公路桥梁大体积混凝土常见裂缝成因分析及控制方法

阿卜杜热西提·艾合麦提尼亚孜

摘要：对于大体积混凝土使用来说，施工前后容易发生裂缝问题，影响公路桥梁的施工质量，为此需要对大体积混凝土施工工艺进行改进优化。在施工过程中，要注意增强混凝土自身的拉伸强度，做好对混凝土的保温工作。在对混凝土进行浇筑以前，要防止混凝土出现过热的问题，同时也要做好对混凝土的保温，防止大体积混凝土因为热胀冷缩发生裂缝的问题。

关键词：公路桥梁；大体积混凝土；裂缝控制

0   引言

当前我国公路桥梁工程建设规模呈现出逐年递增的态势，与此同时，对大体积混凝土的使用也提出了更高的要求。大体积混凝土表面系数低，水热化释放难度大，致使混凝土内部和外部之间的温度差变大。在温度差的影响下，混凝土表面极易发生开裂等问题。大体积混凝土常见裂缝主要有干缩和沉降裂缝，影响了公路桥梁的施工质量，对行车的安全带来了不良的影响，因此对大体积混凝土裂缝成因及其控制方法进行研究意义重大。

1   大体积混凝土裂缝类型和成因

1.1   温度裂缝

对于大体积混凝土施工来说，由于室外的温度不是恒温的，导致大体积混凝土内、外部的温差存在较大差异，特别是当室外温度发生骤变时，混凝土的收缩值也会对应的发生變化，从而使混凝土产生裂缝。

1.2   干缩裂缝

大体积混凝土施工硬化过程中，若湿度不够，造成混凝土内部的水分流失，就会造成大体积混凝土自身发生变形的问题。另外，如果混凝土内部湿度不够，外部空气湿度较大，大体积混凝土就会由外向内发生干缩变形，产生干缩裂缝。

1.3   沉陷裂缝

在大体积混凝土施工中，经常可见的就是发生沉陷裂缝。其主要原因是受到桥梁基础结构土质不均匀的影响，基坑长期间被积水浸泡，或桥梁施工路段有软土地基，导致地基在下沉过程中大体积混凝土产生沉降裂缝[1]。

2   大体积混凝土施工裂缝控制工艺

2.1   应用水化热低的水泥

对于桥梁混凝土水泥材料，通常选择水化热低、凝结时间长的水泥，水泥材料主要以硅酸盐和粉煤灰硅酸盐水泥为主。水泥的水化热较低，吸水性也就更强，在混凝土浇筑时容易发生析水问题，影响施工的效率和质量。

水被析出后，水珠在位于混凝土表面发生聚集，进而使混凝土配比过程中水灰比相应发生变化。一般情况下，混凝土用水量和泌水性之间呈现正相关，且温度越高水析时间越短。除此之外，水泥的成分对水析也有一定的影响。通常选择具备低泌水性能的水泥材料，在水泥材料中融入一定比例的减水剂，以提高水泥的强度[2]。

2.2   优化配合比

在对混凝土材料进行设计过程中，加强对配合比的试验和论证是非常重要的。采用科学合理的混凝土配比，有利于提升大体积混凝土的整体强度，整体上提高公路桥梁的整体施工质量，最大程度降低裂缝发生的概率。

在配比环节，需要对水泥骨料和掺和料之间比例进行合理匹配，尤其是对于水泥原材料的选择，要通过融入外加剂的方式，来改变混凝土的整体强度，降低因为水热化带来的不良影响。

混凝土外加剂的选择非常丰富，但是从实际施工及结合成本来看，主要以粉煤灰和木钙减水剂为主，二者都可以起到延长混凝土凝结时间的目的。将外加剂融入到大体积混凝土中，可以防止因温度降低而导致的混凝土收缩变形问题，提高了混凝土的抗拉强度。选择粉煤灰作为外加剂，还助于提高混凝土自身的黏塑性，并具有降低水热化的功能。

在对混凝土外加剂进行配比过程中，要根据项目工程实际情况，尽可能降低骨料的含泥量，达到提升混凝土承载能力的目的。要基于项目工程施工的环境需要，对混凝土中蕴含的含泥量进行合理调整。在调整优化过程中，必须确保其符合现行的各种规范要求[3]。

2.3   加强骨料控制

大体积混凝土细骨料主要采用中砂材料，粗骨料则采取高强度砂。骨料的配置尽量选择粒径偏大、强度好的骨料，以有效降低混凝土表面的空隙率，减少水泥材料，防止混凝土发生水化，在降低混凝土骨料干缩变形基础上，增强混凝土自身强度。

2.4   优化设计

大体积混凝土施工过程中，不需要进行钢筋的布置。大体积混凝土的转角和孔洞等部位，受到结构压力分布不均的影响，容易发生裂缝。在施工过程中，对该部位要布置适当比重的钢筋，以达到提升大体积混凝土使用性能、降低混凝土裂缝的目的。在开展工程结构设计工作时，要在钢筋架构上覆盖一层混凝土保护膜，防止出现裂缝问题[4]。

2.5   加强施工过程控制

2.5.1   合理降温

混凝土水化热以后，可以实现快速升温。在完成对混凝土整体浇筑5个工作日以后，大体积混凝土尚且处于凝结阶段，弹塑性能较好，而约束应力较低。混凝土在水化热环节，弹性模量、拉应力会突增，当达到其抗拉的承载力以后，就会引发混凝土裂缝问题。所以在施工过程中，要对其水化热的降温过程合理控制。

混凝土结构水化热升温值如表1所示，一般采用数学方法对表1中相应的值进行近似求解。表1的材料基本要求：采用矿渣水泥，标号为425，总量为280kg。如果在施工中采取其他材料配比的混凝土材料，则需要根据施工环境的具体情况进行相应的调整。

2.5.2   控制混凝土入模温度

为了防止大体积混凝土出现裂缝的现象，要加强对混凝土入模温度的管控。一般来说，入模时，混凝土温度最高为30℃，浇筑混凝土的时间以每天的傍晚时间为最佳。

在对大体积混凝土进行浇筑时，需先对粗骨料进行喷水，并在混凝土上覆盖相应的保温装置，以起到对混凝土保温的作用。可在混凝土搅拌场地布设遮阳棚，防止太阳光直接照射在混凝土上。为了预防搅拌中水温容易快速上升，可在水箱中加入适当比重的冰块，对混凝土温升进行有效控制[5]。

2.5.3   埋设冷凝管

混凝土发生初次凝结以后，需要安排专业的工作人员将冷水注射到冷凝管中，以达到降温效果。冷凝管布置如图1所示。布设冷凝管后，混凝土内部热量将向外发生一定的扩散，内部的热量发生流失，使混凝土内部和外部之间的温度差得到有效减小，从而有效防止了大体积混凝土裂缝出现的可能性。

2.5.4   改善混凝土浇筑方法

分层浇筑是混凝土浇筑的主要形式，分层浇筑可以确保混凝土的每一层都能够受力均匀，防止各层混凝土浇筑出现厚度不统一等问题。每一层浇筑的厚度，保持在20～30cm最为合适。对于结构物厚度较大的区域，一般运用一次性连贯浇筑的方式，以增强混凝土表层系数，提高混凝土内部散热效率。

2.5.5   强化振捣作业

混凝土材料施工中，需要进行充分振捣，以达到增强混凝土内部强度和提高混凝土抗拉能力的目的。在对混凝土进行浇筑施工后，要排出残留积水，进行二次抹面工作，从而预防混凝土因强度不够而产生压缩变形和裂缝等问题。

2.5.6   加强混凝土的养护

完成混凝土的浇筑作业以后，需要开展混凝土的养护工作。应在混凝土上方搭设遮阳棚，防止太阳光直接照射在混凝土表面。也可以通过铺设草席的方式，对混凝土表面进行覆盖。在每一天温度最高的中午喷洒水，以起到降温和保湿的目的。根据大体积混凝土发生凝结时间的不同，进行相应养护措施的动态调整。

在进行养护过程中，要对表面温度进行仔细的观察，当混凝土内部和外部之间的温度差大于20℃以后，需要优化混凝土的养护方法，以起到对混凝土裂缝的预防作用。对于优化的方式方法来讲，主要是降低冷凝水温度或提升冷凝水流通速度等。

3   结束语

综上所述，大体积混凝土在施工操作中容易產生裂缝问题，给公路桥梁自身的强度带来不良影响，因此需要对施工的方法和手段进行优化，防止混凝土自身发生裂缝的问题，提高公路的自身强度。

大体积混凝土施工过程中，要增强大体积混凝土自身的抗拉强度，同时降低其温度应力。在混凝土浇筑和发生凝结阶段，要开展保温和冷却控制工作。大体积混凝土浇筑之前，要针对混凝土材料容易发生温度突升位置进行保温，以避免其温度应力过大。在具体项目施工过程中，注重对施工工艺的及时优化，有效提升混凝土的养护质量，提高公路桥梁的整体施工效率。

参考文献

[1] 陆林.公路桥梁大体积混凝土常见裂缝与施工控制工艺[J].智能城市，2020（11）：219-220.

[2] 庄宝振.公路桥梁大体积混凝土常见裂缝与施工控制工艺分析[J].中国住宅设施，2021（10）：127-128.

[3] 李凯峰.道路桥梁中大体积混凝土施工裂缝及防治措施分析[J].中国科技投资，2019（16）：61-62.

[4] 王立君，薛仁翔，余雁.桥梁施工大体积混凝土裂缝成因及防治对策[J].居舍，2018（15）：67-68.

[5] 汪文淑.道路桥梁施工大体积混凝土裂缝成因及防治分析[J].安徽建筑，2019，26（02）：129-130.DOI：10.16330/j.cnki.1007-7359.2019.02.056.