對橋梁施工大體積混凝土裂縫成因與防治研究

（五九五建設有限公司，福建 泉州 362000）

大體積混凝土是橋梁工程建設中非常重要組成部分，對工程質量起到直接影響，為確保橋梁施工質量，應嚴格按照要求進行施工，積極完善方案設計，確保建筑材料的質量水平。但就目前來看，大體積混凝土施工質量無法得到有效保障，會出現結構設計不合理等問題，極易產生裂縫，不僅會對建筑工程外形帶來不利，還會嚴重影響橋梁工程質量，因此采取有效的改進措施顯得至關重要。

1 橋梁施工大體積混凝土的概述

1.1 橋梁施工大體積混凝土的簡介

大體積混凝土的實體的最小尺寸通常會在一米或一米以上，與其他混凝土相比體積較大。大體積混凝土的表面系數比較小，而其中的水泥水化釋放的熱量較為集中，所以導致其內部溫度升高的速度很快。因此當外界溫度較低時，會使內外溫差很大，從而導致溫度裂縫的產生，會在一定程度上對橋梁的工程結構的正常使用產生負面影響。要想施工的質量得到強有力的保障就必須對大體積混凝土進行全面分析。

1.2 橋梁施工大體積混凝土的特點

橋梁施工大體積混凝土有結構極為厚實、混凝土的量較大且工程施工的條件非常復雜等特點，因此對橋梁施工的技術要求極高。另外水泥水化熱一般溫度會在20 度以上，極易導致大體積混凝土出現結構變形的現象，在很大程度上會影響橋梁工程的質量及使用壽命。大體積混凝土的最小斷面的尺寸在一米以上，所以必須采用有效的技術措施將內外的溫度差值降低，從而合理解決溫度應力產生的裂縫問題。

2 橋梁施工大體積混凝土裂縫的類型

2.1 溫度裂縫

溫度裂縫是因為溫度的改變而導致大體積混凝土出現收縮或膨脹而產生的裂縫。特別是在施工環節出現裂縫的幾率相對較高。按照裂縫深度由深到淺的順序可劃分為貫穿裂縫、深層裂縫以及表面裂縫三種。大體積混凝土的表面裂縫可以在外界氣溫等條件下發展成深層裂縫，再進一步發展最終成為貫穿裂縫。貫穿裂縫的危害程度最大，它切斷了大混凝土的結構斷面，還對整個橋梁的穩定性造成負面影響。

圖一 溫度裂縫示意圖 a:表面裂縫b:貫穿裂縫c:深層裂縫

2.2 微裂縫

出現的裂縫在施工環境的最大允許值內并不會影響結構的安全，正常情況下，室內最大允許值在0.3mm，露天環境下最大允許值在0.2mm。微裂縫的類型有水泥粘接區域出現的粘著裂縫、集料間出現的水泥石裂縫以及集料自身的裂縫三種。微裂縫分布凌亂，且只沿著截面。因此，大體積混凝土雖然存在微裂縫但還能承受拉力。但在受力較大的薄弱環節，微裂縫還是會對大體積混凝土的強度和剛度有一定程度的不利影響。

3 橋梁施工大體積混凝土裂縫的形成原因

在橋梁工程中加強對大體積混凝土裂縫的防治是建筑施工單位重點關注的問題，為了防治裂縫的產生，建筑企業應采取有效的措施。就目前來看，橋梁施工大體積混凝土裂縫的形成是由材料自身等原因造成的，以下是對其原因進行全面詳細地分析。

3.1 材料自身造成的大體積混凝土裂縫

橋梁施工大體積混凝土需要利用水泥的黏性進行穩固，而水泥在凝固的過程中會產生變形。所以，大體積混凝土會因為水泥量增加極有可能產生嚴重變形。這與水泥的特性以及大體積混凝土的強度有非常直接的關系，也是結構中最為薄弱的地方。骨料的接觸點有氣孔會使結構變疏松，尤其是細骨料出現的收縮現象最為明顯。在外力作用下，骨料和水泥石的變形出現收縮程度不相同的情況，兩者間的連接點極為薄弱會降低大體積混凝土的性能。另外水泥和水的配比也是引起裂縫產生的重要原因，水泥的類型不同及用量不同都會使拌制的大體積混凝土的強度以及收縮值出現差異。通常采用礦渣硅酸鹽水泥制成的混凝土的收縮值較大。水的用量和性質也會影響大體積混凝土的收縮值及強度。如：大體積混凝土的收縮值會隨著水量增多而提高。此外，水泥在水化時會產生熱量，而由于上述所說的大體積混凝的土的特點會使熱量在內部聚集且極難散及時發出去，從而使內外形成較大的溫差。

圖二 不同水泥用量混凝土溫升曲線

3.2 外界環境造成的大體積混凝土裂縫

在橋梁大體積混凝土施工過程中，外部氣溫的改變會使澆筑溫度產生變化。尤其是在氣溫在短時間內降到很低時，溫度應力會因內外溫差增加而隨之增大，進而引起變形導致裂縫產生。在夏季氣溫較高時會使大體積混凝土的內部溫度不能良好散發，從而對施工質量產生影響。另外在養護階段若是外界太過干燥，濕度過低，會使大體積混凝土內的水分加速蒸發、水泥水化不完全，從而導致收縮增大出現裂縫，這會嚴重影響混凝土的抗滲能力。

3.3 結構設計問題造成的大體積混凝土裂縫

結構設計產生的裂縫往往可以通過有關的科學計算得出。其運算流程是先計算大體積混凝土結構的受力體系，再與內力計算的結果充分結合就可以對正常情況下的計算模型以外的受力進行判斷。在進行大體積混凝土結構設計時會出現與實際現場荷載狀態有一定的差異。例如外界溫度過高時，差異更為明顯，這會使橋梁轉角位置混凝土收縮變形，進而產生裂縫。在這樣的情況下，大體積混凝土的橋面也會出現一定程度的收縮變形，出現裂縫，導致拉應力以及溫度應力的產生。當橋梁明顯高于板厚時，由于梁比較高所受的溫度影響較低，所以梁和板間變形程度上會出現明顯的區別，導致板內出現拉應力，裂縫就會產生。另外，由于兩者的表面積不同，板混凝土的干縮速度較快，變形快慢也會不同，會出現不同程度的裂縫。

4 橋梁施工大體積混凝土裂縫防治對策

為了防治混凝土裂縫的產生，在對大體積混凝土裂縫產生原因進行全面分析的基礎上，應采取科學有效的防治對策，如加強對原材料的控制、加強對溫度的控制以及優化結構設計。詳情如下：

4.1 加強對原材料的控制

水泥水化熱是產生溫度應力的主要因素之一，所以加強對原材料的控制非常關鍵。首先，建筑企業應對原材料的質量水平加以重視，加強對施工材料質量提前驗收與檢測，一旦發現不合格材料不可用于現場施工，應確保所采用的水泥、外加劑、水、粗細集料等原材料符合施工要求，從而為保障混凝土施工效果奠定重要基礎。其次建筑企業還應優先選用低熱化及凝結時間長的水泥，如熱硅酸鹽水泥、低熱礦渣硅酸鹽水泥等。在配制粗骨料時最好是采用連續級配的方式，細骨料采用中砂為佳。在保證混凝土的強度及坍落度要求的同時還需提高摻合料和骨料的含量，來降低水泥的使用量。

此外，為了減少裂縫的出現，建筑企業還應提高混合料配合比設計水平，滿足實際施工需求。還應該盡量降低砂率、水膠比、坍落度等，將粉煤灰適當摻入，預防裂縫的產生。在施工前結合實際荷載承受力要求進行反復實驗來確定最佳摻量。

4.2 加強對溫度的控制

在建筑工程施工早期凝結硬化階段，極易受外界氣溫的影響出現溫度變化問題，這也是裂縫發生的主要因素。與此同時還會受到自身的影響。做好降溫保濕工作主要從以下三方面入手：一是降低澆筑溫度，最主要的就是使混凝土的出機溫度降低，從而使大體積混凝土的總升溫值及結構的內外溫度差降低。其中最為直接有效的方法是降低原材料的溫度。在高溫的夏季，建筑企業應該要求商品砼供應商在砂、石堆場搭建遮陽裝置，從而避免太陽曝曬，必要時還需要進行淋水沖洗的降溫措施。混凝土澆筑施工作業最好是在夜間進行。在冬季時盡量不在氣溫低時進行澆筑，以降低結構內外溫度差異。二是施工時使用分段分層澆筑方式，每層控制在30cm 的厚度之內且進行密實振搗，從而使水化熱的散熱速度加快，防止產生裂縫。另外進行二次振搗還能使混凝土的密實度以及兩層混凝土間的粘合度增加，從而使其抗裂能力大幅度提高。需要注意的是大體積混凝土的表面以及中心溫度應該在25℃以上，所以在澆筑成型拆模后還需要采取必要的保溫措施，如利用碘鎢燈、定時噴水或蓄存熱水的方法，使混凝土的表面以及外部附近的溫度提高。還可以進預埋管道而灌入冷熱水來實現對結構內部溫度的控制。三是做好保濕措施，主要是在混凝土剛澆筑完成的凝固硬化的階段。這個時期的水化速度比較快，因此需要進行噴灑水霧等措施，使環境變潮濕。及時的保濕養護可使混凝土的水分蒸發速度減緩，水泥充分水化。水泥水化會生成堵塞混凝土內的微小孔隙，從而使抗滲性得到有效提高。四是做好測溫檢查工作，盡量實現對大體積混凝土內部的溫度變化及時掌握。在布置測溫點時要能充分體現大體積混凝土的真實狀況，設在其底部、表面以及底部位置，且測點要有2.5m到5m 的間距。當溫度上升的時期測量要隔2h 到4h，下降時可隔8h，與此同時還需要測量外界溫度。做好相應的記錄，根據記錄情況采取相應的措施。此外，為了避免裂縫產生，在攪拌作業中應對時間合理分配，在澆筑過程中應合理控制溫度，在澆筑工作完成后的48h 內應對溫度情況進行定期檢查，確保結構溫度的合理性。

4.3 優化結構設計

在對大體積混凝土變形產生裂縫進行計算時，要充分結合剛度、應力以及強度的影響，仔細勘察施工地區的實際情況。大體積混凝土的橋梁面的轉角處應鋪設適量的鋼筋，這種情況下，鋼筋在不同方向產生合力不僅能在一定程度上約束大體積混凝土的變形，還能使其內應力得削弱，以此來避免產生斜側縫。科學地分析對立面以及平面，力求設置的鋼筋分布合理，以預防大體積混凝土的截面出現突變而引起的拉應力。此外，大體積混凝土間的分縫間距還與約束力有著密切關聯，可以利用變形縫橋梁切割成多個較小的變形單位，這能使約束力減少。通過這些舉措不僅可避免應力集中的發生，還可增強大體積混凝土抗拉強度，確保施工效果更理想。

5 結束語

綜上，對大體積混凝裂縫形成的原因及相應的對策分別進行了詳細分析，裂縫防治作為大體積混凝土施工的重要內容，會對建筑物整體質量造成直接影響。因此，建筑企業應對其加以重視，根據實際情況來落實相關防治對策。與此同時還需加強施工人員培訓管理，提高其綜合素質及專業水平，為大體積混凝土施工質量提供有力保障，確保橋梁結構的穩定性，使其更好地滿足車輛通行的需求，進而為我國建筑事業的發展奠定重要基礎。