橋梁墩臺大體積混凝土施工裂縫及預(yù)防措施

張艷強

橋梁墩臺需要承受較大的壓力，通常為大體積混凝土施工。在實際施工過程中，受諸多因素影響，橋梁墩臺相應(yīng)的混凝土結(jié)構(gòu)極易發(fā)生改變。若達到相應(yīng)的界限標(biāo)準(zhǔn)，將產(chǎn)生施工裂縫，引發(fā)結(jié)構(gòu)破壞，還會腐蝕結(jié)構(gòu)內(nèi)部存在的鋼筋，降低橋梁墩臺的整體承載力，并縮短其實際使用壽命。因此，有必要立足于施工實踐，采取有效措施對橋梁墩臺大體積混凝土施工裂縫進行預(yù)防。

1 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(dāng)前尚無具體定義。從建筑和施工要求上來看，現(xiàn)澆量大，結(jié)構(gòu)結(jié)實的混凝土結(jié)構(gòu)基本屬于大體積混凝土。在大體積混凝土的澆灌過程當(dāng)中，水泥水化熱會導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部溫度大幅上升，這容易導(dǎo)致大體積混凝土結(jié)構(gòu)變形，在此過程中容易形成裂縫等危害。

2 產(chǎn)生裂縫的原因

橋梁墩臺普遍采用大體積混凝土結(jié)構(gòu)，其混凝土澆筑施工要滿足相關(guān)設(shè)計強度要求，在混凝土澆筑施工過程中，水泥水化熱因素造成溫度發(fā)生變化，可能引發(fā)混凝土產(chǎn)生施工裂縫。混凝土實現(xiàn)凝結(jié)硬化，主要是水泥與水二者發(fā)生反應(yīng)，形成相應(yīng)的膠結(jié)材料，具有良好級配的砂石材料經(jīng)過膠結(jié)，能形成具有較大硬度的復(fù)合材料，有效增強其抗壓性能。混凝土澆筑的早期過程中，水泥和水發(fā)生反應(yīng)，將產(chǎn)生大量熱量，在水化過程中，造成混凝土內(nèi)部升高50℃～70℃的溫度。混凝土內(nèi)部及其表面具有不同的散熱條件，其內(nèi)部集聚大量水化熱難以有效散發(fā)，其外部則具有較快的散熱速度，這就造成內(nèi)部溫度相對外部溫度明顯較高，使內(nèi)部形成過大溫差，拉應(yīng)力將產(chǎn)生于混凝土表面，若混凝土表面拉應(yīng)力超出其極限抗壓強度，將形成不均勻的施工裂縫。

3 裂縫的預(yù)防措施

3.1 混凝土配合比的設(shè)計控制措施

混凝土裂縫的產(chǎn)生是由于受到水泥化合反應(yīng)的直接影響，由于其內(nèi)外溫度差值過大，使得結(jié)構(gòu)受損出現(xiàn)裂縫，為了對其進行控制，就需要確保混凝土本身的合易性達到既定標(biāo)準(zhǔn)，最大限度的減少混凝土的單位用水量，尤其是減水劑的選擇及應(yīng)用，更應(yīng)當(dāng)對其主體性能進行優(yōu)化選擇，只有其水膠比例小、砂率在標(biāo)準(zhǔn)范圍、不易塌落，才能與性能優(yōu)勢強的引水劑相互配合，在這一過程中粉煤灰量也應(yīng)當(dāng)在結(jié)合設(shè)計要求的基礎(chǔ)上進行適量配比，從而進一步提高混凝土的綜合性能，降低內(nèi)外溫度差，確保內(nèi)外溫度值保持基本一致。橋梁墩臺作為支撐結(jié)構(gòu)，其抗裂性能的提升也就顯得至關(guān)重要，而鋼筋本身硬度及強度較大，將其應(yīng)用到大體積混凝土施工中就能起到良好的加固作用。在實際應(yīng)用中需要根據(jù)工程實際情況，對其直徑進行科學(xué)選擇，通常情況下，在這一施工結(jié)構(gòu)中需要應(yīng)用小結(jié)構(gòu)鋼筋，其加固形式以小間隔方法為主體，與此同時還需要對配筋率進行精準(zhǔn)控制。在混凝土內(nèi)部出現(xiàn)強度應(yīng)力時，受拉位置就可以增設(shè)加強筋對其進行強化，提升混凝土抗拉能力。

3.2 施工過程中進行控制

水泥的水化熱是造成裂縫出現(xiàn)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(huán)冷卻水管。循環(huán)冷卻水管必須經(jīng)過精確計算，利用水循環(huán)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(huán)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(jié)構(gòu)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(jié)之前進行第二層澆灌，每層的澆灌厚度要求在一尺之內(nèi)。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(yīng)結(jié)構(gòu)面積大和跨度較大的橋梁墩臺結(jié)構(gòu)。在分層澆灌時，先將一段距離的結(jié)構(gòu)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。

3.3 加強對混凝土的有效養(yǎng)護

要保證混凝土環(huán)境濕度，避免由混凝土表面發(fā)生脫水進而導(dǎo)致干縮裂縫。要及時對澆筑完成的混凝土實施有效的灑水保溫。混凝土完成終凝后，要借助草袋以及塑料薄膜等對之進行覆蓋，有效避免水分發(fā)生蒸發(fā)。將各類保溫材料，諸如土工布、棉被等覆蓋在混凝土上的塑料薄膜上，對混凝土表面相應(yīng)的溫度下降進行有效減緩，對混凝土內(nèi)外存在的溫差變化進行有效控制。若不方便對豎壁進行覆蓋，可采用具有良好性能的塑料模板，并對拆模時間進行適當(dāng)延長，實現(xiàn)有效的帶模養(yǎng)生。待混凝土內(nèi)外存在20℃以下的溫差，才能對模板以及相應(yīng)保溫層進行拆除，若提前實施拆模，需在拆模后及時開展保溫養(yǎng)護。

4 結(jié)語

綜上所述，在橋梁墩臺大體積混凝土的施工中，針對混凝土產(chǎn)生裂縫成因和特點，通過控制優(yōu)化混凝土配合比設(shè)計，改善骨料級配，降低水灰比，摻加外加劑，減少水泥用量等原材料控制并積極改善混凝土澆筑施工工藝，提高施工質(zhì)量、做好溫度監(jiān)測工作及加強養(yǎng)護等方面采取有效技術(shù)措施，就能最大限度的消除和減少墩臺大體積混凝土裂縫病害的產(chǎn)生。