公路橋梁大體積混凝土常見裂縫成因分析及控制方法

阿卜杜熱西提·艾合麥提尼亞孜

摘要：對于大體積混凝土使用來說，施工前后容易發生裂縫問題，影響公路橋梁的施工質量，為此需要對大體積混凝土施工工藝進行改進優化。在施工過程中，要注意增強混凝土自身的拉伸強度，做好對混凝土的保溫工作。在對混凝土進行澆筑以前，要防止混凝土出現過熱的問題，同時也要做好對混凝土的保溫，防止大體積混凝土因為熱脹冷縮發生裂縫的問題。

關鍵詞：公路橋梁；大體積混凝土；裂縫控制

0? ?引言

當前我國公路橋梁工程建設規模呈現出逐年遞增的態勢，與此同時，對大體積混凝土的使用也提出了更高的要求。大體積混凝土表面系數低，水熱化釋放難度大，致使混凝土內部和外部之間的溫度差變大。在溫度差的影響下，混凝土表面極易發生開裂等問題。大體積混凝土常見裂縫主要有干縮和沉降裂縫，影響了公路橋梁的施工質量，對行車的安全帶來了不良的影響，因此對大體積混凝土裂縫成因及其控制方法進行研究意義重大。

1? ?大體積混凝土裂縫類型和成因

1.1? ?溫度裂縫

對于大體積混凝土施工來說，由于室外的溫度不是恒溫的，導致大體積混凝土內、外部的溫差存在較大差異，特別是當室外溫度發生驟變時，混凝土的收縮值也會對應的發生變化，從而使混凝土產生裂縫。

1.2? ?干縮裂縫

大體積混凝土施工硬化過程中，若濕度不夠，造成混凝土內部的水分流失，就會造成大體積混凝土自身發生變形的問題。另外，如果混凝土內部濕度不夠，外部空氣濕度較大，大體積混凝土就會由外向內發生干縮變形，產生干縮裂縫。

1.3? ?沉陷裂縫

在大體積混凝土施工中，經常可見的就是發生沉陷裂縫。其主要原因是受到橋梁基礎結構土質不均勻的影響，基坑長期間被積水浸泡，或橋梁施工路段有軟土地基，導致地基在下沉過程中大體積混凝土產生沉降裂縫[1]。

2? ?大體積混凝土施工裂縫控制工藝

2.1? ?應用水化熱低的水泥

對于橋梁混凝土水泥材料，通常選擇水化熱低、凝結時間長的水泥，水泥材料主要以硅酸鹽和粉煤灰硅酸鹽水泥為主。水泥的水化熱較低，吸水性也就更強，在混凝土澆筑時容易發生析水問題，影響施工的效率和質量。

水被析出后，水珠在位于混凝土表面發生聚集，進而使混凝土配比過程中水灰比相應發生變化。一般情況下，混凝土用水量和泌水性之間呈現正相關，且溫度越高水析時間越短。除此之外，水泥的成分對水析也有一定的影響。通常選擇具備低泌水性能的水泥材料，在水泥材料中融入一定比例的減水劑，以提高水泥的強度[2]。

2.2? ?優化配合比

在對混凝土材料進行設計過程中，加強對配合比的試驗和論證是非常重要的。采用科學合理的混凝土配比，有利于提升大體積混凝土的整體強度，整體上提高公路橋梁的整體施工質量，最大程度降低裂縫發生的概率。

在配比環節，需要對水泥骨料和摻和料之間比例進行合理匹配，尤其是對于水泥原材料的選擇，要通過融入外加劑的方式，來改變混凝土的整體強度，降低因為水熱化帶來的不良影響。

混凝土外加劑的選擇非常豐富，但是從實際施工及結合成本來看，主要以粉煤灰和木鈣減水劑為主，二者都可以起到延長混凝土凝結時間的目的。將外加劑融入到大體積混凝土中，可以防止因溫度降低而導致的混凝土收縮變形問題，提高了混凝土的抗拉強度。選擇粉煤灰作為外加劑，還助于提高混凝土自身的黏塑性，并具有降低水熱化的功能。

在對混凝土外加劑進行配比過程中，要根據項目工程實際情況，盡可能降低骨料的含泥量，達到提升混凝土承載能力的目的。要基于項目工程施工的環境需要，對混凝土中蘊含的含泥量進行合理調整。在調整優化過程中，必須確保其符合現行的各種規范要求[3]。

2.3? ?加強骨料控制

大體積混凝土細骨料主要采用中砂材料，粗骨料則采取高強度砂。骨料的配置盡量選擇粒徑偏大、強度好的骨料，以有效降低混凝土表面的空隙率，減少水泥材料，防止混凝土發生水化，在降低混凝土骨料干縮變形基礎上，增強混凝土自身強度。

2.4? ?優化設計

大體積混凝土施工過程中，不需要進行鋼筋的布置。大體積混凝土的轉角和孔洞等部位，受到結構壓力分布不均的影響，容易發生裂縫。在施工過程中，對該部位要布置適當比重的鋼筋，以達到提升大體積混凝土使用性能、降低混凝土裂縫的目的。在開展工程結構設計工作時，要在鋼筋架構上覆蓋一層混凝土保護膜，防止出現裂縫問題[4]。

2.5? ?加強施工過程控制

2.5.1? ?合理降溫

混凝土水化熱以后，可以實現快速升溫。在完成對混凝土整體澆筑5個工作日以后，大體積混凝土尚且處于凝結階段，彈塑性能較好，而約束應力較低。混凝土在水化熱環節，彈性模量、拉應力會突增，當達到其抗拉的承載力以后，就會引發混凝土裂縫問題。所以在施工過程中，要對其水化熱的降溫過程合理控制。

混凝土結構水化熱升溫值如表1所示，一般采用數學方法對表1中相應的值進行近似求解。表1的材料基本要求：采用礦渣水泥，標號為425，總量為280kg。如果在施工中采取其他材料配比的混凝土材料，則需要根據施工環境的具體情況進行相應的調整。

2.5.2? ?控制混凝土入模溫度

為了防止大體積混凝土出現裂縫的現象，要加強對混凝土入模溫度的管控。一般來說，入模時，混凝土溫度最高為30℃，澆筑混凝土的時間以每天的傍晚時間為最佳。

在對大體積混凝土進行澆筑時，需先對粗骨料進行噴水，并在混凝土上覆蓋相應的保溫裝置，以起到對混凝土保溫的作用。可在混凝土攪拌場地布設遮陽棚，防止太陽光直接照射在混凝土上。為了預防攪拌中水溫容易快速上升，可在水箱中加入適當比重的冰塊，對混凝土溫升進行有效控制[5]。

2.5.3? ?埋設冷凝管

混凝土發生初次凝結以后，需要安排專業的工作人員將冷水注射到冷凝管中，以達到降溫效果。冷凝管布置如圖1所示。布設冷凝管后，混凝土內部熱量將向外發生一定的擴散，內部的熱量發生流失，使混凝土內部和外部之間的溫度差得到有效減小，從而有效防止了大體積混凝土裂縫出現的可能性。

2.5.4? ?改善混凝土澆筑方法

分層澆筑是混凝土澆筑的主要形式，分層澆筑可以確保混凝土的每一層都能夠受力均勻，防止各層混凝土澆筑出現厚度不統一等問題。每一層澆筑的厚度，保持在20～30cm最為合適。對于結構物厚度較大的區域，一般運用一次性連貫澆筑的方式，以增強混凝土表層系數，提高混凝土內部散熱效率。

2.5.5? ?強化振搗作業

混凝土材料施工中，需要進行充分振搗，以達到增強混凝土內部強度和提高混凝土抗拉能力的目的。在對混凝土進行澆筑施工后，要排出殘留積水，進行二次抹面工作，從而預防混凝土因強度不夠而產生壓縮變形和裂縫等問題。

2.5.6? ?加強混凝土的養護

完成混凝土的澆筑作業以后，需要開展混凝土的養護工作。應在混凝土上方搭設遮陽棚，防止太陽光直接照射在混凝土表面。也可以通過鋪設草席的方式，對混凝土表面進行覆蓋。在每一天溫度最高的中午噴灑水，以起到降溫和保濕的目的。根據大體積混凝土發生凝結時間的不同，進行相應養護措施的動態調整。

在進行養護過程中，要對表面溫度進行仔細的觀察，當混凝土內部和外部之間的溫度差大于20℃以后，需要優化混凝土的養護方法，以起到對混凝土裂縫的預防作用。對于優化的方式方法來講，主要是降低冷凝水溫度或提升冷凝水流通速度等。

3? ?結束語

綜上所述，大體積混凝土在施工操作中容易產生裂縫問題，給公路橋梁自身的強度帶來不良影響，因此需要對施工的方法和手段進行優化，防止混凝土自身發生裂縫的問題，提高公路的自身強度。

大體積混凝土施工過程中，要增強大體積混凝土自身的抗拉強度，同時降低其溫度應力。在混凝土澆筑和發生凝結階段，要開展保溫和冷卻控制工作。大體積混凝土澆筑之前，要針對混凝土材料容易發生溫度突升位置進行保溫，以避免其溫度應力過大。在具體項目施工過程中，注重對施工工藝的及時優化，有效提升混凝土的養護質量，提高公路橋梁的整體施工效率。

參考文獻

[1] 陸林.公路橋梁大體積混凝土常見裂縫與施工控制工藝[J].智能城市，2020（11）：219-220.

[2] 莊寶振.公路橋梁大體積混凝土常見裂縫與施工控制工藝分析[J].中國住宅設施，2021（10）：127-128.

[3] 李凱峰.道路橋梁中大體積混凝土施工裂縫及防治措施分析[J].中國科技投資，2019（16）：61-62.

[4] 王立君，薛仁翔，余雁.橋梁施工大體積混凝土裂縫成因及防治對策[J].居舍，2018（15）：67-68.

[5] 汪文淑.道路橋梁施工大體積混凝土裂縫成因及防治分析[J].安徽建筑，2019，26（02）：129-130.DOI：10.16330/j.cnki.1007-7359.2019.02.056.