高鐵橋梁工程大體積混凝土裂縫成因及控制措施

摘要：大體積混凝土出現裂縫在建筑行業是一個很普遍的現象，裂縫的產生一般要涉及到很多方面的因素，本文主要對目前高鐵橋梁工程中出現的大體積混凝土裂縫現象的分析，并提出相應的控制措施，以期給相關施工單位避免裂縫的產生提供些有益借鑒。

關鍵詞：高鐵；橋梁；大體積混凝土；措施

一、高鐵橋梁工程大體積混凝土裂縫的成因

大體積混凝土通常是指現場澆筑的混凝土尺寸大到需要采取措施來應對水泥水化而產生的熱量和伴隨發生的體積變化，應盡可能減少溫度裂縫。高鐵橋梁工程在施工的過程中雙線橋梁墩身以及高墩大尺寸樁基礎承臺等大體積的混凝土結構需要進行一次性的整體澆筑。這些大體積混凝土結構裂縫發生的影響因素可以歸結為以下幾方面。

1.1混凝土的收縮

混凝土收縮是指混凝土在空氣中硬結時體積減少的現象。混凝土內部水分的蒸發會引起混凝土的收縮。根據相關規定，混凝土中只有約20%的水分是水泥硬化所必須的，剩下的約80%的水分是要自然蒸發的。水分蒸發之后，混凝土的體積會有所收縮，在這種情況下如果在增加混凝土的濕度，它的體積又會膨脹到原來的體積，這種收縮交替對混凝土是極為不利的，嚴重影響了混凝土的質量。由此而導致的混凝土裂縫，輕則影響高鐵橋梁的美觀以及耐用性，重則直接破壞混凝土的結構，導致質量事故。

1.2水泥水化熱

水泥的使用要完全依照規定進行，它直接關系到混凝土的質量，工作人員對水泥的特性不夠了解，使很多混凝土最后出現裂縫。水泥在水化的過程中要釋放出一定的熱量，加之大體積混凝土斷面較厚，這樣就會使得水泥產生的熱量聚集在混凝土的內部而不易散發，內部溫度會越積越高，進而導致內外溫差不斷增加。 內外溫度的差距會使混凝土的內部產生壓應力，而混凝土的外部則產生拉應力，當混凝土表面的拉應力超過混凝土的極限抗拉強度時，混凝土的表面就會產生裂縫。

1.3氣溫的影響

大體積混凝土在施工過程中對溫度的要求要高，混凝土的澆筑溫度要視當時工地的氣溫變化而變化，施工人員需要根據溫度的變化適時調整施工條件，特別是在氣溫驟然下降的時候，混凝土的內外溫差會加大，影響施工質量。但是很多施工單位經常忽視環境溫度變化，不注重混凝土的后期養護工作，在冬季施工時，各項保溫措施實施不當使得混凝土出現裂縫現象。

1.4缺少有效監督

為了盡量減少大體積混凝土中裂縫的產生，施工單位內部應該設立專門的監督管理部門，但是目前很多施工單位內部沒有專門的監督人員，即使設有監督人員的崗位，也大多只是走走形式，很多監督人員對施工了解不足，不能及時發現問題，起不到有效的監督制約效果。而且現階段的工程施工者大都是農民工，文化素養較低，自我約束能力較差，很容易導致施工質量問題，這就要求施工單位一定要加強監督管理，確保施工過程每一個環節的有序性、科學化、規范化。

二、控制高鐵橋梁工程大體積混凝土裂縫的措施

對于在高鐵橋梁工程大體積混凝土中出現的裂縫問題，施工單位在混凝土的制作使用過程中，只要完全按照相關規定施工，施工過程中出現的裂縫問題是可以避免的。為此，在高鐵橋梁工程大體積混凝土施工的過程中要加強對一下幾個環節的控制監督管理。

1.優化施工設計

在進行大體積混凝土的澆筑之前，要不斷優化高鐵橋梁工程的設計方案。首先，設計人員在水泥的選擇上應該優先選用中低強度的水泥作為原料，進而充分保證混凝土的后期強度；其次，為了減少裂縫的可能性，混凝途中鋼筋保護層的厚度應該盡量取最小值，同時采用小直徑和小間距的配筋；最后，為了避免因混凝土的結構突變產生的應力過于集中，可以在相關的薄弱環節實施加強措施，例如，可以在孔洞的周圍以及一些轉角處設置一些斜筋，這些斜筋的設置可以在一定程度上提高混凝土拉伸能力，有效的控制高鐵橋梁中大體積混凝土裂縫的發展。

2.完善施工方案

2.1氣溫條件

根據混凝土自身存在的特性特征，受氣溫條件的影響較大，為此，在進行混凝土制作時要十分關注氣溫條件，混凝土的施工方案要根據施工工地的實際情況制定，充分考慮各種特殊情況，特別是在冬季施工時，要注意氣溫對施工材料的影響，冬季混凝土的入模溫度應該不低于10℃，而夏季的混凝土入模溫度應該不高于25℃。

2.2澆筑方法

在建筑施工的過程中根據工程項目的不同，往往會有不同的澆注方式，施工公司應該嚴格根據建筑物的需求，進行綜合評定后制定合理的方案。一般而言可以分為全面分層、分段分層、斜面分層三種分層模式。針對高鐵橋梁工程的項目特點，一般選擇澆筑分層方法，確保混凝土在澆筑過程中連續而不產生中斷。在混凝土的振搗階段要注意加強混凝土的密實度，并且要根據實際情況適時進行二次振搗。

2.3養護工作

當內外溫差過大時會導致混凝土的溫度應力大于同期混凝土的抗拉強度，進而產生裂縫，為此，施工單位要注重對混凝土的養護，并適當的延長養護時間。一般而言，施工單位可以在混凝土表面和底層薄膜澆水養護，然后進行覆蓋，養護時間一般是14天。在養護的過程中相關工作人員要及時對混凝土的內表溫度、室外溫度、底面以及頂面溫度進行監測，并進行記錄，確保溫度符合一定的溫控指標。

2.4材料的選擇

一個工程項目質量的高低與施工材料的選擇是否正確直接相關，在大體積混凝土制作前期要注意對水泥和摻合料的選擇，采購人員在采購材料時應該嚴格依據高鐵橋梁的特征進行選擇，水泥優先選用質量穩定且強度較高的水泥，這樣可以在一定程度上減少水泥水化熱。

施工材料的采購人員還要高度重視對骨料的選擇，嚴格按照《普通混凝土用碎石或卵石質量及檢驗方法》的相關規定進行選擇，一般來說高鐵橋梁工程要選用碎石混凝土，石子的選擇一定要選擇一些堅硬、致密、沒有裂縫的石料，碎石混凝土的抗裂性較強，但是在施工較困難，施工單位可以采用連續極配的石子。

3.運用計算機統計數據

大體積混凝土在施工的過程中要不斷進行溫度、溫度應力的數據計算和分析，工作量大，計算過程較為繁瑣，工作人員在高強度的工作壓力下，在計算過程中難免會出現各種計算偏差。因此，施工單位可以運用計算機進行輔助分析，一方面可以增強計算的準確性，保證工程質量；另一方面可以減輕相關工作人員的工作壓力。

4. 提高施工者素質

隨著新工藝、新材料的不斷出現，施工過程中對施工人員的素質要求也越來越高，相關人員在進行施工之前，要加強對施工人員進行相關培訓。施工人員的專業素養會直接影響高鐵橋梁工程的施工質量，為此，一定要確保施工人員是持證上崗，并且優先聘用有經驗的施工隊進行施工。在整個施工過程中，質量監督人員應該隨時對施工質量進行抽查，以確保施工質量和生產安全。

結語：

控制高鐵橋梁工程中大體積混凝土裂縫的出現需要整個施工過程中形成一個有效的監督制約機制，伴隨各種新材料、新工藝的出現，相關部門應該加強對施工人員的培訓，同時對施工的方案設計、材料購進、施工工藝、后期養護等各個環節進行嚴格控制，盡量完全避免危害橋梁結構的裂縫的產生。

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