橋梁大體積混凝土裂縫控制與防止措施

薛金鵬

摘 要：在橋梁工程質量事故中，混凝土產生裂縫的現象經常發生。特別是大體積混凝土施工過程中產生的裂縫。混凝土裂縫輕則影響外觀，嚴重可能會結構耐久性產生危害，甚至破壞整體和穩定性。大體積混凝土施工作為大型橋梁承臺不可缺少的工序之一經常會出現裂縫現象。混凝土裂縫雖然無法根除，但技術人員采取有效的控制和預防措施，會大大減少裂縫產生的可能。本文圍繞實際工程案例，對橋梁大體積混凝土裂縫的原因，大體積混凝土裂縫主要控制與防止措施展開詳細分析，為實現加固橋梁整體質量目標奠定堅實的基礎。

關鍵詞：橋梁;大體積;混凝土裂縫;控制;防止

引言：

大體積混凝土概念：混凝土結構物實體最小幾何尺寸不小于1m的大體量混凝土，或預計會因混凝土中膠凝材料水化引起的溫度變化和收縮而導致有害裂縫產生的混凝土，稱之為大體積混凝土。橋梁施工中橋墩，橋臺，承臺等經常會遇到大體積混凝土。本人在京臺公路（北京段）工程第二標段承臺施工方案，本標段橋梁橋墩承臺均為4樁承臺，外形尺寸均為5.5*5.5*2.1m，承臺總數275座，為大體積混凝土施工。施工中大體積混凝土會出現表面裂縫（僅影響外觀），深層裂縫（對結構耐久性產生危害），最后貫穿裂縫（可能破壞整體和穩定性，危害較為嚴重）。以下為本工程遇到的大體積混凝土問題和實施解決方案對大體積混凝土裂縫問題進行控制和預防。

一、分析大體積混凝土產生裂縫的原因

1.水泥水化熱影響

混凝土表面與內部溫差過大時，會產生溫度變形和應力。溫差越大，應力越大，當溫度應力超過混凝土內外約束力時，就會產生裂縫。

2.內外約束條件影響

混凝土早期溫度上升時形成壓應力，溫度下降時產生拉應力。如果拉應力超過混凝土抗拉強度，會產生裂縫。

外界氣溫變化影響

混凝土內部由絕熱、澆熱、散熱溫度疊加。當外界氣溫驟降，超過一定溫差，混凝土會產生裂縫。

混凝土收縮

混凝土表面干燥收縮快，中心干燥收縮慢。表面干縮受到中心部位混凝土約束。產生裂縫。

二、大體積混凝土裂縫主要控制預防措施

（一）優化混凝土配合比

優化混凝土配合比可以在以下幾個方面控制：

（1）水泥采用低水化熱水泥：本標段橋梁橋墩承臺均為4樁承臺，外形尺寸均為5.5*5.5*2.1m，承臺混凝土標號均為C35混凝土;橋臺下承臺尺寸為5.5*2.2*1.6m+系梁連接，混凝土標號為C30混凝土。

（2）混凝土坍落度控制在100mm-140mm。

（3）嚴格控制骨料級配和含泥量。天氣太熱時有條件可以冷水攪拌。

（4）根據需要可以適量摻緩凝、減水等外加劑。外加劑根據需要，摻加前可試拌試摻。摻加量根據試驗效果確定。可延長混凝土凝結時間。

（二）大體積混凝土的澆筑

京臺高速公路（北京段）工程第二標段本標段設計起點K2+998.013，設計終點K6+400，全長3.4km。本標段橋梁橋墩承臺均為4樁承臺，外形尺寸均為5.5*5.5*2.1m，橋臺下承臺尺寸為5.5*2.2*1.6m+系梁連接，屬于大體積混凝土施工范疇，主要是因為大體積混凝土容易出現裂縫這一特點在橋梁承臺和下承臺系梁結構中出現。對于大體積混凝土結構出現的裂縫現象而言，可以從以下幾個方面入手。

第一，在進行混凝土材料制作的過程中，必須嚴格按照相關規范標準進行，保證各種材料的配置比例能夠滿足橋梁使用安全標準的要求。當施工環境具有較高溫度時，降低混凝土在運輸過程中吸收的熱量，將混凝土原材料周圍溫度有效降低，能夠在一定程度上保證混凝土材料的質量。

第二，在對豎向結構進行混凝土澆筑的過程中需要注意，當澆筑結構的高度超過兩米時，應該利用溜槽、導管、串通等措施進行輔助。

第三，在進行混凝土澆注之前，相關工作人員應該在橋梁承臺結構中加設多個測溫點，為后續進行混凝土結構保溫保養以及降溫保養工作時提供方便。采用厚度大于3毫米的φ20mmPVC管作為測溫點，并將φ20mmPVC管底部用膠帶進行密封。結合橋梁施工項目具體情況，一般在橋梁橫向位置墩柱預埋豎筋外側50厘米左右的位置進行測溫點布置，在每處承臺對應位置分別設置一個測溫點。

第四，在進行混凝土澆筑的過程中，應該選擇分段澆筑方式，在此基礎上，結合具體位置鋼筋具有的疏密程度以及結構特點進行混凝土澆筑高度的判定。一般情況下，混凝土分層澆筑的高度約為插入式振動器發揮作用部分長度的1.25倍左右，最高高度不得超過30厘米。

第五，在施工過程中采用全面分層澆筑方法：在第一層全面澆筑完畢后再澆筑第二層，澆筑第二層時第一層還未初凝。以此類推，直至完工為止。分層每層厚度為1.5-2m。

第六，在澆筑混凝土的過程中必須保證澆筑工作連續進行，如實際情況比較特殊無法連續澆筑時，應該將間隔時間盡可能縮短，保證下層混凝土在凝結之前完成上層混凝土的澆筑。在對混凝土凝固時間間隔進行判定時，應該以混凝土具有的初凝條件以及混凝土中水泥的型號作為依據，本工程一般時間不超過兩小時。如間隔時間超過兩小時以上，應該將其歸納到裂縫范圍內進行處理。

（三）大體積混凝土的養護

大體積混凝土養護的關鍵是控制混凝土內外溫差，在滿足強度增長的同時，還要對溫度和濕度進行控制，防止溫度變形引起開裂。本工程主要采取了以下幾項措施。

第一，當混凝土澆筑工作結束之后，必須在12小時之內對混凝土表面進行覆蓋施工，并對表面進行澆水養護，直到混凝土具有的強度達到1.2MPa以上，才可在混凝土表面進行振動施工或踩踏。橋梁承臺混凝土模板具有的強度必須超過2.5MPa以上，并且保證混凝土表面以及各個棱角不會受到拆模施工的破壞時，才能將覆蓋在表面的保護膜拆除[1]。

第二，在混凝土結構的表面加設草席進行覆蓋，使混凝土表面具有一定的溫度和濕度。這樣不僅可以保證混凝土結構不會在濕度較低以及溫度較低的情況下出現干縮或冷縮的現象，而且還能使水泥的水化作用順利開展，從而使橋梁具有較高的強度性能和抗裂性能。施工單位應該派遣專業人員對混凝土表面具有的溫度進行時隨時測量，保證混凝土結構表面溫度與中心溫度之間的差異始終保持在25攝氏度左右，大氣溫度與混凝土表面溫度之間的差異始終保持在20攝氏度左右[2]。

第三，采用內部降溫法來降低混凝土內外溫差。提前在混凝土內部預埋水管，通入冷水，降低內部溫度。在混凝土剛澆筑時就開始。可以有效預防和控制開裂。

結束語：

通過上文結合京臺公路（北京段）工程第二標段承臺實際工程，圍繞橋梁大體積混凝土裂縫原因分析、控制與防止有效措施，展開的詳細分析和系統性研究，我們能夠更加明確的了解，對于橋梁大體積混凝土裂縫而言，導致這一現象產生的原因眾多，并且由于工程實際情況的不同，產生裂縫的原因也存在較大差異，因此在對橋梁大體積混凝土進行施工時，要重點對混凝土的配合比、澆筑以及后期養護給予足夠重視。從混凝土原材料要求和配合比設計， 拌合、運輸、分層澆筑、溫度控制和養護等方面，應編制科學合理的施工方案。從而使橋梁大體積混凝土出現地裂縫程度控制在一定范圍內。最終，為我國城市化發展水平的提高以及橋梁施工能力的提升提供積極幫助。

參考文獻：

[1]王鐵夢.工程結構裂縫控制[M].北京：中國建筑工業出版社，2019（06）：141-143.

[2]龔召熊.水工混凝土的溫控與防裂[M].北京：中國水利水電出版社，2019（13）：75-77.

[3]張.橋梁大體積混凝土溫度控制與防裂[J].長安大學學報（自然科學版），2019（3）：40-41.