道路橋梁施工大體積混凝土裂縫成因及防治對策

趙亨利 中鐵第四勘察設計院集團有限公司

近年來，我國大力建設地下道路橋梁工程，提升交通通行速度，減緩交通擁堵。隨著地下工程建設迅猛發(fā)展，我國的道路橋梁工程總里程已占據(jù)全球第一，并能成功克服各類復雜地形地質(zhì)條件的束縛，道路橋梁工程在全國范圍內(nèi)得到了廣泛的建設運用。然而，在道路橋梁大量建設與使用的同時，各類工程問題及難題的出現(xiàn)在所難免。道路橋梁普遍存在滲漏水、開裂和圍巖破損等損壞現(xiàn)象。其中，道路橋梁裂縫病害是影響道路橋梁工程安全的關鍵。

一、道路橋梁裂縫類型

第一，結(jié)構性裂縫。結(jié)構性的裂縫主要是由于載荷產(chǎn)生的。產(chǎn)生這種結(jié)構性的裂縫，代表道路橋梁內(nèi)部鋼筋和混凝土結(jié)構已經(jīng)嚴重被破壞，該種裂縫類型具有突發(fā)性特征。第二，非結(jié)構性裂縫。非結(jié)構性的裂縫在初期一般比較小或者比較隱蔽，非常容易被人們忽視，認為不會對道路橋梁的整體強度產(chǎn)生影響，但是在外部作用力的不斷影響下，最終會變成比較嚴重的安全隱患。

二、道路橋梁施工大體積混凝土裂縫成因分析

（一）水泥水化熱的影響

混凝土導熱系數(shù)從材質(zhì)上來說比較低，熱量的產(chǎn)生是因為水泥固化時的水化作用，大體積混凝土截面厚度大，水化產(chǎn)生的熱量聚集在混凝土內(nèi)部導致熱量聚集引起急劇溫升，造成內(nèi)外溫差不斷擴大，水泥水化熱引起的絕熱溫升與單位體積內(nèi)的水泥用量與水泥品種有關，并隨混凝土的齡期按指數(shù)關系增長，一般10天左右達到最終絕熱溫升。混凝土早期強度與彈性模量均較低，對于絕熱溫升引起的變形約束不大，溫度應力也較小。

（二）溫度裂縫

從大體積混凝土溫縮裂縫成因角度分析，溫縮裂縫是內(nèi)外因綜合作用的結(jié)果，由于大量水化熱短時間內(nèi)無法散失，在結(jié)構物內(nèi)外形成較大的溫度梯度場，進而形成較大的溫度應力差，一旦溫度應力超過材料的抗拉極限，在高溫環(huán)境下溫度應力逐級增長，但材料容許抗拉強度初期變化速率較快，后期變化逐步趨于緩和。在低溫環(huán)境下，溫度應力和材料容許抗拉強度變化趨勢基本一致，均表現(xiàn)出先降低后上升的趨勢，且在上升階段增長速率逐步降低。

三、道路橋梁施工大體積混凝土裂縫控制措施

（一）在進行混凝土配合比時要科學合理

材料配合比合理性對房屋道路橋梁工程混凝土施工的和易性有直接的作用，能滿足混凝土規(guī)范要求和施工需要。混凝土坍落度的控制需要從澆筑部位、施工工藝、現(xiàn)場條件、技術操作特征等進行綜合考慮，注重混凝土配合比的科學性和合理性，選用偏粗的中砂，盡量少用硅灰和高細度礦渣，一方面要精密控制原材料砂、石的質(zhì)量，級配的添加劑可以根據(jù)施工工藝、現(xiàn)場環(huán)境條件選擇不同性能的材料，如選用高效減水劑降低水的使用量，泵送混凝土添加引氣劑，冬季施工添加早強劑，夏季考慮到稠度變化摻入緩凝劑，地下室結(jié)構添加防水劑等，有效改善混凝土流動變化性能、凝結(jié)時間、耐久性，保證道路橋梁結(jié)構符合強度要求時控制水泥使用量，減少混凝土裂縫出現(xiàn)的可能性。

（二）摻入外加劑

大體積混凝土中可摻入緩凝減水劑、膨脹劑、減縮劑等外加劑。在混凝土溫度裂縫的控制過程中應選擇緩凝減水劑，這樣可以隨其凝結(jié)時間和硬化性能進行調(diào)節(jié)。現(xiàn)在廣泛使用的聚羧酸高性能減水劑同時兼具緩凝、高減水功能，與水泥適應性強，不僅能大大改善混凝土和易性，且能減少混凝土干燥收縮。膨脹劑具有補償收縮、抑制混凝土早期收縮開裂的功能，摻入適量的膨脹劑可以降低混凝土開裂風險，還能提高混凝土抗?jié)B性，但摻入膨脹劑后的混凝土一定要做好保濕養(yǎng)護，最好是蓄水養(yǎng)護。

（三）提升澆筑施工質(zhì)量

首先，在澆筑之前，需要按照工程的實際目的和要求，對大體積混凝土澆筑現(xiàn)場的基本情況進行考慮，制定出科學合理的施工方案，以此保證澆筑的起點、澆筑的厚度都能夠符合相關要求，為后續(xù)工程順利開展提供基礎支持。其次，在混凝土正式入模之前，為了保證能夠提升澆筑施工的實際效果，需要完善相關的測量工作，保證溫度處于合理的范圍內(nèi)，塌落度可以滿足實際要求，含氣量在合格的范圍內(nèi)，綜合性能比較良好。只有這些指標全部合格，才能夠開展實際施工。

（四）注重混凝土后期養(yǎng)護措施

澆筑混凝土完后要及早對其表面實施收光，要求比較高的表面可實施多次。養(yǎng)護的材料可根據(jù)不同環(huán)境選擇塑料薄膜、養(yǎng)護劑、濕麻布、濕草簾、鋸木屑等進行覆蓋或噴灑。養(yǎng)護的時間可參照不同季節(jié)進行選擇實施，要注意早期養(yǎng)護工作，夏季氣溫高，養(yǎng)護時間在澆筑完成后24h實施，在高溫、干燥氣候下及早噴水養(yǎng)護，冬季則要48h后實施養(yǎng)護，合理的時間養(yǎng)護能較好地避免表面發(fā)生起皮問題的出現(xiàn)。不同的水泥養(yǎng)護時間均不相同，如普通硅酸鹽水泥，礦渣水泥砂漿的養(yǎng)護分別為7d和14d，時間必須控制在規(guī)范要求范圍內(nèi)。

四、結(jié)語

綜上所述，隨著科學技術的不斷發(fā)展以及施工工藝的改進，在現(xiàn)代工程建設過程中大體積混凝土被廣泛地應用到施工中，且用于關鍵的結(jié)構部位，而施工質(zhì)量對工程的安全和使用功能有著直接地影響。對此，施工企業(yè)還需要關注各種因素對大體積混凝土造成的影響，從材料質(zhì)量、澆筑施工、后期養(yǎng)護多方面保證大體積混凝土質(zhì)量安全。