橋梁工程施工中大體積混凝土非荷載裂縫問題分析

李明

摘 要： 近年來我國橋梁工程發展速度較快，橋梁施工技術有了較大的進步。在當前橋梁工程施工中，大體積混凝土應用十分廣泛。大體積混凝土體積大，所需要混凝土數量多，施工較為復雜，對施工技術具有較高的要求。基于混凝土施工過程中容易出現裂縫的問題，在橋梁工程大體積混凝土施工中，需要控制好大體積混凝土非荷載裂縫，有效的保證橋梁結構的質量和安全。文中分析了橋梁工程施工中大體積混凝土裂縫產生的原因，并進一步對橋梁工程施工中大體積混凝土非荷載裂縫的控制措施進行了具體的闡述。

關鍵詞： 橋梁工程;大體積混凝土;非荷載裂縫;原因;控制措施

由于大體積混凝土自身具有的優勢，在當前橋梁工程施工中大體積混凝土應用十分廣泛，有效的保證了橋梁施工的質量和縮短了工程進度。在大體積混凝土施工中對強度、剛度、整體性和耐久性具有較高的要求，同時還需要對橋梁大體積混凝土非荷載裂縫進行有效控制，全面提高大體積混凝土施工的質量，保證橋梁工程的整體性能。

1橋梁工程施工中大體積混凝土非荷載裂縫產生的原因

1.1混凝土收縮

在大體積混凝土施工過程中，單純混凝土體積的自由收縮不會有裂縫產生。但在實際收縮發生時，通常會受到混凝土、骨料和鋼筋等的約束，導致混凝土內部產生拉應力，一旦這種拉應力超出混凝土極限抗拉強度，則會導致裂縫發生。在混凝土發生收縮時，主要以塑性收縮、干燥收縮、自收縮和碳化收縮等為主。塑性裂縫主要是在混凝土凝結時，由于存在泌水現象，混凝土結構表面會有一層水膜，當表面水分過快散失時，則會發生塑性裂縫。當混凝土凝結硬化后，混凝土結構與外界環境之間存在溫度差，內部水分會向外散失，由此而引發干燥收縮。當膠凝材料水化反應過程中消耗水分會引發自收縮。另外，混凝土結構內部的氫氧化鈣會與空氣中的二氧化碳發生反應，從而產生碳化收縮。

1.2溫度變形

混凝土施工過程中，由于混凝土結構內部溫度總是高于外部溫度，內外溫度差則會導致溫度應力產生，這也是溫度裂縫產生的直接原因。大體積混凝土由于尺寸較大，導熱性能差，其內部水化熱散失速度明顯小于外部，因此導致內外溫度之間存在一定的差值，在溫度應用作用下混凝土受拉開裂。這種內外溫差還與澆筑溫度、環境溫度、養護狀況和散熱狀況等有較大的關系。另外，當混凝土材料之間熱膨脹系數不同時，混凝土內部也會產生局部溫度應力，從而產生溫度裂縫。

1.3地基不均勻沉陷和約束作用

當大體積混凝土結構所處地基的承載力達不到要求，地基會發生不均勻沉降變形，從而導致混凝土結構內部拉應力產生，由此而引發裂縫。另外，當地基十分堅實的情況下，其會對混凝土結構變形帶來一定的限制，導致混凝土開裂。

1.4其他原因

（1）凍融作用。在較為寒冷的地區，由于環境溫度變化較大，混凝土結構內部水分會出現反復的冰凍和融化，冰凍和融化過程中水的體積會發生不斷變化，由此而引發混凝土裂縫。

（2）鋼筋銹蝕。混凝土在碳化和氯離子侵蝕作用下，鋼筋表面會受到破壞，產生銹蝕，導致其體積膨脹，保護鋼筋的混凝土會產生裂縫或是剝落。

（3）化學反應膨脹。主要來自于堿骨料反應，即混凝土中的堿與骨料中的二氧化硅發生反應，生成凝膠體，體積膨脹會有應力產生，由此而導致混凝土開裂。

2橋梁工程中大體積混凝土非荷載裂縫的控制

2.1橋梁設計措施

橋梁在設計過程中，對結構形式與分塊采用合理的設計并對設計條件進行改善，可避免大體積混凝土外部受力過大致使裂縫出現。為降低非荷載裂縫，還需重視橋梁工程大體積混凝土構造結構，通過配筋構造及溫度控制降低裂縫出現率。當橋梁出現裂縫時，常規大體積混凝土布置鋼筋較少，但如若出現裂縫或空洞，也可以斜筋彌補，承擔混凝土的應受力，控制裂縫發展。

2.2原材料的選擇

為了能夠有效控制大體積混凝土非荷載裂縫，需要做好原材料選擇工作，即合理選擇和配置水泥、骨料、摻合料和減水劑等。在選擇水泥時，盡量選擇凝結時間長及水化熱低的水泥，以中、低熱硅酸鹽水泥為宜，不建議在大體積混凝土施工時選擇早強型水泥。骨料宜選擇連續級配，細骨料以中粗砂為宜。在選取骨料時，細度宜控制在2.6～2.9之間。在實踐工程施工中，當采用粒徑較大的中粗砂時，其用水量和水泥用量都會減少，可以有效的降低混凝土干縮，減少水化熱，對混凝土裂縫的發生起到有效的控制。由于粉煤灰水化熱低于水泥，因此在保證工程質量的基礎上，通過加入適量的粉煤灰，可以減少水泥用量，降低水化熱。而且利用優質粉煤灰時，具有較好的減水作用，能夠有效的降低混凝土施工時的用水量，控制混凝土體積的收縮，具有較好的防裂作用。另外，通過摻加粉煤灰還能夠改善混凝土的和易性。通過加入減水劑，可以有效的減低混凝土用水量及水泥用量，降低水化熱反應，減緩水化熱釋放速度。

2.3配合比設計

混凝土配合比需在一定原則下，保證混凝土強度及耐久性，計算施工用量，并適當增加用量。力求降低水化熱反應，減少裂縫。同時，優化混凝土的生產配合比，最大程度上提升混凝土的流動性和和易性，提高施工效率和質量。

2.4施工措施

2.4.1降低混凝土的澆筑入模溫度

在混凝土澆筑時，應控制入模溫度。在夏天施工時，盡量避免在午間高溫時澆筑混凝土。材料提前一周進行準備，優先采用進場時間較長的水泥，水泥溫度宜保持在50℃以下;骨料宜搭建廠棚或進行覆蓋，避免長時間暴曬;拌和用水應在混凝土開盤前的1h從深井抽取地下水，蓄水池需在夏天搭建涼棚，避免陽光直射。

2.4.2優化混凝土的澆筑方案

混凝土澆筑后，需嚴格控制初期凝固時間。常規情況下，時間不能超過12h。除此之外還要保證混凝土內部結構的恒溫，防止裂縫出現。澆筑混凝土過程中需分層澆筑，可低內部溫度進行間接散熱，控制混凝土內部溫度并開展二次收漿，避免表面出現龜裂的情況。

2.4.3合理的振搗

在對混凝土振搗時，需要使用高頻振動器振搗，振動器應插入下層混凝土5～10cm處，均勻排列與振實，后振動器插點間距應試振動器半徑的1.5倍，不可對模板與鋼筋造成損傷。振搗時間可在15s，待平坦后停止。

2.4.4溫控檢測，埋設冷卻管

大體積混凝土在澆灌前，可以在結構內部預埋一定數量的冷卻管，在合理位置上布置測溫點，利用循環水帶走水化熱，降低大體積混凝土水化熱溫度。

3結束語

橋梁工程中對大體積混凝土非荷載裂縫進行控制，能夠有效提升橋梁施工質量，對整體橋梁后期投用有較好的質量保障。雖然大體積混凝土產生裂縫是不可避免的，但其有害程度是可以有效控制的，在橋梁施工時需要根據具體施工環境，采用有效的施工技術進行裂縫控制，有效提升橋梁的整體性、耐久性和安全性。

參考文獻

[1]黃林毅.淺析橋梁工程中大體積混凝土裂縫成因及控制措施[J].中小企業管理與科技（上旬刊），2013（5）：159.

[2]蔡愛林.淺析橋梁大體積混凝土裂縫成因及控制措施[J].中國新技術新產品，2013（7）：76.

[3]陳玉光.淺談橋梁工程中大體積混凝土裂縫的成因與控制[J].科學之友，2012（14）：73-74.