橋梁墩臺大體積混凝土施工裂縫及預防措施

向晉

武漢科固工程技術有限公司 湖北 武漢 430000

1 引言

大體積混凝土是夠長橋梁墩臺的主要材料，混凝土的抗拉能力有限，極容易裂開。因此在橋梁施工過程中必須要對裂縫進行預防和處理。混凝土裂縫的出現容易造成鋼筋主體結構暴露，進而引起腐蝕等問題。這些問題的出現都會影響橋梁墩臺的使用壽命和安全性能。

2 大體積混凝土的特性和定義

混凝土是由水泥和砂石等組合而成的常用建筑材料，大體積混凝土當前尚無具體定義。從建筑和施工要求上來看，現澆量大，結構結實的混凝土結構基本屬于大體積混凝土。在大體積混凝土的澆灌過程當中，水泥水化熱會導致混凝土結構內部溫度大幅上升，這容易導致大體積混凝土結構變形，在此過程中容易形成裂縫等危害。此外混凝土在冷卻的過程中，結構之間的拉張力增加，若超過水泥混凝土的最大拉張力，則容易出現裂縫等問題。

3 裂縫的成因

橋梁墩臺的由于其本身需要承載較多的重量，這就要求橋梁墩臺的混凝土結構具有較大的壓力前度和拉張力結構。因此在澆筑混凝土的時候，除了根據設計標準和施工標準進行操作外，必須防范水泥水化反應后溫度過高和冷卻時拉張力增加而造成的裂縫問題。在橋梁的施工過程當中水泥和水的水化屬于放熱反應，因此在利用水泥進行澆灌的過程中，大體積混凝土內部結構當中溫度會迅速上升，由于水泥混凝土結構密封性較好，因此大量的熱能會囤積在水泥混凝土內部。混凝土的外部和外部溫差較大，內外的拉張力和方向不一致，因此當外部的超過其最能承受的最大張力時，就容易造成混凝土表面裂縫。

4 裂縫的預防

為了解決大體積混凝土在施工過程中出現的裂縫問題，要從以下幾點出發。第一要從在施工之前必須進行測算；第二，混凝土原料選擇；第三，施工過程中進行控制；第四，合理養護。

4.1 前期測算

在施工之前，設計和施工人員應該隊所選取的混凝土原料性能和外界調節進行綜合考量。計算混凝土的內外部溫度差和混凝土表面張力所能承受最大的張力，進而為混凝土的澆筑過程提供可靠數據支持。

4.2 混凝土原料選擇

從上文可以看出，混凝土的裂縫產生主要是因為水泥在澆筑過程中水熱化反應熱量太高而引起的內外部溫差和作用力不同。因此在混凝土原料的選擇過程中，對原料性能的把握變得十分關鍵。對于水泥的選擇要盡量選擇堿性低的水泥，在經費和條件允許時，要選擇微型擴張的水泥，例如火山灰、礦渣硅酸鹽水泥和其他微粒超細水泥。在水泥的水化過程當中，擴張型的水泥能夠抵消一部分水化熱后的溫度徐變應力。進而能夠降低混凝土的拉應力，這對裂縫的預防有一定幫助。從大量的實驗和實踐來看，10kg的水泥會引起一度左右的溫度上升。因此在澆筑的過程中要盡量減少水泥的用量。但水泥用量的減少會引起膠合性能較差，這也容易因此裂縫。因此必須將水泥用量控制在合理范圍內。除了原料水泥的選擇外，其他原料的選擇也尤為重要，例如：減水劑和、砂石的大小等。原料選擇完成之后，原料的用量和使用方式至關重要。橋梁墩臺的主體結構為鋼筋，大體積混凝土和鋼筋的配合能夠更好的加固橋梁墩臺的穩固性，因此施工過程中必須大骨料和小骨料混凝土相結合。施工中混凝土粗細骨料配比一般在總量的80%左右，因此在選擇骨料時，應該選擇膨脹系數小、表面干凈的。

4.3 施工過程中進行控制

水泥的水化熱是造成裂縫出現的主要原因，因此在施工的過程中，對混凝土進行降溫尤為重要。通常情況下，在施工過程中會布置循環冷卻水管。循環冷卻水管必須經過精確計算，利用水循環帶走熱能。但在施工過程中必須時刻保持水管暢通，防治水管堵塞和漏水。除了循環冷卻外，分層澆筑也可以減少水泥熱量的聚集。分層澆筑通常分為平面、斜面和分段分層三種。在進行平面澆筑操作時要求結構平面尺寸相對較小，在施工的過程中在第一層混凝土初次凝結之前進行第二層澆灌，每層的澆灌厚度要求在一尺之內。在進行斜面澆筑時，一般是讓混凝土從頂端自然向下流，這中澆灌方法適合平面大但整體厚度要求較小的平面。和平面分層一樣，斜面分層在澆灌時要確保第二次澆灌在第一層初凝之前。分段分層澆灌主要是為了適應結構面積大和跨度較大的橋梁墩臺結構。在分層澆灌時，先將一段距離的結構進行逐層澆筑，然后再對另一段進行澆筑。在分段分層澆筑時要注意澆筑的厚度和振搗時間。

4.4 做好養護控制工作

混凝土在澆筑完成之后，橋梁墩臺大體混凝土進入固化階段。在這個時候由于水泥水化熱量較大，此時的混凝土溫度較高。在內外溫差較大的情況下容易產生裂紋，因此在澆筑完成后要保持混凝土的溫度穩定，通常情況下是采用灑水降溫。為了讓混凝土表面溫度保持穩定，施工過程通常會采用塑料薄膜和稻草等材料進行覆蓋，進而防止水分蒸發過快。在對不能覆蓋的豎體結構時，一般采用塑料薄膜板進行覆蓋并延長覆蓋時間。從施工的經驗上來看，當混凝土的內外差溫度小于20度時才可以進行拆膜。

5 結束語

我國鐵路和公路布局日益完善，橋梁墩臺結構直接關系到道路運輸的安全和使用壽命。因此在橋梁墩臺建設過程當中如何避免大體積混凝土在施工過程中出現裂縫顯得尤為重要。本文從混凝土的結構特性和特點出發，分析了施工過程中造成混凝土施工裂縫的原因后得出如何預防裂縫的基本方法。在預防裂縫上首先得從原料的選擇方面出發，水泥必須選擇微粒、堿性小，混凝土骨料必須粗細結合。施工過程中必須進行隨時監測，利用水循環系統進行降溫，利用不同澆筑方法進行溫度控制。最后在澆筑完成后必須注意養護。由于橋梁墩臺在道路基建中的重要作用，因此必須從上述方面對裂縫進行預防。