橋梁工程大體積混凝土裂縫問題分析

文 / 東明金橋公路工程有限公司 賈順堯

隨著我國城市化進程的加快和物流業的迅速發展，傳統的地面交通已難以適應現代物流的需求。在我國，高架橋的高速物流通道的出現，旨在為人民群眾的日常生活提供便利，為實現城市的現代化打下堅實的基石。然而，在施工過程中，由于其自身特性，很多高架橋都要求采用大體積混凝土技術，而在施工過程中。大體積混凝土往往會產生開裂現象，這與建筑工人的技術能力有著密切的聯系。所以，在施工中必須進行規范的施工，采用新工藝，以減少大體積混凝土開裂的可能性，確保施工的安全。

橋梁工程大體積混凝土裂縫問題的成因

水化熱反應影響

水化熱反應是在水與水泥混合作用下發生的一種化學反應，使混凝土中的反應速度加快，從而提高了混凝土的升溫速度。由于水化熱作用導致了混凝土的內溫升高，從而引起了溫度的變化，從而引起了大體積混凝土的開裂問題。溫度應力與溫差成比例，隨著溫差的增大，應力的改變會更加顯著，由此產生的開裂問題也會更加突出。此外，在大體積混凝土中，隨著澆注混凝土的厚度增大，水泥用量增加；若混凝土與水的配比不能得到很好的調控，則無法控制水熱化過程，造成溫度壓力和溫差的改變，從而使混凝土開裂更加惡化。

內外約束條件共同作用

施工期間，混凝土體積將因溫度影響而變化。在坍塌變形情況下，限制其隨機變形的約束作用主要包括內部約束和外部約束。其中，內部約束是指混凝土內部結構各模塊中間的約束作用；外部約束是指混凝土結構而非體外結構的約束效果。

混凝土澆筑成型前的混凝土結構與路基或其他結構相連。當溫度變化引起的混凝土體積變形受到接觸面層的影響時，會產生外約束力。

隨著混凝土體積變形的增加，外約束力也會增加。在初始階段，混凝土的彈性模量較小，應力松弛和塑性變形相對較大。此時，混凝土結構在溫度影響下膨脹。雖然接觸面層會產生工作壓力，但范圍很小。然而，當混凝土結構內部結構的溫度降低時，會產生很大的拉應力。如果混凝土結構的變形超過其極限拉伸值時，將導致裂縫問題。

收縮問題

在散熱和凝固兩個階段，混凝土的收縮比較顯著，尤其是大體積混凝土。在外部約束作用下，混凝土的收縮會產生相應的收縮，使其本身的拉伸性能降低，二者互相制約，最后出現開裂問題。由于大量使用水泥和水，導致混凝土產生的收縮更為顯著，且開裂發生率增加。針對混凝土的收縮開裂問題，采取適當的措施，如水泥、水等，采用其它替代物替代，從而有效地防止混凝土的收縮。

外界環境溫度變化影響

在橋梁工程施工過程中，混凝土結構對溫度環境因素非常敏感。混凝土內部結構的溫度由三部分累積：混凝土水膠比的隔熱溫升、混凝土澆筑溫度和表面散熱溫度。其中，混凝土澆筑溫度與外部自然環境溫度密切相關，二者呈正相關。當外部自然環境溫度變化較大且溫度較低時，內部結構和混凝土表面的溫度梯度方向會急劇增加，當溫度超過極限時，地應力會導致混凝土結構出現溫度裂縫。特別是在大體積混凝土結構施工過程中，由于其截面尺寸大、散熱不良，混凝土內部結構溫度很可能達到80℃左右，并將持續很長時間。因此，必須采取科學合理的方法來減少混凝土外部環境的溫差，防止混凝土結構引起的裂縫。

養護工作不到位

在橋梁施工的混凝土澆筑過程中，必須做好養護工作。如果養護不及時，尤其是內箱和外包裝的養護不一致，預制箱梁的內部結構將與外部的溫度相關性不同。預制箱梁的外部水分在陽光的作用下釋放較快，混凝土收縮形狀的發展趨勢也較快，而混凝土內部結構處于相對封閉的環境中，水分釋放較慢，混凝土收縮形變的發展趨勢也較慢，這導致了地應力的差異和裂縫的發生。因此，為了避免橋梁施工中大體積混凝土裂縫的產生和制造，混凝土的養護十分重要。

通過對大體積混凝土開裂的成因進行了全面的分析，得出了其主要的原因是內外溫差以及溫度導致的變形。所以，防治混凝土開裂的主要方法是對內外溫差進行有效的調控。

另外，混凝土開裂還受到內外相關約束條件、外界溫度、混凝土本身的收縮和變形等因素的制約。

大體積混凝土裂縫問題控制

水泥品種及用量把控

在大體積混凝土施工過程中，由于水化熱作用產生大量的熱量，從而產生大的溫度差和應力的變化，最終產生裂縫。因此，在大體積混凝土的施工中，要注意合理選用水泥品種，并能有效地控制發熱量，減少水化熱反應速度。

通過對水泥材料的研究，發現其釋放速率和發熱量取決于其內部礦物組成。例如，氯酸三鈣可以快速引起熱量。此外，水泥粒徑也將決定其發熱量。因此，在選擇水泥品種時，必須確保科學把控，減少發熱量。目前，常見的水泥品種是礦渣硅酸鹽水泥、粉煤灰水泥為主，它們具有較低的發熱速率，不容易發生水化熱反應，而水泥消耗量需要根據實際需要進行科學制備。

材料配合比技術

除了嚴格控制公路橋梁施工中混凝土原材料制備中的水泥用量外，還應采取各種對策來改善混凝土的特性，確保混凝土的抗壓強度。在具體施工中，應根據計算得出基本配合比，然后根據實驗室試驗確定混凝土結構中粗細骨料、混凝土外加劑和引氣劑的用量。同時，以第一道工藝流程為標準段，對接縫分層和混凝土澆筑施工后的混凝土結構質量進行工程驗收，充分考慮外界工作溫度、空氣相對濕度、地質條件等對混凝土結構質量的危害，并在確定最佳施工時間和施工工藝后，以標準斷面作為施工的參照體，促進混凝土施工的規范化，采用有效科學的原材料配合比來處理混凝土裂縫問題。

外加劑的使用

為了改善大體積混凝土的質量，一般采用適當的摻入外加劑，使混凝土的力學性能達到最佳狀態，增加致密性；降低水泥的使用和收縮的大小。常用的外加劑是粉煤灰，具體的摻入量要視具體情況而定。

合理進行溫度控制

從具體情況來看，溫度是混凝土裂縫問題的關鍵原因之一。如果我們想改善混凝土裂縫的控制，我們應該大力開展溫度控制。其實，我們應該從內部和環境因素入手。有效控制內部結構固化溫度的最根本目的是進一步降低低溫水泥內部結構固化引起的內部結構溫升。因此，員工在選擇水泥類型時，應盡量使用這些類型的中低溫水泥。此外，工作人員還應加強對低溫水泥施用總量的控制。目前，更常見的方法是在水泥中添加一些外加劑。此外，相關人員應考慮當前橋梁建設的實際使用規定，在充分考慮各方面情況的前提下，適當減少公路橋梁混凝土的經營規模和用量。這可以幫助混凝土更快地釋放熱量，從而有效控制混凝土的外部環境溫差。在檢測環境因素溫度的情況下，相關人員必須確保實時動態測量施工過程中的環境因素。如果他們發現在此階段存在一些不可避免的極端外部標準，可能危及混凝土的具體應用效果，他們應在第一時間暫停項目建設。如果必須進行工程施工，則應采取適當的安全防護措施，以防止施工質量和工作人員的人身安全受到嚴重威脅。

施工方面控制

1.在整個澆注階段，可以采取分塊、分層等措施，減小澆筑速度，減小澆筑層的厚度，并在澆筑時適當釋放熱量；合理的施工工藝，避免溫度相差太大。2.在施工中，應對水泥的配制與坍落率進行嚴格的調控，以確保其振搗品質。為了保證混凝土的澆筑品質，嚴禁在下雨天進行。3.在施工場地內，因季節的變化，采用的溫度調控方法也不盡相同。在夏天的建筑過程中，應盡可能地在溫度較低的時段進行混凝土的澆注，如早上或晚上。另外，按照澆注的要求，可以采取給混凝土加冰的方式，也可以設置降溫管道進行冷卻等措施。在冬天，盡可能避免出現最低溫度，采取保溫措施。4.在混凝土的保溫、保濕及補水層的設計中，要格外重視。可以采取儲水式或覆蓋式的方法。在夏天，由于夏天的氣溫比較高，所以需要更多的水分和養護。反之，由于水泥的保水性的不足，加上外界溫度的不斷升高，很可能造成更多的混凝土開裂；在冬天，要加強對混凝土的保護和保溫。一般情況下，可以采用保溫模版或其它隔熱物質來維持溫度。

妥善實施竣工養護

混凝土施工成果直接受到竣工養護工作的影響，但相關研究表明，這一階段的重要性在許多橋梁施工混凝土施工中被忽視。在日常操作中，工作人員必須促進混凝土維護管理方法的正常實施，為室內混凝土的工作環境濕度和溫度提供足夠的保證，從而幫助工作人員更有效地完成混凝土內外溫差的有效控制，這有利于有效提高勞動效率的發展趨勢，從源頭上，我們應該實施對建筑裂縫的合理控制。

通過對一期工程細節的分析，施工人員可以科學有效地調整養護工期。拆模工作后，必須在第一時間進行底部維護。同時，應采取適當的對策，防止嚴寒氣溫的危害，從而實現對溫差的科學控制，防止混凝土結構在中后期和早期造成明顯的裂縫問題。

結語

在橋梁工程中混凝土裂縫不僅對橋梁的安全運行有重要作用，而且對其壽命也有一定的損害。因此，應加大工程建設和管理力度，對橋梁裂縫進行有效的監測與治理，并制定相應的防治措施；使裂縫對結構的破壞減至最小，使其達到最優的施工效果，保證其安全可靠的性能。