涵洞工程混凝土裂紋的抑制

李守寶

摘要：結(jié)合中鐵十八局集團(tuán)第一工程有限公司敦格項(xiàng)目部的涵洞工程施工經(jīng)驗(yàn)，對(duì)常見(jiàn)大體積混凝土裂紋的成因及特征進(jìn)行了分析，并提出了抑制裂紋產(chǎn)生的措施，為今后涵洞工程施工提供借鑒和參考。

關(guān)鍵詞：涵洞工程；混凝土裂紋；控制

中圖分類號(hào)： U494

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 16749944（2015）06028402

1 引言

中鐵十八局集團(tuán)第一工程有限公司敦格項(xiàng)目部，承擔(dān)敦煌至格爾木鐵路（甘肅段）DK0+890～DK70+000段范圍內(nèi)的所有涵洞工程施工作業(yè)，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(jiàn)的質(zhì)量問(wèn)題就是裂紋，混凝土裂紋產(chǎn)生由許多因素交織在一起，有時(shí)很難明確區(qū)分裂紋具體是由哪些因素所引起的，筆者結(jié)合中鐵十八局集團(tuán)第一工程有限公司敦格項(xiàng)目部涵洞工程施工案例，針對(duì)涵洞工程中常見(jiàn)的干縮裂紋及溫差裂紋，對(duì)裂紋的成因、特征及控制進(jìn)行分析探討。

2 常見(jiàn)裂紋的成因及特征

2.1 干縮裂紋的成因及特征

在實(shí)際施工中，最常見(jiàn)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(xiàn)上下兩個(gè)分層（圖1），產(chǎn)生泌水現(xiàn)象，導(dǎo)致表面水份蒸發(fā)過(guò)快，在凝固過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生很強(qiáng)的收縮應(yīng)力，由于混凝土早期強(qiáng)度較低，無(wú)法抵抗這種收縮應(yīng)力，進(jìn)而產(chǎn)生了干縮裂紋。

干縮裂紋多產(chǎn)生于涵洞剛澆筑完畢后2h內(nèi)，構(gòu)件養(yǎng)護(hù)不到位時(shí)。在混凝土表面呈現(xiàn)平行線狀或網(wǎng)狀的不規(guī)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(jié)構(gòu)，水泥用量較大，混凝土在凝固過(guò)程中，水泥放出大量水化熱，導(dǎo)致混凝土內(nèi)部溫度過(guò)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(nèi)部引起拉應(yīng)力。混凝土早期的抗拉強(qiáng)度較低，當(dāng)溫差應(yīng)力超出混凝土的抗裂能力時(shí)，即會(huì)出現(xiàn)溫差裂紋。

溫差裂紋多產(chǎn)生于涵洞施工的中后期，在混凝土表面呈現(xiàn)不規(guī)則分布，縱橫交錯(cuò)，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(fā)生受構(gòu)件暴曬、環(huán)境溫度突然下降、水泥自身水化熱反應(yīng)等多種因素的影響，一般屬于表面裂紋，但也會(huì)因?yàn)槠渌虬l(fā)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(xiàn)嚴(yán)重影響了涵洞工程的施工質(zhì)量，造成了鐵路運(yùn)輸中的安全隱患，因而裂紋的抑制措施是至關(guān)重要的，根據(jù)各種裂紋產(chǎn)生的原因及特征，在施工過(guò)程中采取相應(yīng)的抑制措施，能有效減少裂紋的產(chǎn)生和發(fā)展。

下面結(jié)合在涵洞工程施工中的經(jīng)驗(yàn)和體會(huì)，針對(duì)以上兩種常見(jiàn)的裂紋，從混凝土配合比優(yōu)化設(shè)計(jì)、涵洞施工過(guò)程控制、養(yǎng)護(hù)三個(gè)階段分別采取抑制措施。

3.1 混凝土配合比優(yōu)化設(shè)計(jì)

3.1.1 水泥

優(yōu)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(yīng)。本工程選用了某廠生產(chǎn)的P42.5普通硅酸鹽水泥。

3.1.2 摻合料和外加劑

優(yōu)先選用電廠Ⅰ級(jí)優(yōu)質(zhì)粉煤灰，這種粉煤灰具有活性高、抗凍、抗?jié)B等優(yōu)點(diǎn)，能代替一部分水泥用量，減少水化熱反映。

優(yōu)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(yōu)點(diǎn)，本工程選用了某廠生產(chǎn)的FAC型高性能聚羧酸減水劑，減水率達(dá)25%。

3.1.3 骨料

優(yōu)先選用細(xì)度模數(shù)、泥塊含量、含泥量合格的優(yōu)質(zhì)中砂，本工程選用了某廠生產(chǎn)的精品砂。

優(yōu)先選用粒徑較大、質(zhì)量?jī)?yōu)良、級(jí)配良好的碎石，本工程選用了某廠生產(chǎn)的4.75～31.5mm連續(xù)級(jí)配碎石。

3.1.4 拌合用水

拌合用水應(yīng)滿足《JGJ63-2006混凝土用水標(biāo)準(zhǔn)》中鋼筋混凝土拌合用水的物質(zhì)含量限值標(biāo)準(zhǔn)，見(jiàn)表1。本工程混凝土拌合用水選用自來(lái)水。

3.2 涵洞施工過(guò)程控制

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

（2）嚴(yán)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(cāng)遮陽(yáng)、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(yǎng)護(hù)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(yīng)泵送大體積混凝土的施工工藝，提高澆筑效率，簡(jiǎn)化混凝土的泌水處理。在澆筑速度滿足總體澆筑時(shí)間（不超過(guò)混凝土的初凝時(shí)間）的前提下，應(yīng)控制混凝土澆筑速度，通過(guò)斜向分段、水平分層（每層不大于30cm）的澆筑順序來(lái)提高混凝土散熱量，降低混凝土內(nèi)部溫度。同時(shí)應(yīng)做好振搗工作，保證振搗棒的插棒密度、插入深度及每個(gè)點(diǎn)位的振搗時(shí)間，使混凝土均勻密實(shí)。

由于泵送混凝土的表面水泥漿較厚，故澆筑后應(yīng)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(yǎng)護(hù)

要重視早期養(yǎng)護(hù)工作，混凝土的保溫保濕工作對(duì)抑制早期混凝土裂紋有至關(guān)重要的作用。涵洞澆筑完畢后要及時(shí)覆蓋薄膜、土工布等材料并灑水保濕，以加快混凝土內(nèi)部熱量的散發(fā)。冬季施工時(shí)可采用保溫棚等方法為涵洞保溫，并根據(jù)氣溫變化適當(dāng)延長(zhǎng)保溫時(shí)間。

嚴(yán)格控制拆模時(shí)間。通過(guò)對(duì)混凝土試件的抗壓試驗(yàn)確定混凝土強(qiáng)度，滿足設(shè)計(jì)強(qiáng)度后才能進(jìn)行拆模作業(yè)。拆模完畢后，應(yīng)立即對(duì)拆模部位進(jìn)行覆蓋灑水或噴涂養(yǎng)護(hù)劑養(yǎng)護(hù)。

4 結(jié)語(yǔ)

混凝土裂紋是涵洞工程施工中不可避免的普遍現(xiàn)象， 混凝土裂紋產(chǎn)生和發(fā)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(tuán)第一工程有限公司敦格項(xiàng)目部在施工實(shí)踐中，綜合運(yùn)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(nèi)。同時(shí)積累的這些施工經(jīng)驗(yàn)僅起到拋磚引玉的作用，希望更多的設(shè)計(jì)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(xiàn)，不斷提高涵洞工程施工質(zhì)量，以滿足鐵路安全、穩(wěn)定、耐久的要求。

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