高鐵橋梁工程大體積混凝土裂縫成因及控制措施

楊波

摘 要：在高鐵橋梁建設中，大體積混凝土因其具備的優點被廣泛應用。但我們也應該意識到，大體積混凝土結構也具有一定的復雜性，尤其是受其所處地質環境與選用材料等因素的影響，可能會導致裂縫的出現，影響結構的質量。正因為如此，如何保證高鐵橋梁建設中大體積混凝土結構的質量引起人們的廣泛思考。

關鍵詞：高鐵橋梁工程；大體積；混凝土裂縫；成因；控制措施

1 引言

作為高鐵橋梁工程大體積混凝土常見的病害注意，其裂縫的出現原因及控制措施在近期得到了有關方面的高度關注。該項課題的研究，將會更好地對其裂縫的成因進行掌控，從而有效通過合理化措施進行控制。大體積混凝土結構在高鐵橋梁建設中具有無可比擬的優越性。但是同樣要注意，如果因為水泥水化熱反應、混凝土收縮等原因導致大體積混凝土結構出現裂縫，就會影響高鐵橋梁建筑的穩定性、耐久性，使人們的生命財產安全受到威脅。

2 大體積混凝土概述

在現代工程建設中，隨著施工規模的提高和施工質量的提高，大體積混凝土施工的技術要求經常涉及到我們的工作過程中。大體積混凝土與普通混凝土的主要區別在于在施工過程中混凝土的澆筑量和體積較大。一般來說，在大體積混凝土施工中，建筑結構的體積和直徑不能小于1m，對大體積混凝土的表面要求更高。在目前的施工項目中，為了保證混凝土施工質量，除了滿足大體積混凝土施工等級、強度和抗滲性的要求外，還必須嚴格控制和處理混凝土水化熱引起的溫差。在大體積混凝土建筑結構施工中，由于建筑結構截面大、水泥用量大、水泥水化釋放熱量大，混凝土結構的溫度變化和收縮效應增大。溫度收縮應力是鋼筋混凝土產生有害裂縫的主要原因。這種裂縫模式的存在對工程裂縫模式有很大的影響和缺陷。因此，要在工作中加以改進和總結，制定嚴格、全面的監督管理。

3 高鐵橋梁工程大體積混凝土裂縫的成因

大體積混凝土通常是指現場澆筑的混凝土尺寸大到需要采取措施來應對水泥水化而產生的熱量和伴隨發生的體積變化，應盡可能減少溫度裂縫。高鐵橋梁工程在施工的過程中雙線橋梁墩身以及高墩大尺寸樁基礎承臺等大體積的混凝土結構需要進行一次性的整體澆筑。這些大體積混凝土結構裂縫發生的影響因素可以歸結為以下幾方面。

3.1 混凝土的收縮

混凝土收縮是指混凝土在空氣中硬化時體積的減小。混凝土中水分的蒸發會導致混凝土收縮。根據規定，水泥硬化只需要20%左右的混凝土水分，剩余水分的80%是自然蒸發的。當水蒸發時，混凝土的體積會縮小，在這種情況下，如果混凝土的濕度增加，混凝土的體積就會膨脹到原來的體積，這對混凝土極為不利，混凝土質量受到嚴重影響。由此引起的混凝土裂縫將影響高速橋梁的美觀和耐久性，重則直接破壞混凝土的結構，導致質量事故。

3.2 水泥水化熱原因

水泥水化熱一直是大體積混凝土裂縫產生的主要原因，由于水泥在水化的過程中會產生非常多的熱量，再加上大體積混凝土的面積和厚度都比較大，從而使得這種熱量在混凝土內部不易擴散，使得內部的溫度不斷升高，當內部溫度與表面溫度產生較大的溫差時，由于力的作用，使得大面積混凝土受力的變化而產生變形，進而形成縫隙，這種縫隙的寬窄與深淺將直接影響建筑的施工進度與質量安全，所以，盡可能的控制好溫差問題，從而保證施工質量安全可靠。

3.3 氣溫的影響

大體積混凝土在施工過程中對溫度的要求較高。混凝土澆筑溫度應根據當時施工現場的溫度變化而變化。施工人員需要根據溫度的變化來調整施工條件。特別是當溫度驟降時，混凝土的內外溫差會增大，從而影響施工質量。然而，許多施工單位往往忽視環境溫度的變化，不重視混凝土的后期養護，在冬季施工時，各種保溫措施的不當實施使混凝土出現裂縫現象。

3.4 缺少有效監督

為了盡量減少大體積混凝土裂縫的發生，施工單位內部應該設立專門的監督管理部門。不過，現時很多建筑單位都沒有專門的監工，即使有監工的職位，很多監督人員對施工了解不足，沒有及時發現問題，也沒有有效的監督約束效果。而且，現階段工程建設人員多為外來務工人員，文化素養低，自我約束能力差，容易導致施工質量問題。這就要求建設單位加強監督管理。確保施工過程的各個環節有序、科學、規范。

4 控制高鐵橋梁工程大體積混凝土裂縫的措施

4.1 優化混凝土配合比

一般來說，高鐵橋梁施工中應該使用低熱或者中低熱水泥，并盡量控制水泥和水的混合比重。骨料的選擇應該具有針對性，結合高鐵橋梁大體積混凝土結構所處的地質環境和氣候環境，靈活選擇適宜的水泥類型。在混凝土原材料的選用上，要選用水泥水化熱相對較低的低熱硅酸鹽水泥或低熱礦渣硅酸鹽水泥，并盡量控制大體積混凝土的水化熱低于270kJ/kg。為了避免骨料熱脹冷縮現象導致的裂縫，骨料應該盡量選擇不會過分熱脹冷縮的材料。除此以外，粗骨料必須保證較大粒徑，并降低砂率。優化混凝土配合比時，還應該通過摻入一定的摻合料，從而減緩水泥水化熱現象。在選擇外摻劑時，要根據橋梁工程具體情況選擇，例如選擇緩凝高效減水劑。在設計混凝土配合比時，應綜合考慮混凝土水化熱、和易性、穩定性三個施工目標。在確保結構強度的前提之下盡量降低水泥用量及水膠比，摻合料需要根據實際情況選擇，最好能夠反復試驗，以便達到最佳配合比。

4.2 養護工作

當內外溫差過大時會導致混凝土的溫度應力大于同期混凝土的抗拉強度，進而產生裂縫，為此，施工單位要注重對混凝土的養護，并適當的延長養護時間。一般而言，施工單位可以在混凝土表面和底層薄膜澆水養護，然后進行覆蓋，養護時間一般是14天。在養護的過程中相關工作人員要及時對混凝土的內表溫度、室外溫度、底面以及頂面溫度進行監測，并進行記錄，確保溫度符合一定的溫控指標。

4.3 材料的選擇

一個工程項目質量的高低與施工材料的選擇是否正確直接相關，在大體積混凝土制作前期要注意對水泥和摻合料的選擇，采購人員在采購材料時應該嚴格依據高鐵橋梁的特征進行選擇，水泥優先選用質量穩定且強度較高的水泥，這樣可以在一定程度上減少水泥水化熱。施工材料的采購人員還要高度重視對骨料的選擇，嚴格按照《普通混凝土用碎石或卵石質量及檢驗方法》的相關規定進行選擇，一般來說高鐵橋梁工程要選用碎石混凝土，石子的選擇一定要選擇一些堅硬、致密、沒有裂縫的石料，碎石混凝土的抗裂性較強，但是在施工較困難，施工單位可以采用連續極配的石子。

4.4 壓力灌漿水泥灌注法

壓力灌漿水泥灌注法在實際運用過程中需要注意兩點，第一點要詳細、準確監測混凝土結構裂縫的數量和范圍，并根據監測結果確定鉆孔位置和灌漿用量，鉆孔時要保證孔深超過裂縫面一定深度，深度大小隨結構的不同而不同。第二點是灌漿之后的表面清理，按照從上到下的順序，用水對鉆孔進行逐層清理，最后用空氣壓縮機吹干。

5 結束語

總之，在高速鐵路橋梁施工中必須嚴格控制大體積混凝土裂縫，這是保證高速鐵路橋梁質量的重要措施。因此，施工人員一方面需要提高自身的綜合素質和技術水平，另一方面也需要結合當地的實際情況，通過優化結構設計，合理把握混凝土配合比，只有保證施工環節的質量，重視混凝土骨料的選擇，才能嚴格控制大體積混凝土裂縫的出現，保證施工質量。

參考文獻：

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