桥梁承台大体积混凝土施工的防裂技术探讨

周 明

（南京浩兰建筑发展有限公司， 江苏 南京 211121）

在桥梁的施工过程中，承台是一种连接桥梁柱基与桥墩的重要结构，它的作用是将上部荷载均匀的传递到下部柱基中。对于大跨径的桥梁施工而言，桥梁整体的荷载会很高，因此需要更大尺寸的桥梁承台，结构最短边也一般在1m～3m，混凝土浇筑后水化热引起的混凝土内部最高温度与外界气温之差，由于内外温差大，极易产生温度裂缝。桥梁承台的开裂会严重影响桥梁的整体质量以及耐久性能，大多数的桥梁承台都处于水下的环境，若承台出现了裂缝会导致在水下承台更容易被侵蚀，因此需要确保承台不能开裂。

1 桥梁承台大体积混凝土开裂机理以及原因分析

1.1 桥梁承台大体积混凝土开裂机理

大体积混凝土与常规的混凝土是存在不同之处的，具体表现在厚度、长度、宽度三者的比值不同。这样导致大体积混凝土的相对厚度比较小，在进行混凝土浇筑时会产生大量的水化热，大体积混凝土的表面散热很快，但是其内部散热较慢，这样在浇筑之后会导致混凝土的内外存在温差，这样产生的温度应力会导致混凝土开裂。

1.2 导致桥梁承台出现开裂的原因

根据混凝土开裂的机理分析，知道了影响混凝土开裂的主因是混凝土水化热、环境温度出现了变化以及混凝土自身存在收缩性能等。对于这些原因分别进行总结。混凝土水化热是产生混凝土出现内外温差的根本原因，如果水泥的放热较慢，那么在施工期间根本等不及热量散失，这样会导致在持续的长时间散热中内部温度越来越高，更容易使得混凝土出现裂缝，如图1。

图1 桥梁承台开裂图

2 大体积桥梁承台防裂技术

针对于大体积混凝土桥梁承台出现裂缝的现状以及进行实际原因分析之后提出了以下几点防裂技术。

2.1 混凝土的原材料进行控制

水化热是导致混凝土开裂的主因，因此对于混凝土原材料可以优化混凝土的水泥种类、材料配比、矿物含量等来降低水化作用的效果。对于水泥种类的选择是为了使得混凝土具有较低的开裂敏感性并具备更大的强度，使得后期出现裂缝的概率大大降低，可以优先考虑使用矿渣水泥、粉煤灰水泥等低水化热水泥。通过在混凝土中掺入粉煤灰、硅灰、高炉矿渣等掺合料可以有效的降低水化作用，并使得混凝土的强度得到进一步的提升。同时通过优化混凝土不同材料的配比也会使得开裂风险得到降低，并改善抗裂性能，大幅提升大体积混凝土的结构性能。

2.2 落实施工过程中的防护措施

在施工过程中，控制混凝土表面的温度、湿度，降低在浇筑过程中的温度，同时避免环境温差过大等手段都可以有效的防止混凝土的开裂。在进行混凝土浇筑前可以先对原材料进行冷却处理，通过人工控制混凝土的浇筑温度，可以降低温度峰值以及温度差值。例如可以在大体积的混凝土中植入一些冷水管，通过循环冷水的方式快速给混凝土内部降温，同时在混凝土施工的表面通过覆盖薄膜来保证内外温度不出现较大的温差。

2.3 加强混凝土的养护管理

混凝土早期开裂的原因是因为混凝土表面暴露于环境之中，当表面与环境存在一定的温差时会因为水分蒸发导致混凝土出现干缩现象，由于刚施工的混凝土表面对温度的变化很敏感，因此特别需要注意温度的剧烈的变化。通过合理的控制脱模时间，等混凝土基本凝固之后进行脱模将会有效的防止开裂。当外界环境温度很低时，可以采取对混凝土表面绝热保温措施，避免因为巨大的温差出现开裂现象，可以采取表面洒水养护或者使用密封剂，在夏天施工时需要注意给混凝土表面多洒水，保证混凝土表面的湿度。

3 实际工程分析

现以某跨江公路大桥的桥梁承台进行具体分析，其设计方案如图2。该桥梁的承台构造是圆形结构，高度为 5m，承台底标高-5.4m、常水位 1.1m、承台尺寸10*10*3m、桥墩为Y型、立柱高度11m。桥梁承台始终处于深水区，若桥梁承台出现了裂缝将会对桥梁的整体质量以及耐久度产生非常大的影响。为了有效的防止桥梁承台出现开裂，在施工过程中采取了一系列的有效措施。

图2 桥梁承台设计图

首先是对混凝土的材料配比进行了一定的优化，这样使得在浇筑过程中水化反应的影响降低。其次由于工程量较大，因此使用了分层浇筑，同时分层浇筑解决了混凝土出现内外温差过大的问题，在浇筑的过程中还植入了一些管道冷却设备，通过注入冷水循环给混凝土的内部降温，有效的使得混凝土内部热量降低。

还通过预留变形缝在大体积的混凝土上，人为的将混凝土进行划分成多个区域，等到混凝土表面的温度降低到一定程度之后在通过现浇接缝使得整体连接起来。最后还采用了冷凝混凝土骨料。采用冷却骨料的方法将骨料中掺入冰块，使得浇筑过程中水化放热能够得到控制。通过上述的一系列手段最终取得了很好的效果，在施工完成之后桥梁承台没有出现任何裂缝，说明这些防裂措施在实际中可以取得很好的效果。

由于混凝土的水化热是混凝土自身的属性，会根据混凝土的种类、材料配比以及矿物组成等相关，因此可以根据大体积混凝土的厚度和面积选用合适的混凝土。针对于外部环境温度的变化，由于在混凝土浇筑过程中水化放热温度可以达到70℃以上，外部的环境温度根本达不到这种温度，因此在实际的施工过程中必然会存在外部环境与混凝土内部的温差，环境温度出现了剧烈的变化，则会使得出现开裂的风险大大增加，因此要尽量控制环境温度，避免骤然降低。其次针对混凝土的收缩特性进行分析，混凝土本身就具有干缩的性能，特别是在混凝土表面与外部环境出现多次的热量的相互传递时更会导致混凝土的水分被迅速蒸发，这样表面会受到干缩效应的影响，直接导致混凝土表面的开裂。在这个跨江公路大桥桥梁承台设计过程中，对混凝土的原材料进行控制，采用科学合理的养护方式，避免环境温差，大桥的桥梁承台并没有发生开裂的现象。

4 结束语

在大跨径的桥梁施工过程中，需要使用更大的桥梁承台，但是在大体积的混凝土的施工过程中极容易出现开裂的情况。出现这些问题主要是混凝土中的水泥发生了水化反应，并且由于外界环境的温度与大体积混凝土之间出现温差导致混凝土出现收缩而开裂。本文从混凝土开裂的机理出发，分析大体积混凝土开裂的原因，并针对这些原因提出了几项防裂控制技术，给桥梁承台施工以及如何保证桥梁施工质量提供一些参考。