議中東地區混凝土裂縫的預防和控制

董振東/中建港務建設有限公司

議中東地區混凝土裂縫的預防和控制

董振東/中建港務建設有限公司

混凝土裂縫在混凝土構件中普遍存在，中東地區混凝土澆筑大多在高溫下進行，本文重點講述如何在高溫施工中預防和控制混凝土裂縫的形成

中東地區；混凝土裂縫；預防和控制

一、工程概況

阿聯酋馬夫瑞克立交橋改建項目位于阿聯酋首都阿布扎比，是阿聯酋國內重要的國道阿布扎比至艾因和迪拜至沙特的交通樞紐，是首都阿布扎比交通的地標性建筑。

項目的施工范圍為兩座曲線匝道高架橋（R5&R6）：其中R5為17跨預應力鋼筋混凝土連續箱梁橋，最大跨徑為70米，最高橋墩可達16.829m，橋寬17.7m，橋梁全長843.2m；R6為16跨預應力鋼筋混凝土連續箱梁橋，最大跨徑為84m，最高的橋墩為18.679m，橋寬17.7m，橋梁全長846.6m。兩座橋面均為雙向四車道。

二、高溫條件施工下混凝土產生裂縫的主要類型

阿聯酋是熱沙漠氣候，全年降水量僅約100毫米，大多集中在1月至2月，偶有大風或沙塵暴。每年5月至10月是最熱的月份，溫度在40攝氏度以上。而其中的7月和8月最熱，最高溫度達50攝氏度。在如此高溫條件下混凝土裂縫受影響程度最大的常見類型有以下幾種：

（一）溫差裂縫

溫差裂縫是由水泥水化熱引起的混凝土內部與混凝土表面的溫差過大導致的。預應力連續箱梁橋的橋面混凝土結構一般按照施工縫劃分為若干施工段，每一個施工段的混凝土均須一次性澆筑完成。澆筑完后由于水泥因水化引起水化熱聚集在內部不易散發，其內部溫度將顯著升高，而混凝土表面散熱較快，形成較大的溫度差，使混凝土內部產生壓應力，表面產生拉應力。此時，混凝土齡期較短，抗拉強度很低，當溫差產生的表面抗拉應力超過混凝土極限抗拉強度，則會在混凝土表面產生裂縫。

（二）干縮裂縫

干縮裂縫作為收縮裂縫的類型之一，大多出現在混凝土澆筑后的7至10天。裂縫形成的主要原因是混凝土內外水分蒸發程度不同，混凝土受外部條件的影響，表面水分損失過快，變形較大，較大的表面干縮變形受到混凝土內部約束，產生較大拉應力而產生裂縫。一般來說，單位用水量和水泥用量比較多的混凝土膠體數量多，混凝土的干縮變形也較大。總的來說，混凝土的干縮裂縫取決于干縮、徐變、彈性性質和抗拉強度等的綜合作用。

（三）施工縫接縫處開裂

預應力梁的澆筑根據施工縫的設立分段施工，相鄰施工段通常不會同時澆筑，因此當第一個施工段澆筑完成后再澆注相鄰施工段時，新舊混凝土由于結合不良和收縮不一致,在接茬處形成一條不規則的裂縫。另外，在混凝土澆筑的過程中，一旦出現因停電、機械故障、氣候突變、停料等原因使混凝土澆注作業中斷，此類情況應嚴格按施工縫處理。

三、預防高溫施工下的混凝土裂縫

（一）混凝土的運輸和現場檢測要求

中東地區的混凝土攪拌站通常距離施工現場較近，路程一般不超過0.5h，但由于氣溫高加劇了混凝土的凝固速度，因此混凝土到達施工現場后，要取樣測定塌落度，塌落度達不到入泵要求時，需按照配合比要求添加高效減水劑，嚴禁加水。

（二）分層澆筑控制豎向裂縫

澆筑連續箱梁腹板混凝土時，采用分層澆筑的方法，但同時要注意一次性延縱向澆筑的長度不宜太大，以免最先澆筑的混凝土初凝易產生接縫處的橫向裂縫。在高溫條件下使用分層澆筑法時，振搗工作尤為關鍵，通常設立兩個振搗組，一組跟隨泵車振搗澆筑點的混凝土，另一組在澆筑完成的混凝土范圍內反復來回振搗，以減緩混凝土的凝固速度。在箱梁腹板和底板相連處，常由于振搗的不到位而出現蜂窩麻面，因此需采用小尺寸振搗棒插入連接處位置振搗，插入點間距不宜大于40cm，每孔振搗時間以腹板混凝土開始向底板流淌作為衡量標準。

（三）溫差裂縫的控制之施工控制

1.調整配合比，減少水泥用量，采用礦渣水泥等，減少水化熱的產生；

2.控制混凝土初始溫度。

控制混凝土拌和物的出料口溫度。在中東氣溫較高的地區，剛剛出機口的混凝土拌和物料往往溫度過高，必須采取人工降溫措施，降低混凝土的入模溫度。

3.采取合理有效的養護措施，防止混凝土表面溫度下降過快，控制內外溫差。

為防止混凝土內外溫差過大，造成溫度應力大于同期混凝土抗拉強度而產生裂縫，應根據當時的施工情況和環境氣溫，采用正確的方法進行混凝土養護。在中東高溫條件下，養護工作稍不到位，混凝土面層的裂縫將會大面積出現，以箱梁的頂板澆筑為例，正確的做法是：待頂板面層收面工作完成后，先在混凝土表面覆蓋雙層麻袋，澆水濕潤，然后再覆蓋塑料布對混凝土進行保溫保濕。在混凝土完成初凝的前7天，每天須安排人員揭開塑料布，對混凝土表面層進行澆水養護至少三次，第8天開始至養護期結束（28天）期間，可根據實際情況將養護頻率適當減少，澆水次數應能保持混凝土處于濕潤狀態。

4.在混凝土內部埋設測溫裝置，隨時監控混凝土內外溫差。

5.澆筑大體積混凝土構件時，在構件中埋設冷卻管，通過冷卻水的循環，及時帶走混凝土內部的水化熱。

（四）加強混凝土的振搗，提高密實度

混凝土的振搗就是加快混凝土完成成型與密實的過程。混凝土澆筑入模后應立即進行充分的振搗，使新入模的混凝土充滿模板的每一角落，排出氣泡，使混凝土拌和物獲得最大的密實度和均勻性，從而提高抗裂性。

（五）干縮裂縫控制

影響混凝土干縮變形的主要因素為水泥品種、混凝土配合比和養護條件。已有資料表明鋁酸三鈣含量低、細度不宜過細、礦渣含量少的水泥品種干縮較小；就混凝土的配比來看，干縮率主要取決于單位用水量和水泥用量以及砂率，相比之下用水量的影響較為突出。隨著用水量、水泥量、砂率的增加，相應會加大混凝土的干縮率。由此可見，采用水量低的貧水泥混凝土，砂率低的干硬混凝土一般干縮率都比較小。同時還應注意濕水養護，加強混凝土的保水性，也可延緩干縮的發生。

（六）施工縫裂縫的控制

施工縫處的混凝土在澆筑前須作鑿毛處理，露出石子，清理干凈，并撒水濕潤。澆筑前必須作接漿處理，采用同配合比減石子砂漿，厚度控制在5～10cm厚，嚴禁無接漿澆筑混凝土。在施工縫處繼續澆筑混凝土時，已澆筑的混凝土的抗壓強度不應小于1.2N/mm2，且在澆筑新混凝土時應細致搗實，使新舊混凝土緊密結合。

四、結語

混凝土裂縫問題是項技術難題，無法避免。近年來，隨著高早強型水泥的大量使用、商品混凝土泵送施工的大力推廣、混凝土強度等級的提高，在取得成效的同時也使裂縫問題更為突出，甚至成為混凝土質量問題的焦點。而目前混凝土裂縫主要是收縮變形和溫度變形所致，控制這些裂縫除了廣大工程建設人員在設計與施工方面采取相應措施外也需要科研人員盡快地研制出能減少水泥收縮和水化熱的高效材料，從而將裂縫問題降低到最小限度。

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