桥梁工程施工中大体积混凝土非荷载裂缝问题分析

时间：2024-04-25

李明

摘要：近年来我国桥梁工程发展速度较快，桥梁施工技术有了较大的进步。在当前桥梁工程施工中，大体积混凝土应用十分广泛。大体积混凝土体积大，所需要混凝土数量多，施工较为复杂，对施工技术具有较高的要求。基于混凝土施工过程中容易出现裂缝的问题，在桥梁工程大体积混凝土施工中，需要控制好大体积混凝土非荷载裂缝，有效的保证桥梁结构的质量和安全。文中分析了桥梁工程施工中大体积混凝土裂缝产生的原因，并进一步对桥梁工程施工中大体积混凝土非荷载裂缝的控制措施进行了具体的阐述。

关键词：桥梁工程;大体积混凝土;非荷载裂缝;原因;控制措施

由于大体积混凝土自身具有的优势，在当前桥梁工程施工中大体积混凝土应用十分广泛，有效的保证了桥梁施工的质量和缩短了工程进度。在大体积混凝土施工中对强度、刚度、整体性和耐久性具有较高的要求，同时还需要对桥梁大体积混凝土非荷载裂缝进行有效控制，全面提高大体积混凝土施工的质量，保证桥梁工程的整体性能。

1桥梁工程施工中大体积混凝土非荷载裂缝产生的原因

1.1混凝土收缩

在大体积混凝土施工过程中，单纯混凝土体积的自由收缩不会有裂缝产生。但在实际收缩发生时，通常会受到混凝土、骨料和钢筋等的约束，导致混凝土内部产生拉应力，一旦这种拉应力超出混凝土极限抗拉强度，则会导致裂缝发生。在混凝土发生收缩时，主要以塑性收缩、干燥收缩、自收缩和碳化收缩等为主。塑性裂缝主要是在混凝土凝结时，由于存在泌水现象，混凝土结构表面会有一层水膜，当表面水分过快散失时，则会发生塑性裂缝。当混凝土凝结硬化后，混凝土结构与外界环境之间存在温度差，内部水分会向外散失，由此而引发干燥收缩。当胶凝材料水化反应过程中消耗水分会引发自收缩。另外，混凝土结构内部的氢氧化钙会与空气中的二氧化碳发生反应，从而产生碳化收缩。

1.2温度变形

混凝土施工过程中，由于混凝土结构内部温度总是高于外部温度，内外温度差則会导致温度应力产生，这也是温度裂缝产生的直接原因。大体积混凝土由于尺寸较大，导热性能差，其内部水化热散失速度明显小于外部，因此导致内外温度之间存在一定的差值，在温度应用作用下混凝土受拉开裂。这种内外温差还与浇筑温度、环境温度、养护状况和散热状况等有较大的关系。另外，当混凝土材料之间热膨胀系数不同时，混凝土内部也会产生局部温度应力，从而产生温度裂缝。

1.3地基不均匀沉陷和约束作用

当大体积混凝土结构所处地基的承载力达不到要求，地基会发生不均匀沉降变形，从而导致混凝土结构内部拉应力产生，由此而引发裂缝。另外，当地基十分坚实的情况下，其会对混凝土结构变形带来一定的限制，导致混凝土开裂。

1.4其他原因

（1）冻融作用。在较为寒冷的地区，由于环境温度变化较大，混凝土结构内部水分会出现反复的冰冻和融化，冰冻和融化过程中水的体积会发生不断变化，由此而引发混凝土裂缝。

（2）钢筋锈蚀。混凝土在碳化和氯离子侵蚀作用下，钢筋表面会受到破坏，产生锈蚀，导致其体积膨胀，保护钢筋的混凝土会产生裂缝或是剥落。

（3）化学反应膨胀。主要来自于碱骨料反应，即混凝土中的碱与骨料中的二氧化硅发生反应，生成凝胶体，体积膨胀会有应力产生，由此而导致混凝土开裂。

2桥梁工程中大体积混凝土非荷载裂缝的控制

2.1桥梁设计措施

桥梁在设计过程中，对结构形式与分块采用合理的设计并对设计条件进行改善，可避免大体积混凝土外部受力过大致使裂缝出现。为降低非荷载裂缝，还需重视桥梁工程大体积混凝土构造结构，通过配筋构造及温度控制降低裂缝出现率。当桥梁出现裂缝时，常规大体积混凝土布置钢筋较少，但如若出现裂缝或空洞，也可以斜筋弥补，承担混凝土的应受力，控制裂缝发展。

2.2原材料的选择

为了能够有效控制大体积混凝土非荷载裂缝，需要做好原材料选择工作，即合理选择和配置水泥、骨料、掺合料和减水剂等。在选择水泥时，尽量选择凝结时间长及水化热低的水泥，以中、低热硅酸盐水泥为宜，不建议在大体积混凝土施工时选择早强型水泥。骨料宜选择连续级配，细骨料以中粗砂为宜。在选取骨料时，细度宜控制在2.6～2.9之间。在实践工程施工中，当采用粒径较大的中粗砂时，其用水量和水泥用量都会减少，可以有效的降低混凝土干缩，减少水化热，对混凝土裂缝的发生起到有效的控制。由于粉煤灰水化热低于水泥，因此在保证工程质量的基础上，通过加入适量的粉煤灰，可以减少水泥用量，降低水化热。而且利用优质粉煤灰时，具有较好的减水作用，能够有效的降低混凝土施工时的用水量，控制混凝土体积的收缩，具有较好的防裂作用。另外，通过掺加粉煤灰还能够改善混凝土的和易性。通过加入减水剂，可以有效的减低混凝土用水量及水泥用量，降低水化热反应，减缓水化热释放速度。

2.3配合比设计

混凝土配合比需在一定原则下，保证混凝土强度及耐久性，计算施工用量，并适当增加用量。力求降低水化热反应，减少裂缝。同时，优化混凝土的生产配合比，最大程度上提升混凝土的流动性和和易性，提高施工效率和质量。

2.4施工措施

2.4.1降低混凝土的浇筑入模温度

在混凝土浇筑时，应控制入模温度。在夏天施工时，尽量避免在午间高温时浇筑混凝土。材料提前一周进行准备，优先采用进场时间较长的水泥，水泥温度宜保持在50℃以下;骨料宜搭建厂棚或进行覆盖，避免长时间暴晒;拌和用水应在混凝土开盘前的1h从深井抽取地下水，蓄水池需在夏天搭建凉棚，避免阳光直射。

2.4.2优化混凝土的浇筑方案

混凝土浇筑后，需严格控制初期凝固时间。常规情况下，时间不能超过12h。除此之外还要保证混凝土内部结构的恒温，防止裂缝出现。浇筑混凝土过程中需分层浇筑，可低内部温度进行间接散热，控制混凝土内部温度并开展二次收浆，避免表面出现龟裂的情况。

2.4.3合理的振捣

在对混凝土振捣时，需要使用高频振动器振捣，振动器应插入下层混凝土5～10cm处，均匀排列与振实，后振动器插点间距应试振动器半径的1.5倍，不可对模板与钢筋造成损伤。振捣时间可在15s，待平坦后停止。

2.4.4温控检测，埋设冷却管

大体积混凝土在浇灌前，可以在结构内部预埋一定数量的冷却管，在合理位置上布置测温点，利用循环水带走水化热，降低大体积混凝土水化热温度。

3结束语