橋梁承臺大體積混凝土施工的防裂技術探討

周 明

（南京浩蘭建筑發展有限公司， 江蘇 南京 211121）

在橋梁的施工過程中，承臺是一種連接橋梁柱基與橋墩的重要結構，它的作用是將上部荷載均勻的傳遞到下部柱基中。對于大跨徑的橋梁施工而言，橋梁整體的荷載會很高，因此需要更大尺寸的橋梁承臺，結構最短邊也一般在1m～3m，混凝土澆筑后水化熱引起的混凝土內部最高溫度與外界氣溫之差，由于內外溫差大，極易產生溫度裂縫。橋梁承臺的開裂會嚴重影響橋梁的整體質量以及耐久性能，大多數的橋梁承臺都處于水下的環境，若承臺出現了裂縫會導致在水下承臺更容易被侵蝕，因此需要確保承臺不能開裂。

1 橋梁承臺大體積混凝土開裂機理以及原因分析

1.1 橋梁承臺大體積混凝土開裂機理

大體積混凝土與常規的混凝土是存在不同之處的，具體表現在厚度、長度、寬度三者的比值不同。這樣導致大體積混凝土的相對厚度比較小，在進行混凝土澆筑時會產生大量的水化熱，大體積混凝土的表面散熱很快，但是其內部散熱較慢，這樣在澆筑之后會導致混凝土的內外存在溫差，這樣產生的溫度應力會導致混凝土開裂。

1.2 導致橋梁承臺出現開裂的原因

根據混凝土開裂的機理分析，知道了影響混凝土開裂的主因是混凝土水化熱、環境溫度出現了變化以及混凝土自身存在收縮性能等。對于這些原因分別進行總結。混凝土水化熱是產生混凝土出現內外溫差的根本原因，如果水泥的放熱較慢，那么在施工期間根本等不及熱量散失，這樣會導致在持續的長時間散熱中內部溫度越來越高，更容易使得混凝土出現裂縫，如圖1。

圖1 橋梁承臺開裂圖

2 大體積橋梁承臺防裂技術

針對于大體積混凝土橋梁承臺出現裂縫的現狀以及進行實際原因分析之后提出了以下幾點防裂技術。

2.1 混凝土的原材料進行控制

水化熱是導致混凝土開裂的主因，因此對于混凝土原材料可以優化混凝土的水泥種類、材料配比、礦物含量等來降低水化作用的效果。對于水泥種類的選擇是為了使得混凝土具有較低的開裂敏感性并具備更大的強度，使得后期出現裂縫的概率大大降低，可以優先考慮使用礦渣水泥、粉煤灰水泥等低水化熱水泥。通過在混凝土中摻入粉煤灰、硅灰、高爐礦渣等摻合料可以有效的降低水化作用，并使得混凝土的強度得到進一步的提升。同時通過優化混凝土不同材料的配比也會使得開裂風險得到降低，并改善抗裂性能，大幅提升大體積混凝土的結構性能。

2.2 落實施工過程中的防護措施

在施工過程中，控制混凝土表面的溫度、濕度，降低在澆筑過程中的溫度，同時避免環境溫差過大等手段都可以有效的防止混凝土的開裂。在進行混凝土澆筑前可以先對原材料進行冷卻處理，通過人工控制混凝土的澆筑溫度，可以降低溫度峰值以及溫度差值。例如可以在大體積的混凝土中植入一些冷水管，通過循環冷水的方式快速給混凝土內部降溫，同時在混凝土施工的表面通過覆蓋薄膜來保證內外溫度不出現較大的溫差。

2.3 加強混凝土的養護管理

混凝土早期開裂的原因是因為混凝土表面暴露于環境之中，當表面與環境存在一定的溫差時會因為水分蒸發導致混凝土出現干縮現象，由于剛施工的混凝土表面對溫度的變化很敏感，因此特別需要注意溫度的劇烈的變化。通過合理的控制脫模時間，等混凝土基本凝固之后進行脫模將會有效的防止開裂。當外界環境溫度很低時，可以采取對混凝土表面絕熱保溫措施，避免因為巨大的溫差出現開裂現象，可以采取表面灑水養護或者使用密封劑，在夏天施工時需要注意給混凝土表面多灑水，保證混凝土表面的濕度。

3 實際工程分析

現以某跨江公路大橋的橋梁承臺進行具體分析，其設計方案如圖2。該橋梁的承臺構造是圓形結構，高度為 5m，承臺底標高-5.4m、常水位 1.1m、承臺尺寸10*10*3m、橋墩為Y型、立柱高度11m。橋梁承臺始終處于深水區，若橋梁承臺出現了裂縫將會對橋梁的整體質量以及耐久度產生非常大的影響。為了有效的防止橋梁承臺出現開裂，在施工過程中采取了一系列的有效措施。

圖2 橋梁承臺設計圖

首先是對混凝土的材料配比進行了一定的優化，這樣使得在澆筑過程中水化反應的影響降低。其次由于工程量較大，因此使用了分層澆筑，同時分層澆筑解決了混凝土出現內外溫差過大的問題，在澆筑的過程中還植入了一些管道冷卻設備，通過注入冷水循環給混凝土的內部降溫，有效的使得混凝土內部熱量降低。

還通過預留變形縫在大體積的混凝土上，人為的將混凝土進行劃分成多個區域，等到混凝土表面的溫度降低到一定程度之后在通過現澆接縫使得整體連接起來。最后還采用了冷凝混凝土骨料。采用冷卻骨料的方法將骨料中摻入冰塊，使得澆筑過程中水化放熱能夠得到控制。通過上述的一系列手段最終取得了很好的效果，在施工完成之后橋梁承臺沒有出現任何裂縫，說明這些防裂措施在實際中可以取得很好的效果。

由于混凝土的水化熱是混凝土自身的屬性，會根據混凝土的種類、材料配比以及礦物組成等相關，因此可以根據大體積混凝土的厚度和面積選用合適的混凝土。針對于外部環境溫度的變化，由于在混凝土澆筑過程中水化放熱溫度可以達到70℃以上，外部的環境溫度根本達不到這種溫度，因此在實際的施工過程中必然會存在外部環境與混凝土內部的溫差，環境溫度出現了劇烈的變化，則會使得出現開裂的風險大大增加，因此要盡量控制環境溫度，避免驟然降低。其次針對混凝土的收縮特性進行分析，混凝土本身就具有干縮的性能，特別是在混凝土表面與外部環境出現多次的熱量的相互傳遞時更會導致混凝土的水分被迅速蒸發，這樣表面會受到干縮效應的影響，直接導致混凝土表面的開裂。在這個跨江公路大橋橋梁承臺設計過程中，對混凝土的原材料進行控制，采用科學合理的養護方式，避免環境溫差，大橋的橋梁承臺并沒有發生開裂的現象。

4 結束語

在大跨徑的橋梁施工過程中，需要使用更大的橋梁承臺，但是在大體積的混凝土的施工過程中極容易出現開裂的情況。出現這些問題主要是混凝土中的水泥發生了水化反應，并且由于外界環境的溫度與大體積混凝土之間出現溫差導致混凝土出現收縮而開裂。本文從混凝土開裂的機理出發，分析大體積混凝土開裂的原因，并針對這些原因提出了幾項防裂控制技術，給橋梁承臺施工以及如何保證橋梁施工質量提供一些參考。