道路橋梁施工大體積混凝土裂縫成因及防治對(duì)策

陳才

摘 要：從專業(yè)角度來(lái)說(shuō)，大體積混凝土主要是指實(shí)際尺寸超過(guò)1m的混凝土。在路橋施工過(guò)程中，原材料質(zhì)量控制不嚴(yán)格，澆筑工序不合理、維護(hù)保養(yǎng)工作落實(shí)不到位等都會(huì)導(dǎo)致大體積混凝土出現(xiàn)不同類型的裂縫，增加發(fā)生安全事故的概率。為此，基層施工技術(shù)人員要深化安全責(zé)任意識(shí)，針對(duì)裂縫的成因采取必要的防治措施，從根本上強(qiáng)化工程質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：道路橋梁施工；大體積混凝土；裂縫成因；防治對(duì)策

1 大體積混凝土設(shè)計(jì)在構(gòu)造上的要求

大體積混凝土項(xiàng)目工程的具體施工特性：

（1） 大體積混凝土的基礎(chǔ)項(xiàng)目設(shè)計(jì)不僅要滿足基本的設(shè)計(jì)要求還要符合以下幾個(gè)要求：

（1） 混凝土的基礎(chǔ)強(qiáng)度等級(jí)最好控制在C20至C40之間。

（2） 基礎(chǔ)配筋不但要可以承載基礎(chǔ)壓力， 還要能夠承受大體積混凝土的工程施工方法， 能夠承受由水泥水化熱帶來(lái)的溫度應(yīng)力。

（3） 在巖石類地基上進(jìn)行基礎(chǔ)項(xiàng)目施工的時(shí)候、須在混凝土的墊層之上加設(shè)一層滑動(dòng)層， 該層的結(jié)構(gòu)可以采取一氈二油或者是一氈一油的方法來(lái)鋪設(shè)。

（4） 大體積基礎(chǔ)以及其他筏式、箱體基礎(chǔ)在建造時(shí)， 盡量避免設(shè)置永久性的變形縫。也盡量減少豎向施工縫的使用。

（2） 在大體積混凝土工程的建造過(guò)程中， 盡可能采取木模板或鋼木混合的方式。從使溫度得到有效的控制。

（3） 在大體積混凝土工程的建造之前， 可以對(duì)大體積混凝士的溫度及溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行評(píng)估及測(cè)算， 計(jì)算出最終的升溫峰值， 從而制定有針對(duì)性的調(diào)整降溫措施。更好地實(shí)現(xiàn)溫度管控的目的；從而有效以防止或減輕由有害溫度而造成的裂縫， 對(duì)項(xiàng)目工程的整體質(zhì)量作出保障。

2路橋工程大體積混凝土裂縫的成因

2.1裂縫類型分類

根據(jù)大體積混凝土裂縫深度差異，可將其分為表層裂縫、貫穿性裂縫和深度裂縫三種。其中，表層裂縫是暫時(shí)性危害較小的一種，其裂縫深度僅停留在混凝土表面，通常只是會(huì)影響工程的美觀性，不會(huì)造成工程主體受力結(jié)構(gòu)的不穩(wěn)定，但也要及時(shí)的修復(fù)。

貫穿性裂縫則是表面裂縫未得到及時(shí)修復(fù)而成的，且貫穿性裂縫能夠?qū)⒄麄€(gè)大體積混凝土塊分割成不同形狀的單體，進(jìn)而降低主體結(jié)構(gòu)的安全穩(wěn)定性，對(duì)大體積混凝土構(gòu)成危害。相比之下，深層裂縫對(duì)大體積混凝土的危害性更大，通常裂縫深度超過(guò)0.3m，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)^(guò)2m。

2.2引起裂縫的關(guān)鍵因素

1）水泥材料水化熱系數(shù)高

大體積混凝土在施工過(guò)程中，需要結(jié)合混凝土特性采取澆筑工藝。為避免混凝土出現(xiàn)結(jié)構(gòu)裂縫問(wèn)題，在實(shí)際施工環(huán)節(jié)，要參考施工要求及標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，盡可能選擇水化熱系數(shù)較低的水泥材料。但由于對(duì)澆筑工序缺乏有效的控制，導(dǎo)致混凝土出現(xiàn)大面積散熱，基于其結(jié)構(gòu)內(nèi)、外部環(huán)境條件不同，使得散熱速率存在較大的差異。通常來(lái)說(shuō)，水化熱是在混凝土內(nèi)部聚集的，在發(fā)生水化熱反應(yīng)的情況下，會(huì)使得混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部溫度急速升高，進(jìn)而導(dǎo)致中心溫度高、散熱時(shí)效長(zhǎng)，而表面溫度相對(duì)較低，散熱速率較快。在內(nèi)外溫差作用下產(chǎn)生一定程度的拉應(yīng)力，而一旦拉應(yīng)力指標(biāo)超過(guò)大體積混凝土的抗拉強(qiáng)度，就會(huì)導(dǎo)致其出現(xiàn)結(jié)構(gòu)裂縫問(wèn)題。

2）溫差變化

外界溫度下降明顯，會(huì)導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)表面溫度隨之下降，而內(nèi)部溫度下降速率緩慢，形成內(nèi)外溫差，進(jìn)而導(dǎo)致混凝土出現(xiàn)結(jié)構(gòu)裂縫。

3）混凝土收縮應(yīng)力超過(guò)抗拉強(qiáng)度

在完成混凝土澆筑施工后，在散熱及硬化環(huán)節(jié)，由于混凝土自身屬性特征，極易出現(xiàn)自然收縮，而一旦收縮力超過(guò)混凝土結(jié)構(gòu)抗拉強(qiáng)度，就會(huì)導(dǎo)致其出現(xiàn)結(jié)構(gòu)裂縫。為避免收縮裂縫的產(chǎn)生，應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格把控水泥材料質(zhì)量，調(diào)整配合比例，確保滿足實(shí)際的施工要求。

3大體積混凝土裂縫的防治措施

3.1科學(xué)用料，優(yōu)化混凝土配合比

在進(jìn)行混凝土配合比設(shè)計(jì)的時(shí)候，需要盡可能地利用混凝土的后期強(qiáng)度，使水泥的整體使用量有所降低，同時(shí)也可以使水泥水化熱得到有效的控制。然而，在操作的過(guò)程中，必須要注意混泥土的混配比例，通常來(lái)說(shuō)，水泥的使用量也不可以過(guò)于少，過(guò)少的水泥容易影響建筑的牢固度，繼而出現(xiàn)坍落，帶來(lái)重大的經(jīng)濟(jì)損失，甚至是危急到生命財(cái)產(chǎn)安全，因此必須要加以重視。通過(guò)建設(shè)水泥量，可以減少混凝土收縮，延長(zhǎng)混凝土初凝的耗時(shí)，使和易性能得到改善。但務(wù)必建立在合理的混配比例基礎(chǔ)之上。

3.2設(shè)置冷卻水管

水泥的水化熱是導(dǎo)致大體積混凝土裂縫問(wèn)題的原因之一，因?yàn)樗嗟乃療岷苋菀讓?dǎo)致大體積混凝土內(nèi)外溫度的不一致。對(duì)于這種情況，在大體積混凝土中設(shè)置相應(yīng)的冷卻水管可以有效地解決問(wèn)題，按照科學(xué)的方式，設(shè)置符合實(shí)際標(biāo)準(zhǔn)的冷卻水管，保證冷卻水管的大小、長(zhǎng)度、薄厚都符合實(shí)際需求，這樣在混凝土澆筑過(guò)程中就可以按照科學(xué)的方式向大體積混凝土中進(jìn)行通水工作，通過(guò)這種方式可以有效地降低大體積混凝土內(nèi)部水泥的水化熱，防止大體積混凝土裂縫現(xiàn)象的發(fā)生。但是，需要注意的是，要保證冷卻水管中通水的溫度不能與大體積混凝土內(nèi)部的溫度相差過(guò)大，否則也會(huì)導(dǎo)致大體積混凝土的收縮，不僅不能解決問(wèn)題還會(huì)起到適得其反的作用。

3.3降低大體積混凝土結(jié)構(gòu)水泥水化熱的積累

首先，橋梁工程大體積混凝土的熱量主要是水泥水化熱所產(chǎn)生，因此，在選擇材料時(shí)，盡量選用水化熱較低的硅酸鹽水泥。其次，要針對(duì)橋梁工程設(shè)計(jì)和施工實(shí)際，合理有效運(yùn)用混凝土后期強(qiáng)度，進(jìn)而達(dá)到切實(shí)降低水泥用量的效果，進(jìn)而降低水泥水化熱。第三，通過(guò)橋梁工程施工現(xiàn)場(chǎng)的條件改善混凝土的性能，以選用顆粒大、優(yōu)良的骨料為基礎(chǔ)，融合添加粉煤灰和減水劑等技術(shù)，改善混凝土的和易性，減少水泥用量。第四，嚴(yán)格控制混凝土的塌落度，由專業(yè)人員對(duì)塌落度進(jìn)行檢測(cè)。第五，為了有效實(shí)現(xiàn)大體積混凝土水化熱溫度的控制，還可以通過(guò)循環(huán)冷卻水的方法對(duì)大體積混凝土結(jié)構(gòu)的內(nèi)部進(jìn)行降溫處理。

3.4降低大體積混凝土混合料的入模溫度

首先，在橋梁工程大體積混凝土澆筑時(shí)，應(yīng)該根據(jù)天氣和氣候的特點(diǎn)選定好施工的日期和方式，在特別炎熱的天氣下，應(yīng)該避開(kāi)高溫，選擇早上或傍晚進(jìn)行施工。必要時(shí)對(duì)骨料采取遮陽(yáng)作業(yè)，降低混凝土的入模溫度。其次，在混凝土攪拌過(guò)程中建議適當(dāng)加入一些緩凝型減水劑，降低混凝土的水化熱。最后，應(yīng)該采用對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)通風(fēng)的辦法降低溫度，在混凝土入模時(shí)，為了能夠盡快使模內(nèi)的熱量散發(fā)出去，可以加大對(duì)模內(nèi)的通風(fēng)。

3.5監(jiān)測(cè)溫度變化

首先要加強(qiáng)對(duì)混凝土的攪拌沉實(shí)工作，不僅要對(duì)合成混凝土的各種材料進(jìn)行充分的攪拌，還要在攪拌過(guò)程中跟隨實(shí)際的需求向混凝土攪拌材料中加水，這樣不僅可以有效避免在混凝土因攪拌過(guò)程而導(dǎo)致其溫度過(guò)高現(xiàn)象的發(fā)生，而且采用這種方式同時(shí)也可以達(dá)到防止混凝土產(chǎn)生裂縫的目的，保證大體積混凝土的質(zhì)量和整個(gè)橋梁工程的質(zhì)量。其次要隨時(shí)監(jiān)測(cè)大體積混凝土的溫度，避免在攪拌過(guò)程中由于某些人為、天氣或其他自然原因而引起的大體積混凝土內(nèi)部溫度過(guò)高現(xiàn)象的發(fā)生，在監(jiān)測(cè)的過(guò)程中能夠保證及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并采取相應(yīng)的措施解決問(wèn)題。保障大體積混凝土的質(zhì)量，降低大體積混凝土裂縫問(wèn)題發(fā)生的幾率。

3.6注重養(yǎng)護(hù)工作

提高對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)的維護(hù)和保養(yǎng)，最重要的是控制溫度，防止溫差過(guò)大，繼而造成裂縫的出現(xiàn)?？梢酝ㄟ^(guò)在混凝土的表面加鋪一層稻草來(lái)對(duì)澆筑好的混凝土起到保護(hù)作用，并且可以在稻草上層再加蓋一層尼塑料膜，以起到維持混凝土表面濕度的作用，有效減緩溫度下降的速度。

總之，現(xiàn)代建筑工業(yè)發(fā)展十分迅速，大體積的混凝土也被越來(lái)越多地應(yīng)用到各種工程項(xiàng)目之中，業(yè)界人士對(duì)大體積混凝土溫度裂縫的相關(guān)研究依然在不斷深入。相關(guān)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，從設(shè)計(jì)開(kāi)始到項(xiàng)目施工的每一個(gè)環(huán)節(jié)，都需要加以重視。以減少項(xiàng)目不必要的成本支出，防止裂縫的出現(xiàn)，提高項(xiàng)目工程的整體質(zhì)量和推進(jìn)效率。在工程設(shè)計(jì)、澆筑以及養(yǎng)護(hù)的過(guò)程中采取一定的防控措施，能夠使工程項(xiàng)目的質(zhì)量得有效保障，值得在實(shí)際項(xiàng)目工程中推廣和應(yīng)用。

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