子收光抹平，以減少混凝土的干縮裂紋。

3.3 養護

要重視早期養護工作，混凝土的保溫保濕工作對抑制早期混凝土裂紋有至關重要的作用。涵洞澆筑完畢后要及時覆蓋薄膜、土工布等材料并灑水保濕，以加快混凝土內部熱量的散發。冬季施工時可采用保溫棚等方法為涵洞保溫，并根據氣溫變化適當延長保溫時間。

嚴格控制拆模時間。通過對混凝土試件的抗壓試驗確定混凝土強度，滿足設計強度后才能進行拆模作業。拆模完畢后，應立即對拆模部位進行覆蓋灑水或噴涂養護劑養護。

4 結語

混凝土裂紋是涵洞工程施工中不可避免的普遍現象， 混凝土裂紋產生和發展的因素以及種類和形式也是多種多樣的。中鐵十八局集團第一工程有限公司敦格項目部在施工實踐中，綜合運用多種裂紋抑制措施，有效地把涵洞工程混凝土裂紋控制在允許的范圍內。同時積累的這些施工經驗僅起到拋磚引玉的作用，希望更多的設計人員和施工人員不斷地探索，提出更好更完善的抑制措施，從而減少混凝土裂紋的出現，不斷提高涵洞工程施工質量，以滿足鐵路安全、穩定、耐久的要求。

參考文獻：

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