橋梁施工中大體積混凝土梁的裂縫控制

曹祥彬

（浙江旭新建設有限公司，浙江 溫州 325014）

1 大體積混凝土梁裂縫綜述

混凝土產生裂縫的原因很多，包括混凝土自身的因素、環境的因素、人為的因素等。混凝土自身的因素包括水泥水化放熱后混凝土降溫過程中產生的溫度裂縫、水泥漿硬化時體積收縮所產生的硬化收縮、混凝土干燥時產生的干縮等；環境的因素包括外界的約束、外界溫度升降使混凝土膨脹或收縮；人為的因素包括設計的不合理、混凝土配合比不當、材料質量不合格、施工質量差等。

混凝土是由水泥漿、砂子和石子組成的水泥漿體和骨料的兩相復合型脆性材料。存在著兩種裂縫:肉眼看不見的微觀裂縫和肉眼看得見的宏觀裂縫。微觀裂縫是混凝土本身就有的，它的寬度僅2-5mm，主要有三種形式的微裂縫。

混凝土的宏觀裂縫是肉眼可見的，按裂縫成因有荷載裂縫、變形裂縫、施工裂縫、堿骨料反應裂縫，根據它們在結構中的分布區域，一般可分為貫穿裂縫、深層裂縫及表面裂縫。

連續梁邊跨端部腹板受力比較特殊，應力分布十分復雜。連續梁邊跨端部往往是由在支架上現澆的，此處剪力較大，在施工和體系轉換過程中會受到一些次內力的影響，也是局部受力集中之處，同時，巨大的支座反力也主要是依靠腹板來傳遞的。主要與端部沒有配置彎起索或彎起索不足有關，即使配置豎向預應力筋也由于鋼筋較短或是由于人工操作不當帶來的過大預應力損失，以至難以抵抗主拉應力。

分析認為箱梁頂板、底板的裂縫是由于箱梁畸變和橫向彎曲產生的，計算箱梁頂、底板的主應力時，必須考慮頂、底板的橫向正應力。由于在箱梁的頂、底板的剪應力相對較小，所以主應力的方向大致與箱梁的頂底板的橫向方向相同，那么產生的裂縫方向大致與橋軸方向平行。預應力筋錨頭處局部受力以及截面分層處和施工接縫處的局部應力都有可能產生嚴重的局部應力，使頂、底板開裂。

2 大體積混凝土裂縫的控制措施分析

隨著橋梁跨徑的不斷擴大，橋梁建設中大體積混凝土越來越多，工程實踐證明，大體積混凝土施工難度比較大，混凝土產生裂縫的機率較多，稍有差錯，將會造成無法估量的損失。

為了控制大體積混凝土裂縫，就必須盡最大可能提高混凝土本身抗拉強度性能和降低抗應力這兩方面綜合考慮。抗拉強度主要決定于混凝土的強度等級及組成材料，要保證抗拉強度關鍵在于原材料的優選和配合比的優化，降低拉應力是控制混凝土裂縫的有效途徑。

2.1 原材料方面控制

2.1.1 水泥

水泥水化熱是產生溫度應力的主要影響因素，因此水泥是大體積混凝土的關鍵環節。大體積混凝土所用水泥應采用水化熱低、凝結時間長、后期強度高的水泥，如礦渣硅酸鹽水泥、粉煤灰硅酸鹽水泥、火山灰硅酸鹽水泥，大體積混凝土中嚴禁使用體積安定性不良的水泥，以防止會使結構產生膨脹性裂縫，影響工程質量。

2.1.2 骨料

對于大體積混凝土工程，石子的選擇可根據施工條件，盡量以減少用水量和水泥用量，減少混凝土的收縮和泌水性為目的。在配合比相同的條件下，使用碎石的混凝土強度高，抗裂性能也較卵石的高，所以對于大體積混凝土工程，由于抗裂度要求高，施工時宜采用碎石作為粗骨料。

2.1.3 摻合料

在拌制混凝土時摻入的礦物粉狀材料，主要是為了節約水泥，改善混凝土性能，常用的有粉煤灰、硅粉、磨細礦渣粉、燒粘土、沸石巖粉、磨細自燃煤研石等。其中粉煤灰的應用最為普遍。大體積混凝土施工中，摻加適量的優質粉煤灰，可以改善混凝土的性能、減少混凝土的水化熱。

2.1.4 外加劑

為保證大體積混凝土工程質量，防止開裂，提高混凝土的耐久性，混凝土外加劑是指在混凝土拌和過程中摻入的，用以改善混凝土性能的物質。如摻用減水劑，在保證混凝土滿足設計強度的前提下，可最大限度的減少水泥用量。加入膨脹劑可使混凝土獲得一定膨脹值，以抵消或者減緩由于混凝土收縮而產生的拉應力，從而防止混凝土產生開裂。大體積混凝土中常用的外加劑有木質素磺酸鹽類減水劑、高效緩凝減水劑、UEA型膨脹劑等。

2.2 施工方面

2.2.1 拌制振搗

在混凝土攪拌時，采用二次投料新工藝，混凝土上下層強度差減少，可有效地防止水分向石子與水泥砂槳界面的集中，使硬化后的界面過渡層的結構致密、粘結加強，從而可使混凝土強度提高10%左右。在大體積混凝土基礎的垂直施工縫處留縫與接縫時，均宜采用二次振搗。一般宜在混凝土澆筑后lh左右。

2.2.2 澆筑

在施工時間允許的條件下，可將大體積混凝土結構采用分層多次澆筑，施工層之間的結合按施工縫處理，它可以使混凝土內部的水化熱得以充分地散發。分層厚度一般控制在0.6-2.0m的范圍內，選擇上層混凝土覆蓋的適宜時間，應是在下層混凝土溫度己降到一定值時，即上層混凝土溫升傳遞到下層后，下層混凝土溫度回升值不大于原混凝土最高溫升，根據經驗，一般約取5-7天為宜。

2.2.3 頂板施工

認真審查工程結構設計圖紙，復核板厚、鋼筋；加強鋼筋工程的隱蔽驗收，注意檢查鋼筋的直徑、間距、上下層鋼筋之間的有效高度、鋼筋的錨固長度、下層鋼筋的保護層墊板厚度及分布等是否符合設計、施工規范要求；澆搗混凝土時，安排專人負責管理，以免上層負筋被踩壓下沉；板中預埋電線套管時下方多設些墊塊，一確保下層鋼筋的有效保護層；嚴格按照施工規范規定，嚴禁在現澆混凝土未達到設計強度之前拆模，板上施工堆載應均勻分布，且避免過重；重視事前控制，確保板件厚度及混凝土強度達到設計要求。

2.2.4 溫度控制

溫度監測是大體積混凝土施工中的一個重要環節，也是防止溫度裂縫的關鍵。在混凝土澆筑過程中應進行混凝土澆筑溫度的監測，在養護過程中應進行混凝土澆筑塊體升降溫、內外溫差、降溫速度及環境溫度等監測。這些監測結果能反映大體積混凝土澆筑塊體內溫度變化的實際情況及所采取的施工技術措施的效果，為施工組織者在施工過程中及時準確采取溫控對策提供科學依據，實現情報化施工。

施工中可采用簡易測溫法，即在混凝土內預埋鋼管，用便攜式電子溫度計測溫。目前，在大體積混凝土溫度、溫差監測工作中引入了計算機技術，提高了監測速度與監測精度，并可進行不間斷的自動監測，實現監測工作自動化。在程序編制中輸入最大溫差控制值，可以實施溫差超值聲、光自動報警，根據打印的監測數據、變化曲線可以預測溫度及其變化的趨勢，及時采取有效措施對混凝土的內外溫差、溫度陡降與內部溫差進行控制。

3 結語

混凝土裂縫問題十分復雜，它涉及到和工程結構相關的方方面面。在橋梁工程大體積混凝土基礎施工中，應從優先選用水化熱低的水泥，結構致密、粒徑較大、級配良好的骨料，摻加適量的礦質摻合料和外加劑，可以減少混凝土的水化熱、改善混凝土的性能。采用分層澆筑的方法，改進混凝土的拌制和振搗，有效降低混凝土的內外溫差，減少收縮值并弱化基礎的約束作用。混凝土澆筑完成后要加強養護，嚴格控制溫差，在混凝土澆筑過程中進行混凝土澆筑溫度的監測，能夠有效防止大體積混凝土基礎出現裂縫，保證混凝土的質量。

[1]中華人民共和國交通部.JTG D62-2004公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋梁設計規范[M].北京:人民交通出版社.2004.

[2]李躍.大體積混凝土的溫控和防裂技術研究[J].武漢理工大學.2004.

[3]中華人民共和國交通部.JTG D62-2004公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋梁設計規范[M].北京:人民交通出版社.2004.

[4]謝榮華.高層建筑大體積混凝土裂縫的防治[J].大眾科技.2005（11）.