涵洞工程混凝土裂紋的抑制

李守寶

摘要：結(jié)合中鐵十八局集團第一工程有限公司敦格項目部的涵洞工程施工經(jīng)驗，對常見大體積混凝土裂紋的成因及特征進行了分析，并提出了抑制裂紋產(chǎn)生的措施，為今后涵洞工程施工提供借鑒和參考。

關(guān)鍵詞：涵洞工程；混凝土裂紋；控制

中圖分類號： U494

文獻標識碼： A 文章編號： 16749944（2015）06028402

1 引言

中鐵十八局集團第一工程有限公司敦格項目部，承擔敦煌至格爾木鐵路（甘肅段）DK0+890～DK70+000段范圍內(nèi)的所有涵洞工程施工作業(yè)，包括62座矩涵（1.5m～2.5m）、76座框架涵（3m～6m）、23座框架橋（8m～20m）。

涵洞工程中常見的質(zhì)量問題就是裂紋，混凝土裂紋產(chǎn)生由許多因素交織在一起，有時很難明確區(qū)分裂紋具體是由哪些因素所引起的，筆者結(jié)合中鐵十八局集團第一工程有限公司敦格項目部涵洞工程施工案例，針對涵洞工程中常見的干縮裂紋及溫差裂紋，對裂紋的成因、特征及控制進行分析探討。

2 常見裂紋的成因及特征

2.1 干縮裂紋的成因及特征

在實際施工中，最常見的是因混凝土收縮所引起的裂紋。

涵洞澆筑完畢后，混凝土初凝前，由于水份比重小，上浮至混凝土表面，水泥顆粒、粗骨料比重大，于是出現(xiàn)上下兩個分層（圖1），產(chǎn)生泌水現(xiàn)象，導致表面水份蒸發(fā)過快，在凝固過程中會產(chǎn)生很強的收縮應力，由于混凝土早期強度較低，無法抵抗這種收縮應力，進而產(chǎn)生了干縮裂紋。

干縮裂紋多產(chǎn)生于涵洞剛澆筑完畢后2h內(nèi)，構(gòu)件養(yǎng)護不到位時。在混凝土表面呈現(xiàn)平行線狀或網(wǎng)狀的不規(guī)則分布，裂縫兩頭窄中間寬，寬度在0.05～0.2mm之間，此種裂紋一般屬于表面裂紋。

2.2 溫差裂紋的成因及特征

涵洞工程屬于大體積混凝土結(jié)構(gòu)，水泥用量較大，混凝土在凝固過程中，水泥放出大量水化熱，導致混凝土內(nèi)部溫度過高，與混凝土表面的溫度差異較大，這種溫差在混凝土表面及內(nèi)部引起拉應力。混凝土早期的抗拉強度較低，當溫差應力超出混凝土的抗裂能力時，即會出現(xiàn)溫差裂紋。

溫差裂紋多產(chǎn)生于涵洞施工的中后期，在混凝土表面呈現(xiàn)不規(guī)則分布，縱橫交錯，裂縫的寬度大小不一，受溫差變化影響較大，夏季較窄，冬季較寬。此種裂紋的發(fā)生受構(gòu)件暴曬、環(huán)境溫度突然下降、水泥自身水化熱反應等多種因素的影響，一般屬于表面裂紋，但也會因為其他原因發(fā)展為深層裂紋甚至貫穿裂紋。

3 裂紋的抑制措施

裂紋的出現(xiàn)嚴重影響了涵洞工程的施工質(zhì)量，造成了鐵路運輸中的安全隱患，因而裂紋的抑制措施是至關(guān)重要的，根據(jù)各種裂紋產(chǎn)生的原因及特征，在施工過程中采取相應的抑制措施，能有效減少裂紋的產(chǎn)生和發(fā)展。

下面結(jié)合在涵洞工程施工中的經(jīng)驗和體會，針對以上兩種常見的裂紋，從混凝土配合比優(yōu)化設計、涵洞施工過程控制、養(yǎng)護三個階段分別采取抑制措施。

3.1 混凝土配合比優(yōu)化設計

3.1.1 水泥

優(yōu)先選用合格的低收縮性水泥，降低水泥的用量，從而減少水泥的水化熱反應。本工程選用了某廠生產(chǎn)的P42.5普通硅酸鹽水泥。

3.1.2 摻合料和外加劑

優(yōu)先選用電廠Ⅰ級優(yōu)質(zhì)粉煤灰，這種粉煤灰具有活性高、抗凍、抗?jié)B等優(yōu)點，能代替一部分水泥用量，減少水化熱反映。

優(yōu)先選用高性能減水劑，這種減水劑具有高減水率及早期減水率低的優(yōu)點，本工程選用了某廠生產(chǎn)的FAC型高性能聚羧酸減水劑，減水率達25%。

3.1.3 骨料

優(yōu)先選用細度模數(shù)、泥塊含量、含泥量合格的優(yōu)質(zhì)中砂，本工程選用了某廠生產(chǎn)的精品砂。

優(yōu)先選用粒徑較大、質(zhì)量優(yōu)良、級配良好的碎石，本工程選用了某廠生產(chǎn)的4.75～31.5mm連續(xù)級配碎石。

3.1.4 拌合用水

拌合用水應滿足《JGJ63-2006混凝土用水標準》中鋼筋混凝土拌合用水的物質(zhì)含量限值標準，見表1。本工程混凝土拌合用水選用自來水。

3.2 涵洞施工過程控制

（1）混凝土攪拌過程中要嚴格控制水灰比和坍落度。水灰比越大，干縮裂紋越明顯。同時澆筑涵洞時泵送混凝土的坍落度應控制在16～18cm之間。

（2）嚴格控制混凝土的入模溫度。夏季可采用在拌合用水中加入冰塊，給骨料搭建料倉遮陽、灑水降溫，在拌合用水中加入冰塊，給模板灑水降溫等方法控制，冬季可采用給拌合用水加熱、蒸汽養(yǎng)護等方法控制。

（3）使用砼輸送泵車采用分層澆筑法施工。這種澆筑方法能較好地適應泵送大體積混凝土的施工工藝，提高澆筑效率，簡化混凝土的泌水處理。在澆筑速度滿足總體澆筑時間（不超過混凝土的初凝時間）的前提下，應控制混凝土澆筑速度，通過斜向分段、水平分層（每層不大于30cm）的澆筑順序來提高混凝土散熱量，降低混凝土內(nèi)部溫度。同時應做好振搗工作，保證振搗棒的插棒密度、插入深度及每個點位的振搗時間，使混凝土均勻密實。

由于泵送混凝土的表面水泥漿較厚，故澆筑后應在初凝前用鐵抹子收光抹平，以減少混凝土的干縮裂紋。

3.3 養(yǎng)護

要重視早期養(yǎng)護工作，混凝土的保溫保濕工作對抑制早期混凝土裂紋有至關(guān)重要的作用。涵洞澆筑完畢后要及時覆蓋薄膜、土工布等材料并灑水保濕，以加快混凝土內(nèi)部熱量的散發(fā)。冬季施工時可采用保溫棚等方法為涵洞保溫，并根據(jù)氣溫變化適當延長保溫時間。

嚴格控制拆模時間。通過對混凝土試件的抗壓試驗確定混凝土強度，滿足設計強度后才能進行拆模作業(yè)。拆模完畢后，應立即對拆模部位進行覆蓋灑水或噴涂養(yǎng)護劑養(yǎng)護。

4 結(jié)語

混凝土裂紋是涵洞工程施工中不可避免的普遍現(xiàn)象， 混凝土裂紋產(chǎn)生和發(fā)展的因素以及種類和形式也是多種多樣的。中鐵十八局集團第一工程有限公司敦格項目部在施工實踐中，綜合運用多種裂紋抑制措施，有效地把涵洞工程混凝土裂紋控制在允許的范圍內(nèi)。同時積累的這些施工經(jīng)驗僅起到拋磚引玉的作用，希望更多的設計人員和施工人員不斷地探索，提出更好更完善的抑制措施，從而減少混凝土裂紋的出現(xiàn)，不斷提高涵洞工程施工質(zhì)量，以滿足鐵路安全、穩(wěn)定、耐久的要求。

參考文獻：

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