市政桥梁中大体积混凝土裂缝的原因与防治

王宏伟 许广 张宏超

【摘 要】随着社会的发展，城市桥梁越来越多，其基础多采用箱型基础、筏板基础，导致大体积混凝土的应用更加广泛。基础虽然受外界温度变化影响较小，但抗渗性要求较高。因此，控制大体积混凝土的裂缝，提高混凝土的抗渗、抗侵蚀和耐久性能，是大体积混凝土施工的一个关键问题。本文将从市政桥梁大体积混凝土施工裂缝产生的原因及大体积混凝土裂缝的有效控制对策等方面进行分析。

【关键词】大体积；混凝土；裂缝控制技术

一、 前言

目前，随着市政桥梁大体积混凝土工程的不断壮大，施工裂缝控制技术的问题得到了人们的广泛关注。虽然我国在此技术上有所完善，但是仍然存在一些问题和不足需要改进。在建设社会主义和谐社会的新时期，进一步加强大体积混凝土施工裂缝控制技术的研究，保证施工的质量安全是桥梁工程设计的一个重要环节。

二、市政桥梁大体积混凝土施工裂缝产生的原因

大体积混凝土结构裂缝的发生是由多种因素引起的。各类裂缝产生的主要影响因素有以下几种：一是结构型裂缝，由外荷载引起的。二是材料型裂缝，主要由温度应力和混凝土的收缩引起的。干缩裂缝的产生主要是由于混凝土内外水分蒸发程度不同而导致变形不同的结果：混凝土受外部条件的影响，表面水分损失过快，变形较大，内部湿度变化较小变形较小，较大的表面千縮变形受到混凝土内部约束，产生较大拉应力而产生裂缝。相对湿度越低，水泥浆体干缩越大，干缩裂缝越易产生。干缩裂缝多为表面性的平行线状或网状浅细裂缝，宽度多在0.05～0.2mm，大体积混凝土中平面部位多见，较薄的梁板中多沿其短向分布。混凝土干缩主要和混凝土的水灰比、水泥的成分、水泥的用量、集料的性质和用量、外加剂的用量等有关。

四、市政桥梁大体积混凝土裂缝的有效控制对策

1、对大体积混凝土采用的原材料的质量进行控制

大体积混凝土采用的原材料主要有水泥、外加剂以及外掺料等。（1）水泥：严格规范水泥的质量便需要提供水化热偏低的水泥，在单方面混凝土当中需要控制水泥的用量，切不可盲目使用。有效数据显示：混凝土中水泥用量随之减少，混凝土内部温度也可随之下降，其规范是每减少一立方米水泥用量便可降低一摄氏度内部温度。总体水化放热量便是通过减少水泥的用量而降低的，总体水化放热量得到降低便能进一步降低大体积混凝土内外温差。（2）外加剂：外加剂主要是使用高效缓凝减水剂。高效缓凝减水剂可以降低水泥用量，并在一定程度上降低大体积混凝土的水化热，还可以延长大体积混凝土的凝固时间，降低产生裂缝的发生率。（3）外掺料：外掺料主要是掺用粉煤灰。想要降低大体积混凝土的水化热，可以用掺用粉煤灰代替部分的水泥用量；想要提升大体积混凝土的抗渗性能，也可以使用掺用粉煤灰，因为掺用粉煤灰具有活性效应。由此可见，掺用粉煤灰对大体积混凝土有着尤为明显的辅助作用。大致上，掺用粉煤灰能够改变混凝土的和易性，并让混凝土的质量长时间保持均衡状态。

2、对大体积混凝土在施工阶段进行质量控制

对大体积混凝土在施工阶段进行质量控制需要从以下方面做好：其一，在施工前制定规范有效的计划，以此让混凝土的供给得到保障。在此环节中施工人员和搅拌人员应该做好配合工作，让混凝土供应量得到保障，进而保证顺利地进行施工环节。其二，在施工现场环节中，应该规范合理地安排与调度混凝土泵车，充分安排系统化的施工程序，便于一次性完成混凝土结构的浇筑成型。其三，在混凝土浇筑中需要充分重视井然有序的浇筑工艺，做到分区定点、一个坡度、循序渐进以及一次性到位。

3、大体积混凝土的养护分析

大体积混凝土的养护是桥梁工程施工环节当中非常重要的一项工作。养护主要是保持大体积混凝土的温度与湿度。通过保持大体积混凝土的温度与湿度才能对混凝土的内表温差进行规范有效的控制。鉴于此，做好大体积混凝土的养护工作主要需要做好以下五点：（1）混凝土的中心温度和表层温度的差值不能大于20℃，如若混凝土结构的抗裂能力足够好，温度则应该保持在20℃～24℃之间。（2）混凝土在拆模过程中，中心温度和表层温暖之间以及内部温度与外界气温之间的温差应该在20℃以下。（3）混凝土的内外温差普遍是采用内部降温法来降低的。内部降温法主要是在混凝土内部预先放入水管，在水冷却的条件下降低混凝土内部的最高温度。浇筑刚完成时便可进行冷却。另外，降低混凝土的内外温差还可以用投毛石法，此种方法也能够有效地控制混凝土发生裂缝。（4）对混凝土表面采用保温法，主要保温材料有湿砂、草袋等。通过对混凝土表面进行保温，可以达到缓慢散热的效果，从而增强混凝土的强度，让混凝土的内外温差得到有效的控制。

五、实例分析

1、工程概况

某市政桥梁工程，主桥为（130+230+130）m预应力混凝土连续刚构，单箱单室，下部结构为l6根24m长Φ230cm的群桩基础，上接大体积分离式承台。单幅承台结构尺寸为l8.7m×10.2m×5m，单幅承台混凝土方量为953.7m3，一次浇注完成。

2、承台混凝土温度应力简要分析

大体积混凝土在硬化期间，水泥水化后释放大量的热量，使混凝土中心区域温度升高，而混凝土表面和边界由于受气温影响温度较低，从而在断面上形成较大的温差，使混凝土的内部产生压应力，表面产生拉应力（称为内部约束应力）。

当混凝土的水化热发展到3～7d达到温度最高点，由于散热逐渐产生降温产生收缩，且由于水分的散失，使收缩加剧，这种收缩在受到基岩等约束后产生拉应力（称为外部约束应力）。

由于所研究的承台支撑在l6根小直径的群桩上，桩的横向刚度不大，所以承台受到的外约束并不大，所以只需考虑内部约束应力。

综上所述，在承台大体积混凝土施工前，必须进行混凝土的温度变化，应力变化的估算，以确定养护措施、分层厚度、浇筑温度等施工措施，并以此来指导施工。

3、裂缝控制的施工技术措施

（1）采用双掺技术。掺入粉煤灰和NNO-II型缓凝减水剂，粉煤灰掺入采用超量代换法，减水剂的缓凝时间l5h（通过实验室测定结果表明），延缓混凝土的初凝时间，延缓混凝土水化热峰值的出现。

（2）通过技术性能比较，石灰岩碎石的线膨胀系数较小，弹模低，极限拉伸值大，据相关资料表明，在相同温差下，温度应力可减小50%，能提高混凝土的抗拉强度，因此，选用石灰岩碎石作为粗骨料；控制骨料（砂、石）的含泥量，以减小混凝土的收缩，提高极限拉伸。

（3）严格控制混凝土的入模温度在30℃左右。选择在傍晚开始浇注承台混凝土，对粗骨料进行喷水和护盖；施工现场设置遮阳设施，搭设彩条布棚，避免阳光直晒；在水箱中加入冰块，降低拌和水的温度；在基坑内设一大功率的鼓风机进行通风散热。

（4）浇注混凝土时，采用薄层浇注，控制混凝土在浇注过程中均匀上升，避免混凝土拌和物堆积过大高差，混凝土的分层厚度控制在20～30cm。

（5）混凝土浇注后，混凝土表面用土工布覆盖保温，并洒水养生，使混凝土缓慢降温、缓慢干燥，减少混凝土内外温差。

（6）混凝土浇注后，每2h量测冷却管出口的水温和混凝土表面温度，若温差大于20℃时，及时调整养护措施，如加快冷却水的流通速度等措施，以控制温差小于20℃。

六、 结束语

总而言之，就大体积混凝土施工裂缝控制技术而言，我们要根据实际情况，找出大体积混凝土施工裂缝的原因，正确处理好施工裂缝问题。

参考文献：

[1]迟陪云.大体积混凝土开裂的起因及防裂措施[J].山西建筑，2011（5）：46-49.

[2]刘智弘.混凝土结构裂缝问题的分析及控制措施[J].辽宁师专学报，2012（9）：87-88.