【摘要】：隨著國(guó)家建設(shè)的發(fā)展，市政工程的投入進(jìn)一步加大，大體積混凝土在橋梁結(jié)構(gòu)中應(yīng)用的越來越多，而且主要應(yīng)用于主要受力部分，但是，相應(yīng)暴露出來的問題也越來越多，其中，大體積混凝土的裂縫問題尤為突出。本文通過現(xiàn)場(chǎng)施工管理，從設(shè)計(jì)、施工的角度，分析了造成橋梁結(jié)構(gòu)中大體積混凝土裂縫的原因，并提出如何預(yù)防，檢查和處理大體積混凝土裂縫的主要技術(shù)措施。

【關(guān)鍵詞】：大體積混凝土；裂縫；原因；控制；處理防范

1、混凝土裂縫產(chǎn)生的原因

   1.1抗拉強(qiáng)度

   大體積混凝土結(jié)構(gòu)通常具有以下特點(diǎn)：混凝土是脆性材料，抗拉強(qiáng)度只有抗壓強(qiáng)度的1/10左右。大體積混凝土的斷面尺寸較大，由于水泥的水化熱會(huì)使混凝土內(nèi)部溫度急劇上升；以及在以后的降溫過程中，在一定的約束條件下會(huì)產(chǎn)生相當(dāng)大的拉應(yīng)力。大體積混凝土結(jié)構(gòu)中通常只在表面配置少量鋼筋，或者不配鋼筋，因此拉應(yīng)力要由混凝土本身來承擔(dān)。

   1.2溫度變化引起的裂縫

   溫度變化引起的裂縫多發(fā)生在大體積混凝土表面或溫差變化較大地區(qū)的混凝土結(jié)構(gòu)中?；炷翝仓?，在硬化過程中，水泥水化產(chǎn)生大量的水化熱，（當(dāng)水泥用量在350～550kg/m3,每立方米混凝土將釋放出17500～27500KJ的熱量，從而使混凝土內(nèi)部的溫度升達(dá)70℃左右甚至更高）?；炷辆哂袩崦浝淇s的性質(zhì)，當(dāng)外部環(huán)境或結(jié)構(gòu)內(nèi)部溫度發(fā)生變化，混凝土將發(fā)生變形，若變形遭到約束，則在結(jié)構(gòu)內(nèi)將產(chǎn)生應(yīng)力，當(dāng)應(yīng)力超過混凝土抗拉強(qiáng)度時(shí)即產(chǎn)生溫度裂縫。溫度裂縫的特征主要是表面裂縫的走向一般與主筋平行或接近平行；裂縫寬度大小不一。

   1.3塑性裂縫

   塑性裂縫多在新澆注的混凝土構(gòu)件暴露于空氣中的上表面出現(xiàn)，塑性收縮是指混凝土在凝結(jié)之前，表面因失水較快而產(chǎn)生的收縮。塑性收縮裂縫一般在干熱或大風(fēng)天氣出現(xiàn)，裂縫多呈中間寬、兩端細(xì)且長(zhǎng)短不一，互不連貫狀態(tài)，較短的裂縫一般長(zhǎng)20～30㎝，較長(zhǎng)的裂縫可達(dá)2～3m,寬1～5㎜，混凝土在終凝前幾乎沒有強(qiáng)度或強(qiáng)度很小，或者混凝土剛剛終凝而強(qiáng)度很小時(shí)，受高溫或較大風(fēng)力的影響，混凝土表面失水過快，造成毛細(xì)管中產(chǎn)生較大的負(fù)壓而使混凝土體積急劇收縮，而此時(shí)混凝土的強(qiáng)度又無法抵抗其本身收縮，因此產(chǎn)生龜裂。影響混凝土塑性收縮開裂的主要因素有水灰比、混凝土的凝結(jié)時(shí)間，環(huán)境溫度、風(fēng)速、相對(duì)濕度等等。

   1.4荷載引起的裂縫

   混凝土橋梁在常規(guī)靜、動(dòng)荷載及次應(yīng)力下產(chǎn)生的裂縫稱荷載裂縫，歸納起來主要有直接應(yīng)力裂縫，直接應(yīng)力裂縫是指外荷載引起的直接應(yīng)力產(chǎn)生的裂縫，設(shè)計(jì)計(jì)算階段，結(jié)構(gòu)計(jì)算時(shí)不計(jì)算或部分漏算；計(jì)算模型不合理；結(jié)構(gòu)受力假設(shè)與實(shí)際受力不符；荷載少算或漏算；內(nèi)力與配筋計(jì)算錯(cuò)誤；結(jié)構(gòu)安全系數(shù)不夠。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)不考慮施工的可能性；設(shè)計(jì)斷面不足；結(jié)構(gòu)處理不當(dāng)；設(shè)計(jì)圖紙交代不清等。施工時(shí)，不加限制地堆放施工機(jī)具、材料；不了解預(yù)制結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)受力特點(diǎn)，隨意翻身、起吊、運(yùn)輸、安裝；不按設(shè)計(jì)圖紙施工，擅自更改結(jié)構(gòu)施工順序，改變結(jié)構(gòu)受力模式；不對(duì)結(jié)構(gòu)做機(jī)器振動(dòng)下的疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算等。

2、大體積混凝土裂縫的控制措施

   2.1摻加外加料和外加劑

   在大體積混凝土中摻入一定量的粉煤灰后，可以增加混凝土的密實(shí)度，水泥由于溫差主要是由水化熱產(chǎn)生的，所以為了減小溫差就要盡量降低水化熱，為了降低水化熱，要盡量采取早期水化熱低的水泥，由于水泥的水化熱是礦物成分與細(xì)度的函數(shù)，要降低水泥的水化熱，主要是選擇適宜的礦物組成和調(diào)整水泥的細(xì)度模數(shù)，硅酸鹽水泥的礦物組成主要有：C3S、C2S、C3A和C4AF，試驗(yàn)表明：水泥中的鋁酸三鈣和硅酸三鈣含量高的，水化熱較高，所以，為了減少水泥的水化熱，必須降低熟料中C3A和C3S的含量。在施工中一般采用中熱硅酸鹽水泥和低熱礦渣水泥。另外，在不影響水泥活性的情況下，要盡量使水泥的細(xì)度適當(dāng)減小，因?yàn)樗嗟募?xì)度會(huì)影響水化熱的放熱速率，試驗(yàn)表明比表面積每增加100㎝2/g，1d的水化熱增加17J/g～21J/g, 7d和20d均增加4J/g～12J/g。

   2.2提高抗?jié)B能力

   提高抗?jié)B能力，改善混凝土的工作度，降低最終收縮值，減少水泥用量。要降低大體積混凝土的水泥水化熱引起的內(nèi)部溫升，防止結(jié)構(gòu)出現(xiàn)溫度裂縫，利用粉煤灰作混凝土的摻合料是最有效的方法之一。外加劑可以從以下幾個(gè)方面來選擇。UFA膨脹劑，它可以等量替換水泥。并且使混凝土產(chǎn)生適度的膨脹。一方面保證混凝土的密實(shí)度，另一方面使混凝土內(nèi)部產(chǎn)生壓力，以抵消混凝土中產(chǎn)生的部分拉應(yīng)力。

   2.3做好表面隔熱保護(hù)

大體積混凝土的溫度裂縫，主要是由內(nèi)外溫差過大引起的?；炷翝沧⒑?，水泥因水化引起水化熱，由于混凝土體積大，聚集在內(nèi)部的水泥水化熱不易散發(fā)，混凝土內(nèi)部溫度降顯著升高，而其表面則散熱較快，形成了較大的溫度差，使混凝土內(nèi)部產(chǎn)生壓應(yīng)力，表面產(chǎn)生拉應(yīng)力。此時(shí)，混凝土齡期短，抗拉強(qiáng)度低。當(dāng)溫差產(chǎn)生的表面抗拉應(yīng)力超過混凝土極限抗拉強(qiáng)度，則會(huì)在混凝土表面產(chǎn)生裂縫。如果此時(shí)受到冷空氣的襲擊，或者過分通風(fēng)散熱，使表面溫度降溫過大就很容易導(dǎo)致裂縫的產(chǎn)生，所以在混凝土拆模后，特別是低溫季節(jié)，在拆模后立即采取表面保護(hù)。防止表面降溫過大，引起裂縫。另外，當(dāng)日平均氣溫在2～3d內(nèi)連續(xù)下降不小于6～8℃時(shí)，28d齡期內(nèi)混凝土表面必須進(jìn)行表面保護(hù)。

3、大體積混凝土裂縫的處理防范

   3.1大體積混凝土施工段的劃分及澆筑順序應(yīng)根據(jù)具體工程結(jié)構(gòu)確定，通常按該工程項(xiàng)目劃分表的單元工程進(jìn)行劃分?；炷量刹捎没炷吝\(yùn)輸車運(yùn)到現(xiàn)場(chǎng)，汽車泵或混凝土輸送泵運(yùn)送入倉(cāng)；如采用非泵送混凝土，可用吊車直接布料或搭設(shè)腳手架采用機(jī)動(dòng)車布料。大體積混凝土必須根據(jù)當(dāng)?shù)刂虚L(zhǎng)期天氣預(yù)報(bào)，選擇最佳天氣條件進(jìn)行澆筑，應(yīng)盡量安排在低溫時(shí)段澆筑，以最大限度降低混凝土的初凝溫度。在澆筑過程中，應(yīng)遵循“同時(shí)澆筑，分層推進(jìn)，一次到頂，循序漸進(jìn)”的成熟工藝。振搗時(shí)重點(diǎn)控制兩點(diǎn)，即混凝土流淌的最近點(diǎn)和最遠(yuǎn)點(diǎn)，振動(dòng)點(diǎn)振動(dòng)時(shí)不能漏振，盡可能采用兩次振搗工藝，以提高混凝土的密實(shí)度。

   3.2加強(qiáng)后期養(yǎng)護(hù)工作，養(yǎng)護(hù)主要是保持適宜的溫度和濕度，以便控制混凝土內(nèi)表溫差，促進(jìn)混凝土強(qiáng)度的正常發(fā)展及防止混凝土裂縫的產(chǎn)生和發(fā)展。根據(jù)工程的具體情況，應(yīng)盡可能多養(yǎng)護(hù)一段時(shí)間，拆模后立即回土或覆蓋保護(hù)，同時(shí)預(yù)防近期驟冷氣候影響，以控制內(nèi)表溫差，防止混凝土早期和中期裂縫。養(yǎng)護(hù)用水的溫度應(yīng)與現(xiàn)場(chǎng)測(cè)得的混凝土表面溫度接近，以免人為造成混凝土表面產(chǎn)生溫度梯度，進(jìn)而出現(xiàn)裂縫。大體積混凝土的養(yǎng)護(hù)，不僅要滿足強(qiáng)度增長(zhǎng)的需要，還應(yīng)通過溫度控制，防止因溫度變形引起混凝土的開裂。溫度控制就是對(duì)混凝土的澆筑溫度和混凝土內(nèi)部的最高溫度進(jìn)行控制。

4、結(jié)束語

通過對(duì)裂縫產(chǎn)生的原因、機(jī)理的分析，采取一定的針對(duì)性的措施，大體積混凝土的裂縫是可以減少到合理范圍的。但由于裂縫產(chǎn)生的原因很復(fù)雜，要做到完全避免裂縫的產(chǎn)生還有一定的難度，還需要大量的研究和實(shí)踐。控制和預(yù)防大體積混凝土裂縫，大體積混凝土的材料型裂縫主要是由溫度應(yīng)力和混凝土收縮引起的，筆者認(rèn)為精心選擇原材料，并在施工中采用合理的方法，能有效的防止裂縫的發(fā)生。