橋涵施工中混凝土裂縫的原因及預(yù)防措施

橋涵施工中混凝土裂縫的原因及預(yù)防措施

隨著我國HYPERLINK"/2009/0928/403.html"HYPERLINK"/2009/0928/403.html"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HYPERLINK"/2012/0517/58874.html"HYPERLINK"/2012/0628/60594.html"混凝土表面出現(xiàn)裂縫個(gè)別的出現(xiàn)通縫現(xiàn)象對(duì)其使用壽命大大縮短，同時(shí)也存在安全隱患。裂縫的主要原因是HYPERLINK"/2012/0628/60594.html"混凝土結(jié)構(gòu)厚實(shí)、混凝土體積大、工程條件復(fù)雜(一般都是現(xiàn)澆且多為地下或半地下建筑)、施工技術(shù)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(shè)計(jì)、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(shí)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(shí)，將在混凝土中產(chǎn)生拉應(yīng)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(jì)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(dá)70℃左右，甚至更高)。尤其對(duì)大體積混凝土來講，這種現(xiàn)象更加嚴(yán)重因?yàn)榛炷羶?nèi)部和表面的散熱條件不同，故混凝土中心溫度很高，就會(huì)形成溫度梯度，使混凝土內(nèi)部產(chǎn)生壓應(yīng)力，表面產(chǎn)生拉應(yīng)力，當(dāng)拉應(yīng)力超過混凝土的極限抗拉強(qiáng)度時(shí)混凝土表面就會(huì)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(guān)系，外界氣溫愈高，混凝土的澆筑溫度也就會(huì)愈高；如果外界溫度降低則又會(huì)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(huì)造成很大的溫度應(yīng)力，極其容易引發(fā)混凝土的開裂。另外外界的濕度對(duì)混凝土的裂縫也有很大的影響，外界的濕度降低會(huì)加速混凝土的干縮，也會(huì)導(dǎo)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(huì)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(jí)配不連續(xù)、數(shù)量不夠，砂率及水灰比不當(dāng)所造成的裂縫。

5）基礎(chǔ)不均勻沉降的影響

結(jié)構(gòu)物基礎(chǔ)的不也會(huì)產(chǎn)生裂縫，這種裂縫會(huì)隨著基礎(chǔ)沉降而不斷的增大，待地基下沉穩(wěn)定后，將不會(huì)變化。超荷載使用或未達(dá)到設(shè)計(jì)過早加荷載導(dǎo)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(yù)防裂縫控制措施

1）混凝土配合比設(shè)計(jì)

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(yīng)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(xì)骨料宜采用2區(qū)中砂，因?yàn)槭褂弥猩氨扔眉?xì)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(jí)配石子，以減少混凝土收縮變形。使用摻合料，應(yīng)用添加粉煤灰技術(shù)。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(qiáng)度，推移溫升峰值出現(xiàn)時(shí)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(yàn)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(yīng)力，可以抵消一部分混凝土的收縮應(yīng)力，這樣，相應(yīng)地提高混凝土抗裂強(qiáng)度。

2）施工現(xiàn)場(chǎng)控制

（1）混凝土溫度監(jiān)測(cè)。

在混凝土內(nèi)部外部設(shè)置溫度測(cè)點(diǎn)，設(shè)置保溫HYPERLINK"/sell/index.php?catid=57"HYPERLINK"/sell/index.php?catid=169"HYPERLINK"/sell/index.php?catid=57"HYPERLINK"/sell/index.php?catid=169"HYPERLINK"/sell/index.php?catid=57"HYPERLINK"/sell/index.php?catid=169"HYPERLINK"/sell/index.php?catid=57"HYPERLINK"/sell/index.php?catid=169"材料溫度測(cè)點(diǎn)及養(yǎng)護(hù)水溫度測(cè)點(diǎn)，現(xiàn)場(chǎng)溫度監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)由數(shù)據(jù)采集儀自動(dòng)采集并進(jìn)行整理分析。每一測(cè)點(diǎn)的溫度值、各測(cè)位中心測(cè)點(diǎn)與表層測(cè)點(diǎn)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(xì)計(jì)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(shí)間；控制混凝土入溫度并加強(qiáng)振搗，嚴(yán)格控制振搗時(shí)間，移動(dòng)距離和插入深度，保證振搗密實(shí)，嚴(yán)防漏振和過振，確?；炷辆鶆蛎軐?shí)；做好現(xiàn)場(chǎng)協(xié)調(diào)組織管理，要有充足的人力、物力、保證施工按計(jì)劃順利進(jìn)行，保證混凝土供應(yīng)，確保不留冷縫；澆筑后對(duì)大體積混凝土表面較厚的水泥漿進(jìn)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(shí)，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(hù)。

（3）為反映溫控效果可在少數(shù)混凝土層中埋設(shè)HYPERLINK"/sell/index.php?catid=335"HYPERLINK"/sell/index.php?catid=335"HYPERLINK"/sell/index.php?catid=335"HYPERLINK"/sell/index.php?catid=335"應(yīng)變計(jì)進(jìn)行溫度應(yīng)力檢測(cè)，HYPERLINK"/sell/index.php?catid=335"HYPERLINK"/sell/index.php?catid=335"應(yīng)變計(jì)沿水平方向布置檢測(cè)水平方向應(yīng)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(jìn)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(cè)，控制冷卻水管進(jìn)水流量及溫度。

3）構(gòu)造設(shè)計(jì)上對(duì)大體積混凝土采取防裂措施

（1）設(shè)計(jì)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)HYPERLINK"/Photo/Xuansuoqiao/"HYPERLINK"/Photo/Xuansuoqiao/"懸索橋錨碇受力特點(diǎn)，設(shè)計(jì)挖空非關(guān)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(yù)壓力，補(bǔ)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）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(píng)定驗(yàn)收齡期，打破正常標(biāo)準(zhǔn)28d的評(píng)定驗(yàn)收齡期，改為60d或更多天，評(píng)定驗(yàn)收齡期充分考慮混凝土的后期強(qiáng)度，從而減低設(shè)計(jì)標(biāo)號(hào)，達(dá)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(huì)產(chǎn)生溫度應(yīng)力，采用改善邊界約束的構(gòu)造設(shè)計(jì)，如遇有約束強(qiáng)的巖石類地基、較厚的混凝土墊層等時(shí)，可在接觸面上設(shè)滑動(dòng)層來減少溫度應(yīng)力。在外約束的接觸面上全部設(shè)滑動(dòng)層，則可大大減弱外約束。

（5）還應(yīng)重視合理有益作用，可采取增配構(gòu)造鋼筋。配筋應(yīng)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(shè)金屬擴(kuò)張網(wǎng)等有效措施，有效地提高混凝土抗裂性能。

3、結(jié)束語

雖然混凝土易產(chǎn)生裂縫，但是大只要我們?cè)谠O(shè)計(jì)、施工工藝、HYPERLINK"/sell/index.php?catid=57"HYPERLINK"/sell/index.php?catid=169"HYPERLINK"/sell/index.php?catid=57"