蔡愛林

（江蘇省鎮(zhèn)江市路橋工程總公司，江蘇 鎮(zhèn)江 212017）

1 概述

橋梁技術(shù)隨著公路建設(shè)的發(fā)展在越來越高的橋梁功能、質(zhì)量要求下發(fā)展迅速。大體積混凝土的技術(shù)在橋梁建筑中的應(yīng)用就是發(fā)展的一點,并且以其特有的優(yōu)勢被廣泛的應(yīng)用，我國在普通混凝土的配合比上有相關(guān)的規(guī)定，在設(shè)計規(guī)范中對大體積的混凝土的定義是實物結(jié)構(gòu)體積最小不小于一米的部分所用到的混凝土就是大體積的混凝土。而在大體積的混凝土裂縫控制的研究以及內(nèi)部溫度應(yīng)力的研究也都是針對水利大壩或者是一些高層建筑深基底板上的，對于應(yīng)用于橋梁建設(shè)的大體積的混凝土產(chǎn)生裂縫的問題重視度還不足。

2 產(chǎn)生原因

2.1 水泥的水化熱

水泥在水化時整個過程中會對外放熱，并且這種放熱現(xiàn)象集中在澆筑后的二到五天左右，這種水化放熱現(xiàn)象會使得混凝土內(nèi)部的溫度升高，尤其是大體積的混凝土由于結(jié)構(gòu)和體積大不易散熱，這種放熱現(xiàn)象的影響更大。由于混凝土內(nèi)在和外在對于熱量的傳導(dǎo)和散熱的條件有所區(qū)別，因此在大體積的混凝土的內(nèi)部實際上中心溫度是很高的，這樣就會在整體結(jié)構(gòu)中形成一個自內(nèi)而外的溫度階梯，這樣就會使得混凝土在內(nèi)部出現(xiàn)壓應(yīng)力，而在表面出現(xiàn)一種拉應(yīng)力?；炷帘旧硎蔷哂幸粋€抗拉的強度極限的，當(dāng)這種拉應(yīng)力超過了混凝土的極限時裂縫就在表面出現(xiàn)了?；炷羶?nèi)部溫度與混凝土的厚度及水泥用量有關(guān)，混凝土越厚，水泥用量越大，內(nèi)部溫度越高。

2.2 混凝土的收縮

混凝土的收縮現(xiàn)象是發(fā)生在混凝土硬結(jié)的過程中的一種由收縮造成的體積的減小，這是一種混凝土的自發(fā)變形，若是這種變形不受到來自外部的影響，既不受外力影響又不受外力約束，這時候混凝土當(dāng)中就會出現(xiàn)拉應(yīng)力，從而混凝土在拉應(yīng)力作用下造成開裂。混凝土在收縮現(xiàn)象中主要分為三種，分別是溫度收縮、干燥收縮以及塑性收縮。這種收縮也是具有階段性的在初期的硬化過程中體積上的收縮是由于水泥凝結(jié)上的變化，而后期則是因為水分從混凝土中被蒸發(fā)出來從而產(chǎn)生的一種干縮性的變形。

2.3 外界的氣溫以及濕度的變化

外界的環(huán)境對于混凝土澆筑后的結(jié)構(gòu)有著很大的影響，外界氣溫對其的影響主要表現(xiàn)在內(nèi)外產(chǎn)生的溫度階梯從而產(chǎn)生的溫度應(yīng)力上。大體積的混凝土的內(nèi)部溫度主要是由澆筑溫度，水泥的水化熱以及散熱疊加而成的。因而外部的溫度對此影響非常大，若是外界的氣溫高，混凝土在澆筑溫度上也會跟著升高，而瓦解的溫度降低就會增大溫度梯度從而出現(xiàn)溫度應(yīng)力，從而引發(fā)混凝土開裂。除此之外濕度對于大體積的混凝土上出現(xiàn)裂縫現(xiàn)象的影響也很大，主要是表現(xiàn)在干縮裂縫的影響上，若是外界濕度很低，那么混凝土在水分蒸發(fā)過程就會縮短因而加速干縮現(xiàn)象，這也會造成裂縫的出現(xiàn)。

2.4 混凝土的沉陷裂縫

支架、支撐變形下沉?xí)l(fā)結(jié)構(gòu)裂縫，過早拆除模板支架易使未達到強度的混凝土結(jié)構(gòu)發(fā)生裂縫和破損。

3 大體積混凝土施工質(zhì)量控制措施

3.1 大體積混凝土配合比設(shè)計

原材料選用：①水泥：由于水泥的用量直接影響著水化熱的多少及混凝土溫升，因此應(yīng)選用水化熱較低的水泥，同時降低水泥用量，以降低水泥水化熱產(chǎn)生的熱量，從而控制大體積混凝土溫度的升高。②細骨料：宜采用Ⅱ區(qū)中砂，因為使用中砂可減少水及水泥的用量。③粗骨料：在可泵送情況下，選用粒徑5-20mm連續(xù)級配石子，以減少混凝土收縮變形。④含泥量：在大體積混凝土中，粗細骨料的含泥量是要害問題，若骨料中含泥量偏多，不僅增加了混凝土的收縮變形，又嚴(yán)重降低了混凝土的抗拉強度，對抗裂的危害性很大。⑤摻合料：應(yīng)用添加粉煤灰技術(shù)，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。

3.2 溫控措施及施工現(xiàn)場控制

3.2.1 溫度預(yù)測分析。根據(jù)現(xiàn)場混凝土配合比和施工中的氣溫氣候情況及各種養(yǎng)護方案，采用計算機仿真技術(shù)對混凝土施工期溫度場及溫差進行計算機模擬動態(tài)預(yù)測，提供結(jié)構(gòu)沿厚度方向的溫度分布及隨混凝土齡期變化情況，制定混凝土在施工期內(nèi)不產(chǎn)生溫度裂縫的溫控標(biāo)準(zhǔn)及進行保溫養(yǎng)護優(yōu)化選擇。

3.2.2 混凝土澆筑方案。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(yīng)，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，以控制表面龜裂；混凝土澆灌完及拆模后，立即采取有效的保溫措施并按規(guī)定覆蓋養(yǎng)護。

3.2.3 混凝土溫度監(jiān)測。在混凝土內(nèi)部及外部設(shè)置溫度測點，并且設(shè)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，每一測點的溫度值及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。

3.3 構(gòu)造設(shè)計上采取的防裂措施

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

3.3.2 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，使其在基坑約束下成一定的預(yù)壓力，補償混凝土內(nèi)部溫度、收縮產(chǎn)生的拉應(yīng)力，從而有效的避免混凝土裂縫的產(chǎn)生。

3.3.3 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，可合理的確定混凝土評定驗收齡期，打破正常標(biāo)準(zhǔn)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(shè)計標(biāo)號，達到減少混凝土水泥用量，降低水化熱的目的。

4 大體積混凝土的裂縫檢查與處理

大體積混凝土的裂縫分為三種：表面裂縫、深層裂縫、貫穿裂縫。對于表面裂縫因其對結(jié)構(gòu)力、耐久性和安全基本沒有影響，一般不作處理。對深層裂縫和貫穿裂縫可以采取鑿除裂縫，可以用風(fēng)鎬、風(fēng)鉆或人工將裂縫鑿除，至看不見裂縫為止，鑿槽斷面為梯形再在上面澆筑混凝土。

結(jié)語

根據(jù)以上的分析，在大體積的混凝土產(chǎn)生的裂縫現(xiàn)象上是可以通過設(shè)計、材料的選擇以及工藝的改善進行預(yù)防和治理的，同時后期在養(yǎng)護工作中的針對性養(yǎng)護也可以避免裂縫的產(chǎn)生，這都是通過大量的成功的實例得出的經(jīng)驗和結(jié)論。通過對各種可能會影響裂縫現(xiàn)象出現(xiàn)的因素進行考慮，完全是可以避免這種病害的出現(xiàn)。

[1]苗勝軍，叢啟龍，任奮華，等.基于ANSYS的大體積混凝土的水化熱模擬研究[J].四川建筑科學(xué)研究，2009（2）.

[2]尹成柱，曹振民，任鴻鵬，等.特大橋承臺混凝土施工溫度場和溫度應(yīng)力場分析研究[J].中外公路，2011（1）.