道路桥梁施工大体积混凝土裂缝成因及防治对策

陆军

摘 要：大体积混凝土在道路桥梁中的大跨度构件的应用非常普遍，但随之而生的是裂缝病害频发。本文主要讨论了温差裂缝、收缩裂缝和沉降裂缝的成因，并相应的提出有效的防治措施以及裂缝修补措施，提高路桥工程的施工质量和耐久性。

关键词：道路桥梁施工;大体积混凝土;裂缝

1 大体积混凝土概述

随着市政工程建设规模的不断增大，路桥工程中的构件跨度和自重也随之增加，大体积混凝土的应用越来越普遍，其主要指实体结构中的最小尺寸大于等于1米，一次连续浇筑量大于1立方米的混凝土结构。然而在实际施工中，受水泥水化大量放热和内外温差等原因，大体积混凝土的施工极容易产生裂缝，既影响美观性，又会影响结构承载力，对于后序的施工和使用的安全性、耐久性产生不利影响。因此，对于施工中的裂缝成因进行分析并采取相应的防治措施很有必要，可以增强道桥的施工质量，延长使用寿命。

2 成因分析

2.1 温差裂缝

温差裂缝是大体积混凝土中最常见的一种裂缝，如图1（a）和（b）所示，的原理是结构层间的温差导致的体积热胀冷缩不协调。主要是由于水泥凝结过程中产生水化热，混凝土越厚，则内部结构放热量大导致内外较大的温差，结构内部的膨胀系数大于表面，且温差应力与温差呈正比，当产生的拉应力大于混凝土抗拉强度时产生裂缝。

2.2 收缩裂缝

收缩裂缝主要表现为自身体积的缩小，包括胶凝裂缝、干燥裂缝和碳化收缩。胶凝裂缝是由于水泥中胶体固化过程的材料自主收缩;干燥裂缝是混凝土中的游离水溢出形成的细微孔道，随着时间的增长游离水持续挥发;碳化收缩是CO2和溶解的CaO发生的碳化反应使得体积产生缓慢的收缩，这种变化并不明显。收缩裂缝一旦形成，水分会顺缝隙更快的蒸发，反过来加速裂缝的蔓延。出现收缩裂缝的原因是多方面的，例如，混凝土的配合比不合适;搅拌振动时间过长，水泥浆浮在上层，骨料下沉到底部;以及浇筑后没有采取保护措施，外部环境导致水分散失。

2.3 沉降裂缝

沉降裂缝的产生主要是由于混凝土支架或者支架地基沉降变形，或排水不畅有积水等产生的不均匀沉降，导致拉应力和剪应力的产生，当其大于混凝土本身的抗剪和抗拉强度时，就会产生沉降裂缝，严重时会产生贯穿性裂缝，对安全性的威胁极大。

3 防治对策

3.1 温控措施

3.1.1 原材料的选择与温度控制。

在水泥的选择上应尽量选用低水化热的品种，以降低热量的释放，防止内部升温过快。另外，需要优化混凝土的配合比，在强度不变的基础上减小水泥用量，或者加入引气剂、塑化剂、缓凝剂等外加剂。另外对于现场的原材料温度应根据热工计算制定温度控制指标，采取相应的措施，如图2所示，可加设筒仓隔热布和堆场遮阳棚。

3.1.2 分层浇筑

3.1.3 冷却水管布置。

该方法主要是通过对混凝土内部进行冷水循环降温，降低内外温差，在施工前需要预埋冷凝管，内径约为50mm，形状为蛇形布设，如图3（a）所示，当施工间隔较长时，可以考虑双层对称布设，如图3（b）所示，在混凝土浇筑完成后即开始通冷水，有效控制温差裂缝。

3.1.4 温度监测。

根据规范要求，拆模时混凝土表面与大气温差，表面与内部的温差均不应当超过20℃。在钢筋绑扎时、混凝土浇筑前可埋置电子测温的温度探头，浇筑后通过测温仪可以实时监测混凝土中部、内部、上表面及底面的温度，以便及时控制内外温差和降温速率。

3.2  收缩裂缝防治

收缩裂缝的防治主要应通过加强浇筑后的养护措施。浇筑完成后应及时喷洒养护剂，并用塑料薄膜、草袋或湿砂等保温材料进行覆盖，室外温度高时需要遮阳设施，风大时需要挡风设施，另外还可适当进行洒水养护，保持表面湿润，这些措施都是为了防止水分蒸发过快导致的收缩裂缝。

3.3  沉降裂缝防治

在设计阶段应当根据地质条件和勘察结果，并充分考虑结构刚度，来设计合理的上部结构形式，静定结构和细软的结构相对不易产生沉降裂缝。在桥梁基础或支架地基施工时，对待软弱地基应当进行强夯加固处理，可使用重锤从高处释放对土体进行冲击夯实，之后再多遍碾压将基础顶部压实，使其稳固，对支架地基进行硬底化处理。另外，还应该设计完善的排水系统，尤其在湿润多雨的地区，及时将积水排出可以避免不均匀沉降的发生。

4 裂缝修补

当裂缝已经形成时需要根据裂缝的程度及时进行修补，主要可分为表面处理法和结构加固法。裂缝的尺寸小于0.2mm的一般细微裂缝，不会对结构产生安全性的威胁，只需使用环氧树脂或者丙烯酸橡胶进行修补，裂缝较大可使用水泥砂浆进行涂抹。而当裂缝较大对结构安全性造成威胁时需要进行结构加固，常见的方法包括增大截面法、粘贴纤维法以及混凝土置换等。

5 结语

大体积混凝土裂缝的有效防治能够提高路桥工程施工质量和安全性，提高使用寿命。现场工作人員应当根据工程情况分析裂缝的成因，有针对性的实施预防其发生的措施，同时应当对裂缝的发生进行监测和检查，及时对其进行修补，避免更大的损害。

参考文献：

[1]王新选. 剖析铁路桥墩大体积混凝土质量控制及裂缝隐患防治[J]. 甘肃科技， 2018， 034（013）：92-94.

[2]周宏凯， 张云莲. 外加料对大体积混凝土温差裂缝的控制[J]. 腐蚀与防护， 2003， 24（6）：266-268.

[3]赵雯. 水工结构大体积混凝土温度应力及裂缝控制研究[D].合肥工业大学，2010.

[4]徐勇. 桥梁大体积混凝土裂缝成因与施工控制措施[J]. 建筑工程技术与设计， 2014， 000（012）：271-271.