市政路桥工程大体积混凝土裂缝控制施工技术

文｜广东省水利水电第三工程局有限公司 王伟年

1.引言

自进入新世纪第21 个年头，我国综合国力已稳居世界第二，城市建设一日千里，市政路桥工程大规模投资建设有力地促进我国城市建设新发展。新时期市政路桥设计新颖，新技术、新材料、新工艺应用广泛，成为当前城市重要宣传形象标志。由于市政路桥技术要求高、混凝土浇筑量大、养护条件严格、水化热量大等因素的影响，实施大体积混凝土裂缝控制有较高的要求。作为施工单位解决大体积混凝土裂缝控制技术难题需要采取多种形式综合手段来实现。

2.当前造成大体积混凝土施工裂缝的情形

2.1 浇筑一次性释放热量大

由于大型路桥构件体积比较大，结构断面厚度大，混凝土一次性浇筑数量比较多，构件内部的水泥遇水化热，在短时间集中释放热量过多难以散失。当内部积蓄热量过大时，构件内外温度差值越来越大，超过正常温差范围值时导致混凝土裂缝产生。一方面与选择的水泥品种、使用数量密切相关，另一方面与散热时间跨度有关，大体积混凝土构件浇筑后3-5 天为散热最高峰时间段。

2.2 外部气温对混凝土温度影响

外部气温对现场混凝土浇筑、养护产生直接影响。浇筑过程中会随着外部温度变化受到较大影响，如温度突然降低会直接加大大体积混凝土内部与外界环境的温度差，一旦未采取控制温度变化的措施易出现较严重的温度裂缝。

2.3 水分蒸发过快产生的收缩

市政路桥工程大体积混凝土构件面积通常比较大，在夏季炎热气候或养护环境保湿措施跟不上的情况下，混凝土构件表面水分蒸发速度比较快，导致出现不同程度的内部收缩，收缩应力超过正常值将导致裂缝出现。

3.防范大体积混凝土裂缝产生的技术控制措施

混凝土集中浇筑到市政路桥工程中的主要承受荷载部位如梁、墩体、承台等重要结构中，浇筑的混凝土具有高流动性、低粘度的特点，控制混凝土裂缝主要从温度收缩、塑性收缩、自收缩等多方面进行考虑采用改善原材料质量、优化配合比、减缓水分蒸发、降低内外温差等不同的针对性措施。

3.1 减少大体积混凝土水化热的措施:

（1）原材料方面：①水泥作为直接与水产生水化热的材料对路桥工程裂缝产生有重要影响，选择合适的水泥品种十分重要。一般采用水化热量较低的水泥来进行搅拌混凝土施工，进场使用的水泥配有专门防潮保存仓库环境。②选择的水经过专门冷却后控制在2 ～8 ℃为宜，炎热天气中配备专门制冷水设备控制水的温度。③混凝土的粗骨料采用粒径相对大、级配符合施工要求的，提早存放通风条件良好的临时仓库中，搅拌前对粗骨料进行降温至25℃以下。④对砂的选择以中砂为主，砂的含泥量、粒径等指标要严格控制，含泥量一旦出现过大时会造成混凝土收缩。⑤掺入的外加剂以减水剂、缓凝剂为主，掺合料选择便于搅拌防收缩性能良好的粉煤灰、矿渣粉，对掺入料严格控制使用比例可以达到减少水泥消耗和水化热产生的效果。

（2）养护方面：混凝土在3-5 天为散热高峰并产生较大强度，掌握好起始养护时间是控制商品混凝土早期收缩裂缝的关键，要注意在初凝就要进行湿养护，即浇后的12 小时以内对混凝土加以覆盖并保湿养护。

3.2 控制大体积混凝土温差的措施

（1）对入模混凝土的温度实施控制。水泥进入搅拌罐体的温度控制在60 ℃以内，利用冰水、冷水搅拌，粗骨料选择冷水预先淋湿、强力通风降温等手段控制温度。针对不同季节选择相应手段，在夏季炎热气候环境中要配备大功率的冷水机械设备迅速对混凝土中表面大的粗骨料进行降温，对混凝土搅拌料出机温度调节在26.0 ℃以内，有效控制入模温度。

（2）加大现场浇筑温差控制。市政路桥工程混凝土构件如承台、桥墩墩身等构件体积比较大，绑扎的钢筋纵横交错非常密集，在严格按照浇筑顺序、方向实施过程中还要充分考虑到构件抗裂构造特点，对构件的热工指标进行科学计算，认真分析温控技术难点，锚固部分受到高度集中应力影响出现裂缝可能性较大，需要合理设置内部冷水管走向（如图1 所示），快速降低内部发热量大的集中点，通过内部循环输送的冰水来控制内外温差不大于25℃。

图1 内部通入冷却水管降温

（3）错峰时间段实施浇筑作业。气温变化对于大体积混凝土施工来说是非常重要的影响因素，尤其是在炎热的夏季条件下，在入模温度大于30℃和模板、钢筋及环境温度大于40℃时浇筑控制温差难度非常大，需要调整大体积浇筑施工时间，选择错开白天高温时间段，从傍晚开始实施浇筑大型构件。

（4）对测温控制采用信息化监测手段，随着冷水管的通入内部，利用当前信息化条件在大体积构件内部均衡设置无线温度监测装置，设定正常温度范围值，并与外部监测系统信号联通，密切观察浇筑混凝土内部构件温度的变化。在测温部位中一旦发现内外温度差值超过25℃时系统发出报警，马上采取降低温度或保温手段。密集、实时、信息化的监测手段能及时发现温度出现的异常变化，减少裂缝产生的机率。

3.3 大体积混凝土振捣施工防裂措施

对于市政路桥大体积结构中高密集的钢筋布置特点，混凝土振捣难度比较大，现场需要从实际出发采用满足施工环境的振捣器，平衡分布在浇筑大体积构件前、中、后部位。针对底部密集的钢筋难以振捣到位情况，通过“分区定点，一个坡度、分层浇筑、循序推进、逐步到顶”的方法，在同一个坡度分步到顶的连续浇筑。要减少因混凝土振捣不足而产生的裂缝，提升内部拌合料与钢筋的结合握裹力，必须要在振动界限前对混凝土实施二次振捣，直接排出钢筋下方的多余水分、空隙，提升内部抗压和防裂能力。

3.4 大体积混凝土收浆抹面及施工缝处理要点

通常在市政路桥工程中大体积混凝土的构件厚度大，表面光滑程度要求比较高，因此在浇筑振捣完成后4～8 小时内，未达到初凝之前要实施2～3 次收浆、抹光、压平作业，控制构件表面的光滑程度，完成良好的闭合，减少收缩裂缝的出现和扩大，将初凝时产生的龟裂纹消除。施工缝处理要先把上一层混凝土浇筑的表面浮浆提前清理干净，两层混凝土有效结合。

3.5 大体积混凝土养护施工控制措施

浇筑完成的混凝土要适当的保温、保湿养护措施（如图2 所示），注意在夏季中需要保湿措施减少水分过度蒸发，在冬季有良好的保温措施，控制混凝土表面温度急剧下降，充分发挥混凝土在后续时间逐渐产生强度来达到减少裂缝的目的。养护中对模板拆除的要求依照施工方案制定的内容实施，减少混凝土急剧降温程度，达到养护最好的效果。

图2 大体积混凝土构件覆盖养护

3.6 其它控制裂缝措施

由于市政路桥工程大体积混凝土施工技术难度大，除了正常控制裂缝技术措施外，还可以在提升抗力和减少收缩方面采取实施。在加强抗力方面可以采用钢丝钢纤维、剪切钢纤维、铣削钢纤维混凝土等新型材料来实现阻裂作用。在控制收缩方面，在混凝土表面设置抗裂型钢筋网片、控制水分蒸发等手段控制裂缝的产生。

4.结语

本文分别从混凝土材料的精选和配合比试验、浇筑施工工艺、混凝土温度探测、后期养护等不同阶段采取不同的措施来控制裂缝的产生，此外还可选择新型抗裂混凝土材料来强化施工防裂效果，以达到市政路桥工程大体积混凝土控制裂缝的目的，提升路桥工程施工质量。