市政橋梁中大體積混凝土裂縫的原因與防治

趙東彬，張克雙

大連乾宏基礎工程有限公司

市政橋梁中大體積混凝土裂縫的原因與防治

趙東彬，張克雙

大連乾宏基礎工程有限公司

大體積混凝土施工中出現最具危害性的病害是裂縫，特別對于市政橋梁工程，大體積混凝土結構十分普遍，出現裂縫的幾率高于普通混凝土工程，造成的危害也更為直接和巨大，為了確保市政橋梁工程的安全，要強化對混凝土項目，以有效的技術運用來確保裂縫的防范和治理。本研究從影響混凝土結構的溫度、材料和環境等因素分析出發，確定了市政橋梁混凝土裂縫的成因，提供了針對上述因素，強化技術應用防治市政橋梁裂縫的措施與方法。

市政橋梁；大體積混凝土；裂縫；溫度；水化熱；環境；干縮

市政橋梁的加速建設是城市化發展和經濟進步的必然，隨著市政工程的重要價值被社會的全面認可，市政橋梁的數量、種類正在增加，高性能、多結構的市政橋梁成為當前城市交通建設的主體。在超高度、大跨度、高強度的市政橋梁中，存在大體積混凝土構件的設計，如果對溫度、材料、收縮等因素控制不良很容易在市政橋梁混凝土結構的薄弱部位和重要位置產生裂縫，不但影響市政橋梁建設目標的達成，更會影響市政橋梁安全與功能的實現，造成對城市化建設的制約，影響社會交通和安全的發展，應該從市政橋梁的施工特點出發，對混凝土裂縫產生的機理和原因進行分析與確定，做到對市政橋梁施工過程的控制，采用預防重于治理的策略，展開對大體積混凝土裂縫全面、徹底和有效地防治，在提升混凝土技術準確性和全面性的前提下，建立控制混凝土裂縫的措施和方法，進而做到對市政橋梁各類通病和病害的有效防治。

1 產生市政橋梁混凝土裂縫的原因

1.1 混凝土材料的影響

水泥中石灰與硅化物在水化過程中會釋放熱量，大體積混凝土市政橋梁的水泥用量巨大，單位體積的熱量一般超過20000KJ，這使得混凝土內部產生高熱積累，溫度可以高于70℃，進而形成從外到內的溫度階梯，使結構的內部和表面產生拉力效應，如果超出混凝土抗拉性能和強度，就會在混凝土表面和深層產生裂縫。

1.2 混凝土干縮效應的影響

混凝土在自然成型和凝固的同時會因失水產生干縮變形，如果在干縮中伴隨溫度收縮和塑性收縮，這會引發混凝土自發性變形的加劇，在混凝土的內外結構出現拉應力，使得混凝土結構產生開裂趨勢，當干縮超出一定范圍時會形成裂縫。

1.3 環境溫度的影響

環境的干濕程度、溫度高低不但會影響到混凝土的性能，也會影響到裂縫的程度和概率，當環境出現大風、干燥等天氣時，沒有對混凝土進行保濕處理，形成混凝土表面的迅速失水，進而形成裂縫；當環境溫度出現過高的情況下，混凝土內部熱量存在散發上的障礙，使內部溫度迅速積累和上升，加劇溫度應力的提高，引發混凝土的開裂。

2 市政橋梁混凝土裂縫的控制方法和措施

2.1 規范混凝土材料

對市政橋梁的大體積混凝土部位設計中應該選擇低熱型水泥，通過選擇鐵鋁酸四鈣為主要材料的水泥來降低水化熱的產生。同時，要使用礦渣和火山灰類型的水泥，以此來控制混凝土固化時的溫度，進而做到對混凝土內外溫度的有效控制，預防裂縫的產生。

2.2 規范外加劑使用

選擇具有膨脹作用的外加劑，使混凝土結構產生規定的膨脹，既能做到對混凝土密實度的保障，同時又能抵消混凝土結構內部的拉應力。此外，要添加適量的減水劑，通過減緩凝聚的過程來保障混凝土和易性，提升坍落度，在控制水灰比的前提下，減少單位混凝土結構水化熱的積累。

2.3 規范混凝土骨料使用

骨料的使用控制應該集中在骨料質量、粒徑大小、機械強度等方面，以此來控制混凝土內部的孔隙率，進而做到對水化熱的有效釋放，降低混凝土干縮的系數，實現對混凝土裂縫產生和發展的調控。

2.4 大體積混凝土施工技術應用

市政橋梁混凝土施工包括：混凝土的生產、運輸、澆筑和溫度及表面保護，是保護大體積混凝土溫度裂縫的關鍵環節。在溫度較高的情況下進行施工，我們一定要注意降低混凝土澆筑時的溫度。可以在施工現場對堆在露天的砂石用布覆蓋，以減少陽光對其的輻射，同時對澆筑前的砂石用冷水降溫。在攪拌過程中向混凝土中添加冰水。以上這些措施都可以有效的降低混凝土的人模溫度。在混凝土的內部通入冷卻循環水，采用循環法保溫養護，以便加快混凝土內部的熱量散發。混凝土表面應該覆蓋一些織物進行保溫、保濕養護。這樣不但可以降低混凝土內外溫差，防止表面產生裂縫，還可以防止混凝土驟然降溫產生貫穿裂縫，也可使水泥順利水化，防止產生濕度裂縫。

2.5 大體積混凝土裂縫的檢查與處理

對于市政橋梁混凝土裂縫，應以施工預防為主，要在精心設計、精細施工的基礎上，及時檢查混凝土結構，確定裂縫的危害，做好裂縫的處理與防護。大體積混凝土的裂縫分為三種:表面裂縫、深層裂縫、貫穿裂縫。對于表面裂縫因為其對結構應力、耐久性和安全基本沒有影響，一般不作處理。對深層裂縫和貫穿裂縫可以采取鑿除裂縫，可以用風鎬、風鉆或人工將裂縫鑿除，至看不見裂縫為止，鑿槽斷面為梯形再在上面澆筑混凝土。限裂鋼筋，在處理較深的裂縫時，一般是在混凝土已充分冷卻后，在裂縫上鋪設1一2層的鋼筋后再繼續澆筑新混凝土。對比較嚴重的裂縫可以采取水泥灌漿和化學灌漿。水泥灌漿適用于裂縫寬度大于0.5mm時，對于裂縫寬度小于0.5mm時應采取化學灌漿。化學灌漿材料一般使用環氧一糠醛丙酮系等漿材。

3 結語

市政橋梁的混凝土工程，特別是大體系混凝土項目是產生裂縫的重要環節，要站在保障市政橋梁建設，加速城市化發展的高度去重新看待市政橋梁建設的混凝土工程。當前，市政橋梁建設的各個環節中要展開對混凝土裂縫成因的研究，確定裂縫產生的內外原因和影響因素，探索從設計、施工等環節，以材料、溫度、養護等重點方面控制裂縫的措施，避免裂縫對大體積混凝土的影響，提高市政橋梁的建設質量與技術性能。

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