談公路橋梁大體積混凝土裂縫成因及改進方法

徐 俊 峰

(晉城市交通運輸局，山西 晉城 048000)

談公路橋梁大體積混凝土裂縫成因及改進方法

徐 俊 峰

(晉城市交通運輸局，山西 晉城 048000)

對公路橋梁大體積混凝土出現(xiàn)的干縮裂縫、塑性收縮裂縫、溫度裂縫、鋼筋銹蝕裂縫的原因進行了分析，探討了大體積混凝土裂縫的控制措施，提出了控制添加外加料和外加劑、控制骨料、完善混凝土設計等對策。

大體積混凝土，公路，橋梁，裂縫

市政建設的進一步擴大使橋梁施工技術得到了突飛猛進的發(fā)展。在公路橋梁施工中大體積混凝土被廣泛的應用，但相應的一些問題也充分的暴露出來，其中大體積混凝土施工裂縫最為突出。混凝土裂縫問題一直是建筑橋梁施工的重要問題，困擾著工程施工技術人員。因此采取有效措施能夠將大體積混凝土裂縫問題控制在一定的范圍之內(nèi)。工程施工人員要對混凝土橋梁裂縫問題進行深刻的認識，這樣能夠有效避免工程施工過程中出現(xiàn)更大的裂縫。文章對公路橋梁大體積混凝土裂縫問題產(chǎn)生的原因進行總結，以便設計出更加適合施工建設的混凝土施工技術，保證公路橋梁施工建設的質(zhì)量。

1 公路橋梁大體積混凝土裂縫出現(xiàn)的原因

大體積混凝土產(chǎn)生的水泥水化熱較大，很容易使混凝土表面出現(xiàn)裂縫。混凝土裂縫主要是混凝土收縮產(chǎn)生，溫度不均、地基不均勻沉降都是混凝土出現(xiàn)裂縫的主要原因。

1)溫度不均導致裂縫出現(xiàn)。混凝土在澆筑硬化過程中，產(chǎn)生的反應會出現(xiàn)大量的水化熱現(xiàn)象，并且混凝土自身的熱阻比較大，會在混凝土內(nèi)部堆積不容易散發(fā)出去，同時表面散熱較快，這就形成內(nèi)外溫度不均，產(chǎn)生較大的溫差。混凝土受到內(nèi)外溫差變化情況的影響，出現(xiàn)不均勻溫差變形，一旦這種情況超過混凝土表面承受的力，就會使混凝土產(chǎn)生裂縫。

2)干縮裂縫。混凝土的配制比、用料構成、添加劑等方面也會影響混凝土裂縫的出現(xiàn)，混凝土的干縮現(xiàn)象主要是混凝土內(nèi)外水分蒸發(fā)過程導致不同形態(tài)的變化。混凝土會受到外部條件變化的影響導致表面水分蒸發(fā)過快，變形較大。同時內(nèi)部濕度變化較小，產(chǎn)生的變形也較小。混凝土干縮變形主要是受到混凝土內(nèi)部條件的制約，產(chǎn)生的拉應力較大時更容易出現(xiàn)混凝土裂縫。

3)塑性收縮導致裂縫。塑性收縮裂縫主要是受到外部天氣變化的影響產(chǎn)生的，裂縫多呈中間寬、兩端細、長短不一、互不連貫狀態(tài)。主要發(fā)生的部位在混凝土板上，裂縫表面呈現(xiàn)無規(guī)則網(wǎng)絡狀，深度一般為3 cm～10 cm，通常延伸不到混凝土板的邊緣。

4)沉降裂縫。地基產(chǎn)生不均勻沉降導致模板支撐不穩(wěn)，模板剛度不足、支撐間距過大或支撐底部松動等原因可造成混凝土沉陷裂縫。

5)荷載導致的混凝土裂縫。混凝土橋梁在荷載力的影響下會出現(xiàn)不同程度的裂縫，這種裂縫主要是應力裂縫或者是次力裂縫。大體積混凝土結構設計計算不合理，建造的模型不符合建設要求，針對混凝土的受力情況計算結果與受力不相符合。同時配筋數(shù)量與內(nèi)力有著明顯的錯誤，造成結構安全系數(shù)較低，施工面臨安全隱患的影響。結構設計沒有可行性，結構設計剛度不夠。混凝土施工現(xiàn)場要控制施工工具的擺放，將材料有規(guī)則地進行放置。施工人員不了解混凝土結構受力情況，不按照施工要求進行施工，忽視施工設計的作用，施工隨意性較大，并且會擅自更改施工工序，將混凝土結構受力模式改變，沒有對混凝土承受力強度進行驗算。

6)鋼筋銹蝕引發(fā)裂縫。混凝土質(zhì)量差無法對包裹的鋼筋進行保護，鋼筋就會受到二氧化碳等的侵蝕在鋼筋表面形成銹蝕，鋼筋中鐵離子與侵入到混凝土中的氧氣和水分發(fā)生銹蝕反應，其銹蝕物氫氧化鐵體積比原來增長約2倍～4倍，從而對周圍混凝土產(chǎn)生膨脹應力，導致保護層混凝土開裂、剝離，沿鋼筋縱向產(chǎn)生裂縫。

7)凍脹引發(fā)裂縫。溫度降低在0 ℃以下時，混凝土飽和之后就會出現(xiàn)冰凍現(xiàn)象，將混凝土中游離的水分凝結成冰，當混凝土體積膨脹會出現(xiàn)混凝土膨脹應力。當溫度下降到-78 ℃以下時，混凝土凝膠孔就會出現(xiàn)過冰水，經(jīng)過微觀結構觀察，能夠使混凝土中的膨脹力增強，影響到混凝土的強度，裂縫就會出現(xiàn)。

2 大體積混凝土裂縫控制措施分析

1)混凝土水泥品種用量。混凝土出現(xiàn)裂縫主要的原因就是混凝土水泥水化過程中會產(chǎn)生大量的熱量，使混凝土內(nèi)外部受力不均產(chǎn)生裂縫。因此在公路橋梁大體積混凝土施工中要選擇低熱或者中熱的水泥品種，保證水泥水化的過程中的速度受到控制，同樣水泥中礦物成分含量的不同也會影響混凝土裂縫的出現(xiàn)。水泥越細發(fā)熱速率越快，并不影響發(fā)熱量。所以我們在公路橋梁大體積混凝土施工過程中要選擇礦渣硅酸鹽水泥或者是火山灰水泥。

2)控制添加外加料和外加劑。大體積混凝土配料中要添加一定量的粉煤灰，這樣能夠提升混凝土的密實度，增強抗?jié)B能力，使混凝土更加適合施工建設，降低收縮數(shù)值，在一定程度上能夠減少水泥的使用量。添加料能夠降低混凝土在水泥水化熱過程中產(chǎn)生的內(nèi)部溫度，控制混凝土結構出現(xiàn)溫度裂縫，因此在大體積混凝土施工配料中添加粉煤灰是一種有效的方法。

3)大體積混凝土的骨料控制。混凝土骨料的選擇上要采用強度較大的高級配料，這樣的骨料其中的空隙較小，能夠在一定程度上減少水泥的使用量，產(chǎn)生的水化熱較小，減少干縮，能夠控制混凝土裂縫的出現(xiàn)。

4)完善大體積混凝土設計。大體積混凝土中一般情況不會布置較多的鋼筋，但是我們可以在裂縫容易出現(xiàn)的周邊部位設置一些斜筋，這樣能夠保證鋼筋承受更多的力，有效的控制混凝土出現(xiàn)裂縫，因此在工程設計過程中可以利用中低強度的水泥增加混凝土后期強度。

添加劑能夠增強混凝土的性能，提升混凝土的抗拉強度，并且相應的減少混凝土用水量，改善混凝土施工建設，對混凝土強化利用有著重要的影響。混凝土添加膨脹劑之后，會在內(nèi)部形成一種能夠抵消混凝土收縮的應力，提升混凝土的抗裂強度。

混凝土內(nèi)部存在過多的水分不容易排出，會對混凝土凝膠體結構等方面帶來影響。當混凝土中的水分損失過多時，會造成凝膠體體積出現(xiàn)變化。如果收縮產(chǎn)生的內(nèi)應力超過界面過度區(qū)相的抗力，在界面區(qū)就會產(chǎn)生裂縫，使混凝土內(nèi)部的抵抗拉應力降低，大面積的混凝土裂縫就會產(chǎn)生。

5)施工現(xiàn)場控制管理。在混凝土施工之前制定混凝土澆筑方案，采取延緩溫差梯度與降溫梯度的措施進行施工。在混凝土澆筑前要進行詳細的計算，分層進行澆筑。控制好混凝土澆筑速度，一次澆筑的混凝土不能夠過高，保證混凝土溫度均衡。做好施工現(xiàn)場的組織領導工作，協(xié)調(diào)好各部門之間的工作關系，保證施工建設按照計劃進行。澆筑后對大體積混凝土表面較厚的水泥漿進行必要的處理以控制表面龜裂。大體積混凝土施工時間可以選擇在春秋季節(jié)，這樣能夠有效控制施工問題避免混凝土出現(xiàn)大范圍的裂縫。在夏季混凝土施工采取遮陽方式能夠降低原材料溫度，或者是利用冷水對混凝土進行攪拌。總之要避免陽光直射混凝土，有助于降低混凝土拌合物的入模溫度。還要保證混凝土在澆筑時強化通風管理，以提升模內(nèi)熱量的散發(fā)。

3 結語

公路橋梁大體積混凝土出現(xiàn)裂縫主要有設計、施工、維護等方面的原因。所以要按照國家標準進行施工建設，強化技術創(chuàng)新，在施工完成之后進行有效的維護管理。在實踐工作過程中積累的經(jīng)驗說明，強化施工管理能夠使公路橋梁大體積混凝土出現(xiàn)裂縫的影響控制在一定的范圍之內(nèi)。

[1] 樓田山,黃 雄.淺析混凝土工程質(zhì)量通病的防治措施[J].建筑管理現(xiàn)代化,2011(4)：7-8.

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Discussion on massive highway bridge concrete cracking causes and improving methods

XU Jun-feng

(JinchengBureauofTrafficandTransportation,Jincheng048000,China)

The article analyzes drying shrinkage cracks, plastic shrinkage cracks, temperature cracks and steel erosion cracks occurring in massive highway concrete, explores massive concrete cracks controlling measures, and puts forward some countermeasures, such as controlling adding external materials and external agents, controlling aggregate, and perfecting concrete design and so on.

massive concrete, highway, bridge, cracks

1009-6825(2014)34-0185-02

2014-09-25

徐俊峰(1977- )，男，工程師

U445.71

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