淺談橋涵施工中混凝土裂縫的原因及預防措施

　　關鍵詞：橋梁施工中，混凝土，裂縫，原因，預防措施

　　引言

　　隨著我國橋梁建筑日益增多，橋梁中一些問題也逐漸顯現(xiàn)出來，特別是混凝土表面出現(xiàn)裂縫個別的出現(xiàn)通縫現(xiàn)象對其使用壽命大大縮短，同時也存在安全隱患。裂縫的主要原因是混凝土結(jié)構(gòu)厚實、混凝土體積大、工程條件復雜(一般都是現(xiàn)澆且多為地下或半地下建筑)、施工技術要求高，水泥水化熱易使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生溫度和收縮變形。因此，從設計、施工、質(zhì)量管理等角度，研究裂縫產(chǎn)生的原因，談一些淺顯的看法盡供參考。

　　1、混凝土裂縫產(chǎn)生的主要原因

　　混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的主要原因如下：

　　1）混凝土的收縮

　　混凝土在空氣中硬結(jié)時體積減小的現(xiàn)象稱為混凝土收縮。混凝土在受到外部約束時，將在混凝土中產(chǎn)生拉應力，使得混凝土開裂。引起混凝土的裂縫主要有塑性收縮、干燥收縮和溫度收縮等三種。在硬化初期主要是水泥在水化凝固結(jié)硬過程中產(chǎn)生的體積變化，后期主要是混凝土內(nèi)部自由水分蒸發(fā)而引起的干縮變形。

　　2）水泥的水化熱

　　由于水泥水化每克水泥可以放出500J左右的熱量，如果按最低水泥用量350kg／m來計算，每立方米混凝土將釋放出17500KJ的熱量，從而使混凝土內(nèi)部溫度升高可達70℃左右，甚至更高)。尤其對大體積混凝土來講，這種現(xiàn)象更加嚴重因為混凝土內(nèi)部和表面的散熱條件不同，故混凝土中心溫度很高，就會形成溫度梯度，使混凝土內(nèi)部產(chǎn)生壓應力，表面產(chǎn)生拉應力，當拉應力超過混凝土的極限抗拉強度時混凝土表面就會產(chǎn)生裂縫。

　　3）外界氣溫濕度變化的影響

　　澆筑溫度與外界氣溫有著直接關系，外界氣溫愈高，混凝土的澆筑溫度也就會愈高；如果外界溫度降低則又會增加大體積混凝土的內(nèi)外溫差梯度。如果外界溫度的下降過快，會造成很大的溫度應力，極其容易引發(fā)混凝土的開裂。另外外界的濕度對混凝土的裂縫也有很大的影響，外界的濕度降低會加速混凝土的干縮，也會導致混凝土裂縫的產(chǎn)生。

　　4）混凝土配合比因素的影響

　　混凝土配合比不良會造成混凝土塑性沉降裂縫，一般是混凝土配合比中，粗骨料級配不連續(xù)、數(shù)量不夠，砂率及水灰比不當所造成的裂縫。

　　5）基礎不均勻沉降的影響

　　結(jié)構(gòu)物基礎的不也會產(chǎn)生裂縫，這種裂縫會隨著基礎沉降而不斷的增大，待地基下沉穩(wěn)定后，將不會變化。超荷載使用或未達到設計過早加荷載導致結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫，這種裂縫稱之為荷載裂縫。

　　2、混凝土施工預防裂縫控制措施

　　1）混凝土配合比設計

　　由于水泥的用量直接影響著水化熱的多少及混凝土溫生，特別是較大體積混凝土應選用水化熱較低的水泥，如低熱礦渣硅酸鹽水泥、中熱硅酸鹽水泥等，并盡可能減少水泥用量。細骨料宜采用2區(qū)中砂，因為使用中砂比用細砂可減少水及水泥的用量。在可泵送情況下粗骨料，選用粒徑5—20mm連續(xù)級配石子，以減少混凝土收縮變形。使用摻合料，應用添加粉煤灰技術。在混凝土中摻用的粉煤灰不僅能夠節(jié)約水泥，降低水化熱，增加混凝土和易性，而且能夠大幅度提高混凝土后期強度，推移溫升峰值出現(xiàn)時間。另外采用減水劑，如緩凝高效減水劑；采用膨脹劑，如廣泛使用u型膨脹劑無水硫鋁酸鈣或硫酸鋁。試驗表明，在混凝土添加了膨脹劑之后混凝土內(nèi)部產(chǎn)生的膨脹應力，可以抵消一部分混凝土的收縮應力，這樣，相應地提高混凝土抗裂強度。

　　2）施工現(xiàn)場控制

　�。�1）混凝土溫度監(jiān)測。

　　在混凝土內(nèi)部外部設置溫度測點，設置保溫材料溫度測點及養(yǎng)護水溫度測點，現(xiàn)場溫度監(jiān)測數(shù)據(jù)由數(shù)據(jù)采集儀自動采集并進行整理分析。每一測點的溫度值、各測位中心測點與表層測點的溫差值，作為研究調(diào)整控溫措施的依據(jù)，防止混凝土出現(xiàn)溫度裂縫。

　�。�2）混凝土澆筑控制。

　　采用延緩溫差梯度和降溫梯度的措施，在澆筑前經(jīng)詳細計算安排分塊、分層澆筑次序、流向、澆筑厚度、寬度、長度、前后澆筑的搭接時間；控制混凝土入溫度并加強振搗，嚴格控制振搗時間，移動距離和插入深度，保證振搗密實，嚴防漏振和過振，確保混凝土均勻密實；做好現(xiàn)場協(xié)調(diào)組織管理，要有充足的人力、物力、保證施工按計劃順利進行，保證混凝土供應，確保不留冷縫；澆筑后對大體積混凝土表面較厚的水泥漿進行必要的處理，一般澆筑后3～4h內(nèi)初步用木長刮尺刮平，初凝前用鐵滾筒碾壓2遍，再用木抹子搓平壓實，以控制表面龜裂；混凝土澆灌完后，立即采取有效的保溫措施并按規(guī)定覆蓋養(yǎng)護。

　�。�3）為反映溫控效果可在少數(shù)混凝土層中埋設應變計進行溫度應力檢測，應變計沿水平方向布置檢測水平方向應力分量。

　　（4）通水冷卻。采用薄壁鋼管在一些混凝土澆筑分層中帶沒冷卻水管，冷卻水管使用前進行試水，防止管道漏水和阻塞，根據(jù)混凝土內(nèi)部溫度監(jiān)測，控制冷卻水管進水流量及溫度。

　　3）構(gòu)造設計上對大體積混凝土采取防裂措施

　　（1）設計合理的結(jié)構(gòu)形式，可以減少工程數(shù)量，減低水化熱。如可根據(jù)懸索橋錨碇受力特點，設計挖空非關鍵受力部分混凝土體積，利用土方壓重方案，來減少混凝土結(jié)構(gòu)體積。

　�。�2）充分利用混凝土在基坑有側(cè)限條件，在混凝土中摻加微膨脹劑，使其在基坑約束下形成一定的預壓力，補償混凝土內(nèi)部溫度收縮產(chǎn)生的拉應力，從而有效的避免混凝土裂縫的產(chǎn)生。

　　（3）大體積混凝土體積龐大，施工周期一般較長，依據(jù)結(jié)構(gòu)受力情況可合理地確定混凝土評定驗收齡期，打破正常標準28d的評定驗收齡期，改為60d或更多天，評定驗收齡期充分考慮混凝土的后期強度，從而減低設計標號，達到減少混凝土水泥用量減低水化熱的目的。

　�。�4）由于邊界存在約束才會產(chǎn)生溫度應力，采用改善邊界約束的構(gòu)造設計，如遇有約束強的巖石類地基、較厚的混凝土墊層等時，可在接觸面上設滑動層來減少溫度應力。在外約束的接觸面上全部設滑動層，則可大大減弱外約束。

　�。�5）還應重視合理有益作用，可采取增配構(gòu)造鋼筋。配筋應盡可能采用小直徑、小間距，全截面含筋率控制在0.3％～0.5％之間。在混凝土表面增設金屬擴張網(wǎng)等有效措施，有效地提高混凝土抗裂性能。