公路橋梁大體積混凝土常見裂縫與施工控制工藝的分析

常昇宏 姜海燕 唐娛瑛

摘 要 公路橋梁工程是基礎設施建設重要內容，多涉及大體積混凝土施工。混凝土澆筑過程中，材料因素和施工工藝對澆筑質量存在直接影響，極易出現裂縫。這些裂縫影響結構穩(wěn)定性，成為安全隱患。本文分析了常見裂縫的成因問題，并探討了控制裂縫、提升澆筑質量的工藝手法。

關鍵詞 公路橋梁施工;混凝土裂縫;控制工藝分析

前言

采用大體積混凝土進行公路橋梁施工時，因混凝土體積因素、材質特性等因素影響，常見溫度裂縫、干縮裂縫、塑性裂縫以及沉降裂縫等。混凝土澆筑工藝在橋梁施工中具有經濟節(jié)約、適用范圍廣、使用周期長、操作簡單、可行性強等優(yōu)點，裂縫問題是控制工藝中的常見問題，但并非不可控。

1常見裂縫成因

（1）沉降裂縫。沉降裂縫也通常被稱為沉陷裂縫，為非結構性裂縫。大體積混凝土存在一定的坍落度，當坍落度超過混凝土應力，就可能出現沉降裂縫。表面系數越大，裂縫發(fā)生概率越高。分析其成因，多是因為結構地基土質問題引起，當土質硬度不足或承載力存在落差時，可能出現裂縫。部分裂縫是因為施工回填后未將回填土夯實，對公路橋梁而言，常見原因是水體侵入導致沉降不均勻。此類裂縫具有明顯的貫穿性特點，危害深度通常較大，威脅性強，影響結構穩(wěn)定，提高通行風險。

（2）溫度裂縫。施工大體積混凝土工程時，多發(fā)裂縫之一即是溫度裂縫。體積過大是導致溫度裂縫出現的核心原因，受體積影響，混凝土內外部存在溫差，外部散熱較快，而內部散熱相對較慢，在構件內外部溫差影響下，結構承受應力。雖然構件結構具有一定抗拉強度，但較為有限，一旦溫度應力過高，抗拉強度低于溫度應力，裂縫就會因此出現。不僅如此，拆除模板是混凝土施工的必要環(huán)節(jié)，拆除過程中，混凝土體表面溫度迅速降低，內外部溫差增大，也極易催生裂縫。

（3）干縮裂縫。澆筑和養(yǎng)護結束后，大體積混凝土所處環(huán)境若濕度較高，則其可保持良好穩(wěn)定性，但當其所處環(huán)境比較干燥時，則可能引起混凝土體外部水分急劇蒸發(fā)或風干，導致混凝土體變形。受物理因素影響，內部濕度變化相對和緩，幅度較低，這種內外部濕度落差可導致干縮變形出現。未發(fā)生變形的內部限制干縮變形的土體外部，拉應力由此產生，導致干縮裂縫出現。大體積混凝土干縮裂縫通常是平行線裂縫或者網狀裂縫，裂縫一般較為細小。

（4）塑性裂縫。塑性裂縫多產生于土體凝結環(huán)節(jié)。此時土體表面迅速失去水分，與內部相比出現收縮，而從整體而言，這時土體具有塑性特征，受到拉力影響后，土體外部會出現塑性收縮裂縫，觀察裂縫形態(tài)，分布較不均勻。尤其是當制造混凝土的混合料中水泥活性與水灰比存在明顯差異，前者高后者低時，所產生的裂縫會更加嚴重。

2大體積混凝土施工中的控制工藝

2.1 沉降裂縫控制

根據裂縫產生原因，首先應在澆筑大體積混凝土前先處理地基，保證地基硬度，尤其是應保證地基軟硬均勻，夯實或加固基坑和地基。檢測地基部位土質水平，土質軟弱的部分給予夯實處理，也可通過加填基料等方式增強地基承載力，防止?jié)仓炷梁蟀l(fā)生不均勻沉降。其次，在進行現場預制澆筑時，加強整體養(yǎng)護，提升側向剛度，對地基部位進行適當的排水處理，防止長期浸泡，降低沉降影響。然后，控制澆筑模板的剛度，調整支撐間距，及時排水處理，防止模板底部長期浸泡，保證混凝土達到目標強度后再將模板拆除。拆除模板時，應按次序進行。若為冬季施工，模板架設基礎為凍土，應考慮溫度變化后地基的荷載水平可能發(fā)生變化，提前進行加固處理，防止解凍后影響地基應力變化，造成沉降裂縫。最后，還應保證構件結構平衡，避免荷載不均，按照構件情況進行加強處理，保證地基受力均勻，使結構應力可以被均勻分散。

2.2 溫度裂縫控制

（1）配比控制。科學調整配比可達到控制溫度裂縫的目的。眾所周知，影響混凝土剛性和應力的基礎因素是混凝土混合料。配制混合料時，應根據要求調節(jié)強度，保證性能。水泥材料和配比對混凝土性能影響較大，應選擇水化熱特性為中度或低度的水泥類型，還應調整粗細集料配比，適當加入粉煤灰和礦渣粉。使用性能良好的減水劑對混凝土的強度有正向影響，通過調節(jié)減水劑，調整水泥用量。

（2）溫度控制。拌和混凝土時，溫度控制也十分重要。在夏季或高溫天氣施工，為防止材料性能受到溫度影響，應覆蓋原材料，對集料進行適當的降溫處理，如可對粗骨料進行灑水降溫。攪拌車的溫度對攪拌效果也有影響，高溫天氣需要通過灑水降低攪拌車溫度。在拌和混合料時，避免陽光直曬，防止過早凝結。盡可能以低溫水（如深井水）攪拌混合料，保證混合料溫度控制。

（3）澆筑控制。澆筑混凝土天氣以陰天為宜，此種天氣便于控制澆筑溫度。把混凝土向模板中澆筑時，其溫度要求約為24℃。澆筑過程應具有次序性，分層完成澆筑，單層澆筑厚度要求4～5米。但不同層次的澆筑應保持連貫性，澆筑間隔應≤2.5小時。高坍落度是大體積混凝土澆筑中需要重點應對的問題，可通過二次抹面加強壓實[1]。

2.3 干縮裂縫控制

使用水泵抽水時，控制進水口壓力與溫差，溫差以5～10℃最為適宜。降溫處理前，檢測孔內溫度，使用循環(huán)水保證循環(huán)管與環(huán)境溫差低于25℃，溫度檢測間隔為4小時左右。循環(huán)水降溫控制在20分鐘以內。澆筑結束后，配合科學養(yǎng)護，養(yǎng)護時間≥14天。橫向施工之前，應先鋪設水泥砂漿，水灰比避免過高，水泥砂漿厚度要求約為15米[2]。

2.4 塑性裂縫控制

盡量在溫度不高或者濕度較高的條件下澆筑，調整科學的水灰配比，加強養(yǎng)護，使用硅酸鹽水泥，降低干縮值，提升早期強度。澆筑結束后，覆蓋土體，提升封閉性，降低環(huán)境溫度影響。采用安全網或其他方式加強擋風，防止冷風直接影響土體表現。

3結束語

綜上所述，公路橋梁施工中，通常需要進行大體積混凝土施工，但因諸多因素影響，土體易出現各種裂縫，降低土體結構穩(wěn)定性以及承載力，導致公路橋梁使用周期縮短，影響使用性能，增加通行風險。分析裂縫產生原因，采用科學工藝控制裂縫，可提升公路橋梁質量，保證設施安全。

參考文獻

[1] 王學儒.公路橋梁大體積混凝土裂縫成因與控制措施[J].工程技術研究，2020，5（5）：145-146.

[2] 郭一男.公路橋梁大體積混凝土施工裂縫的控制要點[J].交通世界，2018（31）：118-119.