道路橋梁施工大體積混凝土裂縫成因及防治對策

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摘 要：大體積混凝土在道路橋梁中的大跨度構件的應用非常普遍，但隨之而生的是裂縫病害頻發。本文主要討論了溫差裂縫、收縮裂縫和沉降裂縫的成因，并相應的提出有效的防治措施以及裂縫修補措施，提高路橋工程的施工質量和耐久性。

關鍵詞：道路橋梁施工;大體積混凝土;裂縫

1 大體積混凝土概述

隨著市政工程建設規模的不斷增大，路橋工程中的構件跨度和自重也隨之增加，大體積混凝土的應用越來越普遍，其主要指實體結構中的最小尺寸大于等于1米，一次連續澆筑量大于1立方米的混凝土結構。然而在實際施工中，受水泥水化大量放熱和內外溫差等原因，大體積混凝土的施工極容易產生裂縫，既影響美觀性，又會影響結構承載力，對于后序的施工和使用的安全性、耐久性產生不利影響。因此，對于施工中的裂縫成因進行分析并采取相應的防治措施很有必要，可以增強道橋的施工質量，延長使用壽命。

2 成因分析

2.1 溫差裂縫

溫差裂縫是大體積混凝土中最常見的一種裂縫，如圖1（a）和（b）所示，的原理是結構層間的溫差導致的體積熱脹冷縮不協調。主要是由于水泥凝結過程中產生水化熱，混凝土越厚，則內部結構放熱量大導致內外較大的溫差，結構內部的膨脹系數大于表面，且溫差應力與溫差呈正比，當產生的拉應力大于混凝土抗拉強度時產生裂縫。

2.2 收縮裂縫

收縮裂縫主要表現為自身體積的縮小，包括膠凝裂縫、干燥裂縫和碳化收縮。膠凝裂縫是由于水泥中膠體固化過程的材料自主收縮;干燥裂縫是混凝土中的游離水溢出形成的細微孔道，隨著時間的增長游離水持續揮發;碳化收縮是CO2和溶解的CaO發生的碳化反應使得體積產生緩慢的收縮，這種變化并不明顯。收縮裂縫一旦形成，水分會順縫隙更快的蒸發，反過來加速裂縫的蔓延。出現收縮裂縫的原因是多方面的，例如，混凝土的配合比不合適;攪拌振動時間過長，水泥漿浮在上層，骨料下沉到底部;以及澆筑后沒有采取保護措施，外部環境導致水分散失。

2.3 沉降裂縫

沉降裂縫的產生主要是由于混凝土支架或者支架地基沉降變形，或排水不暢有積水等產生的不均勻沉降，導致拉應力和剪應力的產生，當其大于混凝土本身的抗剪和抗拉強度時，就會產生沉降裂縫，嚴重時會產生貫穿性裂縫，對安全性的威脅極大。

3 防治對策

3.1 溫控措施

3.1.1 原材料的選擇與溫度控制。

在水泥的選擇上應盡量選用低水化熱的品種，以降低熱量的釋放，防止內部升溫過快。另外，需要優化混凝土的配合比，在強度不變的基礎上減小水泥用量，或者加入引氣劑、塑化劑、緩凝劑等外加劑。另外對于現場的原材料溫度應根據熱工計算制定溫度控制指標，采取相應的措施，如圖2所示，可加設筒倉隔熱布和堆場遮陽棚。

3.1.2 分層澆筑

3.1.3 冷卻水管布置。

該方法主要是通過對混凝土內部進行冷水循環降溫，降低內外溫差，在施工前需要預埋冷凝管，內徑約為50mm，形狀為蛇形布設，如圖3（a）所示，當施工間隔較長時，可以考慮雙層對稱布設，如圖3（b）所示，在混凝土澆筑完成后即開始通冷水，有效控制溫差裂縫。

3.1.4 溫度監測。

根據規范要求，拆模時混凝土表面與大氣溫差，表面與內部的溫差均不應當超過20℃。在鋼筋綁扎時、混凝土澆筑前可埋置電子測溫的溫度探頭，澆筑后通過測溫儀可以實時監測混凝土中部、內部、上表面及底面的溫度，以便及時控制內外溫差和降溫速率。

3.2? 收縮裂縫防治

收縮裂縫的防治主要應通過加強澆筑后的養護措施。澆筑完成后應及時噴灑養護劑，并用塑料薄膜、草袋或濕砂等保溫材料進行覆蓋，室外溫度高時需要遮陽設施，風大時需要擋風設施，另外還可適當進行灑水養護，保持表面濕潤，這些措施都是為了防止水分蒸發過快導致的收縮裂縫。

3.3? 沉降裂縫防治

在設計階段應當根據地質條件和勘察結果，并充分考慮結構剛度，來設計合理的上部結構形式，靜定結構和細軟的結構相對不易產生沉降裂縫。在橋梁基礎或支架地基施工時，對待軟弱地基應當進行強夯加固處理，可使用重錘從高處釋放對土體進行沖擊夯實，之后再多遍碾壓將基礎頂部壓實，使其穩固，對支架地基進行硬底化處理。另外，還應該設計完善的排水系統，尤其在濕潤多雨的地區，及時將積水排出可以避免不均勻沉降的發生。

4 裂縫修補

當裂縫已經形成時需要根據裂縫的程度及時進行修補，主要可分為表面處理法和結構加固法。裂縫的尺寸小于0.2mm的一般細微裂縫，不會對結構產生安全性的威脅，只需使用環氧樹脂或者丙烯酸橡膠進行修補，裂縫較大可使用水泥砂漿進行涂抹。而當裂縫較大對結構安全性造成威脅時需要進行結構加固，常見的方法包括增大截面法、粘貼纖維法以及混凝土置換等。

5 結語

大體積混凝土裂縫的有效防治能夠提高路橋工程施工質量和安全性，提高使用壽命?，F場工作人員應當根據工程情況分析裂縫的成因，有針對性的實施預防其發生的措施，同時應當對裂縫的發生進行監測和檢查，及時對其進行修補，避免更大的損害。

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