公路橋梁大體積混凝土常見裂縫及其控制工藝

吳興榮

（云南交投公路建設第二工程有限公司，云南 昆明 650000）

0 引言

在公路橋梁建設中，大體積混凝土施工十分常見并占據著重要地位。大體積混凝土具有顯著的“大體積”特點，表面系數較小，水化熱難以迅速釋放，使混凝土構件出現內外溫差過大的情況，從而使大體積混凝土出現裂縫。此外，大體積混凝土可出現干縮裂縫、沉降裂縫等多種形式的裂縫，導致公路橋梁的施工質量以及應用效果受到嚴重影響，對行車安全留下隱患，由此可見，對公路橋梁大體積混凝土常見裂縫及其控制工藝進行分析研究具有重要意義。

1 公路橋梁大體積混凝土常見裂縫類型和成因

1.1 溫度裂縫

在公路橋梁大體積混凝土施工過程中，外界溫度必然持續處于改變的狀態當中，也就導致混凝土內外部的溫差持續變化，一旦溫差較大，或是外部環境濕度大幅度降低，則導致混凝土收縮速度增加，引起溫度裂縫。

1.2 干縮裂縫

在大體積混凝土逐漸硬化的過程中，如果外部環境濕度較小，其中水分的流失速度則會進一步加快，導致大體積混凝土自身出現較大的形變情況，而與此同時，其內部的濕度以及形變幅度均相對較小，就會引起大體積混凝土自身產生由外部向內部的干縮變形，而內部因素能夠導致外部的干縮變形受到限制，從而出現干縮裂縫。

1.3 沉陷裂縫

在公路橋梁大體積混凝土之中，沉陷裂縫出現的可能性相對較大，原因在于公路橋梁的基礎結構部位存在土質不均勻情況，如果基坑長時間處于被水浸泡的狀態當中，或是處于軟土地基位置，就會導致沉陷裂縫出現，特別是對于北方地區來說，在冬季寒冷環境中開展公路橋梁大體積混凝土的施工工作，難免涉及到凍土施工，而在天氣逐漸轉暖、凍土發生消融之后，則會出現沉陷裂縫[1]。

2 公路橋梁大體積混凝土裂縫施工控制工藝

2.1 應用水化熱低的水泥

選擇水泥材料時，應盡量選擇水化熱較低且凝結時間相對較長的種類，最好可以將大壩水泥、礦渣硅酸鹽水泥、硅酸鹽水泥以及粉煤灰硅酸鹽水泥等作為主要原材料。但若水泥的水化熱較低，其中的吸水性也就更大，進而會導致澆筑層表面出現更加顯著的析水情況，導致施工速度受到影響，施工質量也在一定程度上受到影響。因為水被析出之后，能夠在澆筑層的表面進行聚集，導致混凝土中的水灰比發生改變，且進行淘水處理時，還必然會帶走部分砂漿，導致該夾層含水量過多，使混凝土的整體性以及凝結力被破壞。在正常情況下，混凝土中用水量的多少，能夠對其泌水性產生影響，若用水量較多，則泌水性更大，反之亦然。同時，溫度也能夠對其產生影響，在溫度上升的情況下，水析出的時間則相對較短。另外，水泥成分以及水泥細度也能夠對水的析出產生影響。由此可見，在對水泥品種進行選擇時，應選擇具有低泌水性特點的水泥品種，并在其中適量應用減水劑，以促使其中的用水量進一步降低。另外，在開展施工工作的過程中，應及時將析水排出，或是針對析水處適量添加干硬性混凝土，經過振搗方可繼續開展澆筑工作[2]。

2.2 改善配合比

在對混凝土應用過程中，針對大體積混凝土進行科學合理的配合比調控十分重要。保障大體積混凝土配合比的標準化，有利于提升施工效果以及后續公路橋梁的整體應用效果，還可以避免大體積混凝土出現變形情況，也就大幅度降低了其中出現裂縫的幾率。在這個過程中，應該控制好原材料的選擇，保障水泥、骨料、摻和料之間能夠進行合理的搭配，特別是在對水泥原材料進行選擇時，需要格外注意水泥具有水化熱特點，在將其與其他相關的原材料進行搭配時，應合理應用外加劑，從而降低水化熱導致混凝土受到的不良影響。

混凝土中應用的外加劑可分為多種，但是通常主要使用粉煤灰以及木鈣減水劑，以實現有效的緩凝。將其應用于大體積混凝土之中，可以充分降低冷接縫情況出現的幾率，提升施工效率，且完全不影響大體積混凝土的抗拉強度以及正常收縮。而粉煤灰能夠促使混凝土具有更加良好的黏塑性，還可使水化熱降低15%左右。

在對各項原材料以及外加劑進行應用的過程中，必須充分結合實際情況，對混凝土適當減少骨料的含泥量，使其承載能力以及抗拉能力得到提升。并且，還需對公路橋梁的實際施工環境進行充分考慮，對其中骨料的含泥量進行科學合理地調整，使其符合標準及規范要求[3]。

2.3 骨料控制

對于大體積混凝土中的骨料，其中細骨料應主要采用中砂，粗骨料則應主要采用連續級配。對于粗骨料來說，應選擇級配良好、強度較高同時粒徑適當偏大的骨料，以促使其表面積縮減、空隙率降低，可以適當降低水泥材料的用量，進而避免出現劇烈的水化熱現象，使干縮情況得以減弱，從而避免大體積混凝土出現裂縫。

2.4 優化設計

在開展大體積混凝土施工過程中，通常不需要布置鋼筋，或者是僅需要少量布置鋼筋。但是對于易出現裂縫的位置，例如轉角位置或是孔洞周圍的位置，還是應該適量布置斜筋，使鋼筋代替混凝土對其中的拉應力進行承擔，以降低裂縫出現的可能性。對于大體積混凝土的設計工作來說，應主要應用強度處于中低狀態的水泥材料，以使混凝土強度得到優化，特別是后期強度可以得到充分改善。并且，在開展工程結構的設計工作時，還需根據實際情況，合理改善整體結構的約束程度，盡量采用合理的鋼筋保護層厚度，以避免裂縫出現[4]。

2.5 施工過程加強控制

2.5.1 確認降溫曲線

混凝土中出現水化熱現象時，其升溫時間相對較短，僅在完成澆筑工作之后的5日之內，所以混凝土不具有較大的彈性模量，而是基本處于彈塑性或是塑性的狀態之中，約束應力相對較低。而在水化熱降溫的過程中，其彈性模量則能夠在短時間內大幅度增加，同時拉應力也大幅度增加，直至其在抗拉強度以上，便能夠導致貫穿性裂縫出現。所以，需要對降溫曲線進行明確，以保障實際施工的過程中，可以針對截面中部準確把握最高溫度，并使用該降溫曲線對平均降溫曲線進行替代，且還應使用表1中相應的值對近似解進行求解。

表1 混凝土結構水化熱升溫值

對表1內容進行應用的基本條件：施工過程中所應用的水泥屬于礦渣水泥，且標號為425，每m3使用的水泥材料總量為275kg，并且如果應用其他類型的水泥，或是模板、標號、水泥用量需要發生變化，其具體應用則應根據實際施工情況進行合理調整。

2.5.2 控制混凝土入模溫度

為了進一步降低裂縫出現的幾率，對于混凝土入模時的溫度，應該進行嚴格控制。一般來說，入模時的溫度最高應為30℃，主要應該在傍晚這一時間段，開展承臺混凝土的澆筑工作，施工過程中應合理對粗骨料進行噴水處理，同時合理采用覆蓋措施，并根據實際需要設置遮陽裝置，例如在相應位置搭設布棚或是遮陽網，以避免陽光直射混凝土。在水箱之中，也應加入適量冰塊，以對拌合料用水溫度的上升進行有效控制[5]。

2.5.3 埋設冷凝管

在首批混凝土進入到初凝狀態后，應該由專門的工作人員負責將涼水注入到冷凝管，以對混凝土內部進行降溫處理（圖1）。因此，只要冷凝管進行排水，混凝土內部的熱量即能夠出現一定程度的流失，也就可以有效平衡大體積混凝土內外部的溫度，從而降低裂縫出現的可能性。

圖1 冷凝管的應用示意圖

2.5.4 調整混凝土澆筑方法

在對混凝土進行澆筑施工時，應主要應用薄層澆筑的方式，以保障澆筑施工過程中，混凝土厚度的上升能夠持續處于均勻狀態，避免出現拌合物大幅度堆積導致高差過大，在通常情況下，每一層混凝土的厚度應控制在20～30cm。

如果結構物自身的厚度較大，需要一次性對混凝土進行大量澆筑，此時則應該采用分層澆筑的模式，使混凝土表面系數增加，以提升其內部散熱效果，一般來說，分層厚度應控制在約1.5m的狀態，且每層之間的施工時間間隔，應根據實際情況控制在5～14d。

2.5.5 強化振搗工作

針對混凝土進行振搗，有利于提升混凝土內部的密實程度以及抗拉強度，并且完成澆筑混凝土之后，將其中的積水及時排出，并開展二次抹面工作，有利于避免早期收縮導致裂縫出現。

2.5.6 混凝土的養護措施

在澆筑混凝土工作結束以后，應對混凝土位置搭設遮陽裝置，例如布棚或遮陽網均可，以避免陽光對混凝土承臺表面進行直接的暴曬。使用土工布對混凝土表面進行覆蓋，以起到保濕的作用。根據實際情況適量灑水進行養護，使混凝土能夠緩慢進入到干燥狀態中。另外，每隔兩小時，應對冷凝管的出水溫度進行測量，同時充分掌握混凝土表面溫度變化情況，一旦其溫度相差20℃以上，即應對養護措施進行及時優化，例如降低冷凝水溫度或提升冷凝水流通的速度等，將溫差有效控制在25℃以內，從而降低裂縫出現的幾率。

3 結束語

綜上所述，在公路橋梁大體積混凝土之中，存在出現裂縫的可能，所以需要使用合理的施工控制工藝，對其進行有效控制，使施工質量及公路橋梁的應用效果得到提升。在施工過程中，需提升混凝土自身的極限拉伸強度，同時降低其溫度應力，完善保溫工作以及冷卻工作。在進行澆筑施工之前，避免混凝土材料過熱，進行澆筑施工后，合理進行保溫，以避免其溫度應力過大。相關工作人員應以實際施工情況為基礎，合理應用施工工藝，使質量管控以及養護工作的效果得到提升，有利于公路橋梁整體建設施工效果，從而保障公路橋梁投入使用之后的安全性。