淺談橋梁大體積混凝土裂縫施工控制方法

【摘要】通過對橋梁工程大體積混凝土施工質量問題產生原因進行分析，提出了從減小溫度變形和內外溫差、消除或減小約束程度等幾方面提出了有效的控制措施，對大體積混凝土溫度裂縫控制效果明顯。

【關鍵詞】橋梁工程；大體積混凝土；裂縫；施工控制

【中圖分類號】U449.7【文獻標識碼】A【文章編號】1005-1074(2009)04-0213-01

1大體積混凝土裂縫產生的原因

多年的工程實踐證明，大體積混凝土施工質量問題不是力學上的結構強度問題，而是混凝土溫度應力產生裂縫問題。大體積混凝土結構由外荷載引起裂縫的可能性較小，而由于水泥水化過程中釋放的水化熱引起的溫度變化和混凝土收縮，而產生的溫度應力和收縮應力，是其產生裂縫的主要因素。因此，控制溫度應力和溫度變形裂縫的開展，是大體積混凝土結構施工中的一個重要課題。混凝土橋梁大體積混凝土設計強度一般較高，多為C30或C40混凝土，水泥用量達到400kg／m以上。隨著混凝土齡期的增長，彈性模量和強度相應提高，對混凝土降溫收縮變形的約束愈來愈強，即產生很大的溫度應力，當混凝土的抗拉強度不足以抵抗該溫度應力時，便開始產生溫度裂縫。大體積混凝土內部的最高溫度，實際上是由澆注溫度、水泥水化熱引起的溫升和混凝土的散熱速率3部分所決定，其中由水泥水化熱引起的溫升是主要因素，當氣溫為15～2O℃時，在初期升溫階段約占總溫升的65％～70％。大量的工程實測結果，當澆筑底板厚度小于lm時，混凝土內部溫度不會超過6O℃；當澆筑底板厚度大于1．5～2．0m后，混凝土內部溫度將在澆筑后2-3d內達到7O～8O℃；大體積混凝土內部最高溫度大于7O℃的工程實例相當普遍。為防止混凝土溫度應力產生裂縫，就必須從降低混凝土溫度應力和提高混凝土本身抗拉性能兩方面綜合考慮

2大體積混凝土的施工控制

2．1選用水化熱低的水泥品種水泥應盡量選用水化熱低、凝結時間長的水泥，優先采用硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥、大壩水泥、礦渣硅酸鹽水泥、粉煤灰硅酸鹽水泥、火山灰質硅酸鹽水泥等。但是，水化熱低的礦渣水泥的析水性比其他水泥大，在澆筑層表面有大量水析出。這種泌水現象不僅影響施工速度，同時影響施工質量。因析出的水聚集在上下兩澆筑層表面間，使混凝土水灰比改變，而在掏水時又帶走了一些砂漿，這樣便形成了一層含水量多的夾層，破壞了混凝土的粘結力和整體性。混凝土泌水性的大小與用水量有關，用水量多，泌水性大；且與溫度高低有關，水完全析出的時間隨溫度的提高而縮短；此外，還與水泥的成分和細度有關。所以，在選用礦渣水泥時應盡量選擇泌水性低的品種，并應在混凝土中摻人減水劑，以降低用水量。在施工中，應及時排出析水或拌制一些干硬性混凝土均勻澆筑在析水處，用振搗器振實后，再繼續澆筑上一層混凝土。

2．2優化混凝土配合比，摻加外加料和外加劑，減少水泥用量外加劑的種類繁多，但一般常用的有兩種：木鈣減水劑和活性粉料一粉煤灰。摻木質素磺酸鈣(簡稱木鈣)減水劑(水泥用量的0．25%)，可延遲水化熱釋放速度，熱峰也有所降低，可以緩凝，在大體積混凝土中可以避免冷接縫，提高工作性及流動性，對收縮及抗拉強度幾乎沒有影響。摻粉煤灰能改善混凝土的粘塑性，還可降低水化熱約15%(摻水泥用量的15%)。

2．3大體積混凝土的骨料控制粗骨料宜采用連續級配，細骨料宜采用中砂。粗骨料應選取粒徑大、強度高、級配好的骨料，以獲得較小的空隙率及表面積，從而減少水泥的用量，降低水化熱，減少干縮，減小混凝土裂縫的開展。

2．4優化大體積混凝土的設計雖然大體積混凝土不布置鋼筋或者布筋較少，但還是可以在裂縫易發生部位如孔洞周圍以及轉角處布置一些斜筋，從而讓鋼筋代替混凝土承擔拉應力，這樣可以有效地控制裂縫的發展。為了避免裂縫出現，在設計中采用中低強度的水泥，以充分利用混凝土的后期強度。在工程結構設計中要特別注意降低結構的約束度。對于混凝土中鋼筋保護層的厚度應盡量取較小值，因為保護層的厚度愈大愈容易發生裂縫。

2．5加強施工過程控制

2.5.1分層澆筑單個承臺分兩次澆筑，第一次澆筑2m高，第二次澆筑1．5m，兩次澆注間隔7d左右。每次采用分層連續灌注，分層厚度約為30cm左右，分層間隔灌注時間不超過試驗所確定的混凝土初凝時間，以防出現施工冷縫。

2.5.2加強振搗，提高砼密實度混凝土澆筑時采用振動棒振搗，在振動界限以前對混凝土進行二次振搗。排除混凝土因泌水在粗集料、水平鋼筋下部生成的水分和空隙。提高混凝土與鋼筋的把握力，防止因混凝土沉落而出現的裂縫，減少內部微裂，增加混凝土密實度，使混凝土的抗壓強度提高，從而提高抗裂性。

2.5.3清除泌水對于混凝土在澆筑振搗過程中產生的大量泌水，采用潛水泵及時排除，并及時清除鋼筋表面堿和混凝土。

2.5.4加強抹壓在混凝土澆注完后，表層刮平抹壓1～2h后，在混凝土初凝前進行二次抹壓，可以消除混凝土干縮裂縫，增加混凝土內部的密實度。

3大體積混凝土施工質量控制措施

3.1原材料選用由于水泥的用量直接影響著水化熱的多少及混凝土溫生，大體積混凝土應選用水化熱較低的水泥，如低熱礦渣硅酸鹽水泥、中熱硅酸鹽水泥等，并盡可能減少水泥用量。細骨料宜采用II區中砂，因為使用中砂比用細砂可減少水及水泥的用量。在可泵送情況下粗骨料，選用粒徑5～20mm連續級配石子，以減少混凝土收縮變形。使用摻合料，應用添加粉煤灰技術。在混凝土中摻用的粉煤灰不僅能夠節約水泥，降低水化熱，增加混凝土和易性，而且能夠大幅度提高混凝土后期強度，推移溫升峰值出現時間。

3.2外加劑的使用采用減水劑，如SF一1緩凝高效減水劑；采用膨脹劑，如廣泛使用u型膨脹劑無水硫鋁酸鈣CA，S或硫酸鋁A12(SO4)3。試驗表明，在混凝土添加了膨脹劑之后混凝土內部產生的膨脹應力，可以抵消一部分混凝土的收縮應力，這樣，相應地提高混凝土抗裂強度。