道路桥梁施工大体积混凝土裂缝成因及防治对策

赵亨利 中铁第四勘察设计院集团有限公司

近年来，我国大力建设地下道路桥梁工程，提升交通通行速度，减缓交通拥堵。随着地下工程建设迅猛发展，我国的道路桥梁工程总里程已占据全球第一，并能成功克服各类复杂地形地质条件的束缚，道路桥梁工程在全国范围内得到了广泛的建设运用。然而，在道路桥梁大量建设与使用的同时，各类工程问题及难题的出现在所难免。道路桥梁普遍存在渗漏水、开裂和围岩破损等损坏现象。其中，道路桥梁裂缝病害是影响道路桥梁工程安全的关键。

一、道路桥梁裂缝类型

第一，结构性裂缝。结构性的裂缝主要是由于载荷产生的。产生这种结构性的裂缝，代表道路桥梁内部钢筋和混凝土结构已经严重被破坏，该种裂缝类型具有突发性特征。第二，非结构性裂缝。非结构性的裂缝在初期一般比较小或者比较隐蔽，非常容易被人们忽视，认为不会对道路桥梁的整体强度产生影响，但是在外部作用力的不断影响下，最终会变成比较严重的安全隐患。

二、道路桥梁施工大体积混凝土裂缝成因分析

（一）水泥水化热的影响

混凝土导热系数从材质上来说比较低，热量的产生是因为水泥固化时的水化作用，大体积混凝土截面厚度大，水化产生的热量聚集在混凝土内部导致热量聚集引起急剧温升，造成内外温差不断扩大，水泥水化热引起的绝热温升与单位体积内的水泥用量与水泥品种有关，并随混凝土的龄期按指数关系增长，一般10天左右达到最终绝热温升。混凝土早期强度与弹性模量均较低，对于绝热温升引起的变形约束不大，温度应力也较小。

（二）温度裂缝

从大体积混凝土温缩裂缝成因角度分析，温缩裂缝是内外因综合作用的结果，由于大量水化热短时间内无法散失，在结构物内外形成较大的温度梯度场，进而形成较大的温度应力差，一旦温度应力超过材料的抗拉极限，在高温环境下温度应力逐级增长，但材料容许抗拉强度初期变化速率较快，后期变化逐步趋于缓和。在低温环境下，温度应力和材料容许抗拉强度变化趋势基本一致，均表现出先降低后上升的趋势，且在上升阶段增长速率逐步降低。

三、道路桥梁施工大体积混凝土裂缝控制措施

（一）在进行混凝土配合比时要科学合理

材料配合比合理性对房屋道路桥梁工程混凝土施工的和易性有直接的作用，能满足混凝土规范要求和施工需要。混凝土坍落度的控制需要从浇筑部位、施工工艺、现场条件、技术操作特征等进行综合考虑，注重混凝土配合比的科学性和合理性，选用偏粗的中砂，尽量少用硅灰和高细度矿渣，一方面要精密控制原材料砂、石的质量，级配的添加剂可以根据施工工艺、现场环境条件选择不同性能的材料，如选用高效减水剂降低水的使用量，泵送混凝土添加引气剂，冬季施工添加早强剂，夏季考虑到稠度变化掺入缓凝剂，地下室结构添加防水剂等，有效改善混凝土流动变化性能、凝结时间、耐久性，保证道路桥梁结构符合强度要求时控制水泥使用量，减少混凝土裂缝出现的可能性。

（二）掺入外加剂

大体积混凝土中可掺入缓凝减水剂、膨胀剂、减缩剂等外加剂。在混凝土温度裂缝的控制过程中应选择缓凝减水剂，这样可以随其凝结时间和硬化性能进行调节。现在广泛使用的聚羧酸高性能减水剂同时兼具缓凝、高减水功能，与水泥适应性强，不仅能大大改善混凝土和易性，且能减少混凝土干燥收缩。膨胀剂具有补偿收缩、抑制混凝土早期收缩开裂的功能，掺入适量的膨胀剂可以降低混凝土开裂风险，还能提高混凝土抗渗性，但掺入膨胀剂后的混凝土一定要做好保湿养护，最好是蓄水养护。

（三）提升浇筑施工质量

首先，在浇筑之前，需要按照工程的实际目的和要求，对大体积混凝土浇筑现场的基本情况进行考虑，制定出科学合理的施工方案，以此保证浇筑的起点、浇筑的厚度都能够符合相关要求，为后续工程顺利开展提供基础支持。其次，在混凝土正式入模之前，为了保证能够提升浇筑施工的实际效果，需要完善相关的测量工作，保证温度处于合理的范围内，塌落度可以满足实际要求，含气量在合格的范围内，综合性能比较良好。只有这些指标全部合格，才能够开展实际施工。

（四）注重混凝土后期养护措施

浇筑混凝土完后要及早对其表面实施收光，要求比较高的表面可实施多次。养护的材料可根据不同环境选择塑料薄膜、养护剂、湿麻布、湿草帘、锯木屑等进行覆盖或喷洒。养护的时间可参照不同季节进行选择实施，要注意早期养护工作，夏季气温高，养护时间在浇筑完成后24h实施，在高温、干燥气候下及早喷水养护，冬季则要48h后实施养护，合理的时间养护能较好地避免表面发生起皮问题的出现。不同的水泥养护时间均不相同，如普通硅酸盐水泥，矿渣水泥砂浆的养护分别为7d和14d，时间必须控制在规范要求范围内。

四、结语

综上所述，随着科学技术的不断发展以及施工工艺的改进，在现代工程建设过程中大体积混凝土被广泛地应用到施工中，且用于关键的结构部位，而施工质量对工程的安全和使用功能有着直接地影响。对此，施工企业还需要关注各种因素对大体积混凝土造成的影响，从材料质量、浇筑施工、后期养护多方面保证大体积混凝土质量安全。