橋梁大體積混凝土裂縫分析及施工措施

摘 要：隨著橋梁技術的突飛猛進，大體積混凝土在橋梁結構中應用的越來越多。大體積混凝土常見的質量問題就是混凝土結構產生裂縫。為了防止裂縫，我們不僅要控制大體積混凝土內部最高溫度和內外溫差，還要從改善結構約束條件，混凝土性能等方面進行控制。本文從設計，原材料選擇和施工方面理論性總結介紹了橋梁大體積混凝土施工的質量控制。

關鍵詞： 橋梁工程；大體積混凝土；混凝土裂縫；施工措施

中圖分類號：U44 文獻標識碼：A

就目前來說，隨著我國基礎交通行業的迅速發展，一些大型、特大型公路橋粱不斷涌現，大體積混凝土已經成為大型橋梁工程建設中所必須面對的問題。例如，斜拉橋中的塔墩承臺和懸索橋中的錨碳等。但這里面不容忽視的問題是，由于大體積混凝土固化過程中產生較大的溫度和收縮應力，會導致混凝土出現裂縫，影響結構的整體性和耐久性。因此，在公路橋梁大體積混凝土工程建設過程中，施工人員必須嚴格控制大體積混凝土的施工措施，采取科學的施工方法。文章結合筆者的實際工作對這方面進行論述，供同行參考。

1裂縫產生原因

筆者多年來在橋梁工程施工一線參加實踐工作，在這方面有了一定的了解，現總結如下。

1.1地基基礎變形。工程實踐中，基礎不均勻造成地面沉降的主要原因有以下幾方面：地質勘察精度不夠、試驗資料不準：地基地質差異太大；結構荷載差異太大：結構基礎類型差別太大：地面凍脹；橋梁基礎處于滑坡體等等，都可能造成地基不均勻沉降。

1.2鋼筋銹蝕所致。要控制這一點，這就要求我們施工時應控制混凝土的水灰比，加強振搗，保證混凝土的密實性，防止氧氣侵入，同時嚴格控制含氯鹽的外加劑用量。同時還需要注意的是沿海地區或其他存在腐蝕性強的空氣、地下水地區尤其應對此加以重視。

1.3 凍脹引起導致。混凝土凝膠孔中的過冷水在微觀結構中遷移和重分布引起滲透壓，使混凝土中膨脹力加大，混凝土強度降低，并導致裂縫出現。尤其是混凝土初凝時受凍最嚴重。成齡后混凝土強度損失可達30%～50%。

1.4水泥水化熱。我們知道，水泥水化過程中放出大量的熱，且主要集中在澆筑后的2～5d左右，從而使混凝土內部溫度升高，這樣就會形成溫度梯度，使混凝土內部產生壓應力，表面產生拉應力，當拉應力超過混凝土的極限抗拉強度時混凝土表面就會產生裂縫。

1.5混凝土的收縮。混凝土在空氣中硬結時體積減小的現象稱為混凝土收縮。混凝土在不受外力的情況下的這種自發變形受到外部約束時（支承條件、鋼筋等），將在混凝土中產生拉應力，使得混凝土開裂。

1.6 突然降溫引起。根據橋梁工程施工的特殊環境，如果在施工中突降大雨、冷空氣侵襲、日落等均可能導致結構外表面溫度突然下降，但因內部溫度變化相對緩慢而產生溫度梯度。

2.施工措施

2.1工程介紹。某地區市政橋梁為單塔雙索面鋼箱梁斜拉橋，跨徑為705 m ，門型主塔，主塔承臺啞鈴形尺寸為2 ×（19 m ×19 m ×6 m） + （31 m×8 m ×6 m） ，C30 混凝土共計5 820 m3 ，混凝土數量和結構體積均較大，如何防止承臺混凝土開裂成為本分部工程的重點，為此對大體積混凝土裂縫成因進行了分析，施工中采取了一些針對性的措施，最后成功完成了該承臺工程的施工。

2.2材料選用。根據上面工程的實際情況，我們分析可得知：在原材料的選用方面上，我們根據相關專用技術規范的要求，參考有關資料、向專家咨詢、對該地區各種原材料的產量等，初步確定了采用的原材料。

2.3大體積混凝土溫度和溫度應力控制。根據工程設計要求，我們對基礎底板混凝土進行溫度檢測。一般在混凝土澆筑后3d左右產生，以后趨于穩定不在升溫，并且開始逐步降溫。規范規定，對大體積混凝土養護，應根據氣候條件采取控溫措施，將溫差控制在設計要求的范圍內；當設計無具體，要求時，溫差不宜超過25度。

2.4粗細骨料選擇。在這方面細骨料應選用細度模數在2.7～3.1之間的含泥量低的中粗砂，選擇合理的砂率；砂率過大，細骨料多，粗骨料少，增加了收縮，對抗裂不利，砂率宜為0.33。

2.5水泥品種的選擇。優先采用中熱硅酸鹽水泥、低熱礦渣硅酸鹽水泥、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，而不要采用早強型水泥。

2.6混凝土運輸和澆筑。

混凝土入模坍落度應根據規范要求、泵送和施工工序時間安排綜合確定。對于預拌混凝土，泵送前必須在罐車內高速攪拌，以保證混凝土的均勻性。大體積混凝土施工前，必須正確評估運送量及澆搗速度，準確計算混凝土輸出量，以保證混凝土澆注的合理銜接時間，特別是分層澆注應注意兩層銜接必須在混凝土初凝前完成。分層澆注還應注意在上層混凝土振搗時，應將振動棒插入下層混凝土表面之下，以消除分層界面。澆搗時，按規范控制混凝土自由傾落，以保證混凝土不致因高空拋落被鋼筋分散。振搗時，振動棒應快插慢拔，按順序進行，不應遺漏或根據振搗棒作用半徑經實際操作驗證確定。特殊情況下使用鋼模時，必須用聚苯板將鋼模外表面填充覆蓋嚴密，并采取有效的防風措施。

2.7施工現場溫控監測。在施工中，除應進行水泥水化熱的測定外，在混凝土澆筑過程中還應進行混凝土溫度的監測，在養護過程中應進行混凝土澆筑塊體升降溫、內外溫差等監測。監測的規模可根據所施工工程的重要性和施工經驗確定，測溫的方法可采用先進的測溫方法，如有經驗也可采用簡易測溫方法。

2.8養護方法。對于大體積混凝土，一般采用通水冷卻、蓄水養生、保溫養護等措施。采用表面全保溫養護法，即利用保溫材料提高新澆筑的混凝土表面和四周溫度，減少混凝土的內外溫差，這是一種比較簡便有效的溫度控制方法。

結語

經過上述橋梁大體積混凝土的裂縫分析及施工措施的探討，我們得知大體積混凝土結構的施工技術和施工組織都比較復雜，施工時應十分慎重，否則會造成結構永久缺陷。組織大體積混凝土結構施工，在模板、鋼筋和混凝土工程方面有許多技術問題需逐個解決。就上面的案例來說，承臺混凝土的質量得到了保證，使混凝土套箱的裂縫得到了有效的控制，效果十分理想。采用混凝土套箱施工的承臺，澆筑一步結構混凝土施工后，無裂縫出現，澆注二步結構混凝土后，只有少數承臺，在套箱外側表面頂部以下有少量長度10cm～30cm，寬度不大于0.1mm的豎向裂縫，屬于無害裂縫范疇。采用鋼套箱工藝施工的37個承臺結構混凝土一次澆注成型，一次澆注量達380m3，均無裂縫產生。

參考文獻

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