橋梁承臺大體積砼的防裂舉措探討

劉和彪

摘 要 大體積砼因其結構強度高、抗震性能好、作業周期短等顯著優勢而在橋梁工程中得以廣泛應用，然而，其工藝復雜、技術要求高，一旦施工工藝把控不到位便易致使生成表面裂縫或貫穿裂縫，進而影響橋梁的建設質量及結構穩定性。對此，本文首先剖析了橋梁承臺大體積砼的裂縫成因，然后細致探討了橋梁承臺大體積砼的防裂舉措，以供參考。

關鍵詞 橋梁承臺;大體積砼;裂縫成因;防裂舉措

1橋梁承臺大體積砼的裂縫成因

1.1 水化熱影響

砼澆筑后凝結的過程中，因水泥的水化反應會使大量熱量在內部集聚，對于幾何尺寸大、表面系數小的大體積砼而言，內部熱量急速上升，并與砼外部形成較大溫差，溫差逐漸變大并形成溫度應力，一旦超出砼的極限抗拉能力，則會致使裂縫生成。通常，大體積砼澆筑后的3～5d內部溫度會升至峰值，并緩慢降至正常，因此，初期的合理養護，是預防裂縫生成的關鍵。

1.2 外界氣溫影響

大體積砼施工時，因水泥水化反應使得大體積砼內部溫度急劇上升甚至高達70～80℃，而砼外部即便是采取一定的保溫也無法達到上述溫度，并且，如若施工時外界氣溫驟降，而砼內部散熱又不及時，極易因較大的內外溫差而形成溫度應力，從而引發大體積砼裂縫。

1.3 砼收縮不均

砼水化熱會消耗約20%的拌和用水，而其余約80%的用水將會隨之蒸發。在此過程中，必然會因為水分的大量流失而導致砼出現干燥收縮的現象。正是由于大體積砼內部水分流失較慢，而砼表面水分流失過快，致使大體積砼表面與內部形成較大的收縮梯度，一旦超過砼抗裂能力就會形成裂縫。

1.4 養護不到位

大體積砼受外界環境的影響也會在一定程度上形成開裂，因此，養護不到位也會造成砼出現裂縫。通常，我國對大體積砼養護溫度要求在18～22℃，濕度至少為95%。然而，當前多數施工隊伍對砼養護不到位，或是不滿足砼灑水養護的條件，致使砼出現干縮裂縫[1]。

2橋梁承臺大體積砼的防裂舉措

2.1 優選砼原材

（1）水泥。大量研究及實踐發現，大體積砼裂縫主要是由于水泥水化熱所致，且水泥用量的多少與水化熱高低息息相關，因此，橋梁大體積砼多選擇低熱或中熱水泥，通常選擇礦渣硅酸鹽水泥或火山灰水泥;同時，在確保砼強度及坍落度的前提下，摻入適量粉煤灰以有效改善砼的泵送性能，提高大體積砼的抗滲性、耐久性，并能代替部分水泥減少水泥的摻加量，從而有效降低水泥水化熱而導致的內部溫升過快。

（2）骨料。骨料在大體積砼中的占比約為80%～83%，對此，須合理選擇及改善骨料級配，通常優先選擇熱膨脹系數低、較低彈模以及級配良好的骨料，以有效控制因內外溫差而導致的砼變形，從而有效降低砼收縮、徐變量引發的裂縫問題。另外，大體積砼用砂除了需要滿足骨料配比的規范要求外，應優先選擇中、粗砂，并控制施工用砂中石粉含量以15%～18%為宜，含泥量不得超過1%，從而有效提升砼的抗裂性及耐久性。

（3）外加劑。通過加入適量減水劑、引氣劑、緩凝劑等外加劑，以有效提高大體積砼的早期強度、延長砼的初凝時間、提升砼的可泵性、增強砼的流動性等使用性能，從而使大體積砼具有良好的早期強度、抗裂性以及耐久性，并能有效降低砼的收縮而造成的裂縫。

2.2 優化砼配比

在進行砼配合比的設計時，應在確保砼具有良好工作性能的前提下，堅持“三低、二摻、一高”的配比設計原則，即：“低砂率、低水灰比、低坍落度，摻加高效減水劑、摻加高性能引氣劑，高粉煤灰摻率”，盡量減少大體積砼單位體積的水泥用量，進而生產具有較高強度、較高韌性、中等彈模、低發熱量以及高極拉值的抗裂砼。另外，在砼強度及坍落度滿足設計的基本要求，且能夠滿足大體積砼拌和、運輸、澆筑、振搗等作業要求的前提下，適當增加骨料及摻和料配比，并減少單位體積的水泥配比，若條件許可還可優選收縮性小或低熱微膨脹水泥，從而抵消內部水化熱的溫度應力。

2.3 合理控制內外溫差

（1）合理調控砼入模溫度。橋梁承臺大體積砼澆筑時，為最大限度地規避因內外溫差應力而致使的砼裂縫，必須嚴格把控澆筑砼時的入模溫度。通常，在正常氣溫條件下實施澆筑作業，砼澆筑時的入模溫度應≯15℃;若于氣溫較高的夏季實施澆筑作業，則砼澆筑時的入模溫度應≯25℃;若于氣溫較低的冬季實施澆筑作業，則砼澆筑時的入模溫度應≮10℃。而砼入模時的溫度大小，與運輸工具、攪拌時間、運輸距離以及外界環境等都有著直接的關系。對此，攪拌前用冷水對集料進行“淋浴”，降低集料入機溫度，從而使砼出機溫度得以降低;同時，應盡量使用自拌砼，且攪拌站距離澆筑承臺應<800m，從而減少運輸過程中的升溫現象，并減少砼罐車的運輸量縮小等待入模時間，降低入模時的溫度[2]。

（2）減少外界環境溫度影響。首先，如若在外界氣溫較高的情況下作業，則需要用帆布覆蓋避免陽光直射而導致的砂石溫度過高，或于澆筑前用冷水降溫以及采用冰水拌和等措施降低砼初始溫度。如若在外界氣溫較低的情況下作業，則應確保一定的澆筑溫度以避免出現砼早期凍裂的問題。其次，對于澆筑后的大體積砼應通過相應保溫養護，使散熱時間得以有效延長，從而充分發揮砼的潛力和材料的松弛特性。使砼內外溫差的拉應力小于砼抗拉強度，以避免貫穿裂縫的生成。

（3）設置內部冷卻水循環系統。橋梁承臺砼內外溫差的控制原則為“內部降溫、外部保溫”，即內部設置冷卻水循環系統，通過循環的冷卻水控制內部升溫，使內部熱量加快散發，并以內部冷卻水循環系統的循環水作為外部保溫用水進行外部保溫保濕養護，從而有效降低砼的內外溫差。其次，為及時準確測量砼內部溫度，應事先預埋測溫裝置，加強溫度測量的頻率并做好相應的溫度記錄，以便及時了解內部溫度的變化，并根據測量所得的溫度數據指導后期的養護作業。通常，砼內外溫差控制應不得>25℃，一旦超出最大溫差允許值，則需要采取一定的外部保溫或內部降溫以減少內外溫度差。另外，砼實施澆筑作業時，便開始通入冷卻水循環，從而降低水泥水化熱的峰值，并及時帶走內部產生的熱量，減少砼內外溫度差。冷卻水循環系統須持續通水循環20d左右，在測得內部降溫>2.0℃/d時，則可停止通水，并于通水結束后利用一定標號的水泥漿壓漿封堵。

2.4 緊抓砼施工管控

首先，若砼自由傾落高度>2m，應采取串筒或溜槽的形式下落，以有效避免砼拌合物的離析現象。同時，采取分層澆筑的形式實施砼澆筑作業，通常須結合工程實際長度、寬度以及厚度采取全面分層、分段分層或斜面分層三種分層方式，澆筑時應嚴把澆筑速度，一次澆筑砼量不宜過厚、過高，從而確保砼內部溫度均勻上升。其次，每完成一層澆筑應及時振搗，振搗時宜采取二次振搗法，并堅持“快插慢拔、垂直插入，均勻振搗、防止漏振”的原則，振搗時應確保振搗棒至少插入下層砼50～100mm的深度，從而有效確保分層砼的良好黏結;振搗作業時，作業人員應嚴把振搗時間、插入深度以及振搗棒的移動距離，避免因插入深度及力度把握不當而損壞模板及預埋測溫元件等。同時，對于大體積砼邊緣及模板四周角落位置，應由人工振搗代替振搗棒作業，從而避免因漏振、欠振等而導致的振搗強度及密實度不達標等不良現象。

2.5 妥善砼養護

合理養護是防止橋梁承臺大體積砼生成裂縫的關鍵，是確保砼質量的重要舉措。對此，在完成澆筑后，砼外部應及時灑水覆蓋、內部通水養護。若夏季外部氣溫較高，則可覆蓋一層塑料薄膜予以保濕，避免水分過快流失;若冬季外部氣溫較低，則須以薄膜+土工棉氈的方式予以保溫保濕養護，防止外部溫度驟降而造成較大的內外溫差。同時，加強大體積混凝土內部及外部溫度的測量頻率，以便及時掌握混凝土的內外溫度，一旦監測溫差>20℃，應及時預警并加大內外溫度的監測頻率，若溫差達到23℃則須立即采取措施，如增加保溫并加大內部冷卻水循環，從而有效減少因溫度應力而導致的混凝土裂縫[3]。

3結束語

橋梁承臺大體積砼幾何尺寸大、表面系數小，砼水化熱在內部集聚難以及時散發，因而極易因砼內部溫度過高而造成較大的內外溫差，從而生成溫度裂縫，影響橋梁的整體結構性能。對此，須細致剖析大體積砼的裂縫成因，并針對性的采取妥當舉措有效應對，如優選砼原材、優化砼配比、合理控制內外溫差、緊抓砼施工管控、妥善砼養護等，進而有效規避砼裂縫的生成。

參考文獻

[1] 謝自暢，曾甲華.基于溫控應力的橋梁承臺大體積混凝土裂縫控制分析[J].城市建筑，2016，（33）：255，312.

[2] 仲浩然，王書棟.橋梁工程大體積混凝土的裂縫問題研究[J].中國房地產業，2016，（22）：251.

[3] 萬航齊.橋梁工程承臺施工大體積混凝土施工技術與裂縫控制[J].綠色環保建材，2017，（12）：99.