桥梁工程大体积混凝土非荷载裂缝研究

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摘要：通过对桥梁工程大体积混凝土“非荷载裂缝”产生的原因进行分析，介绍了该裂缝的具体分类，阐述了导致该裂缝的具体问题所在，着重分析了对该裂缝的有效控制方法，希望能够为桥梁工程施工工作提供一些参考，保障桥梁的结构质量和安全使用效果。

关键词：桥梁工程；大体积混凝土；裂缝

0引言

我国桥梁施工技术的进步推动了混凝土事业的发展，大体积混凝土在桥梁建筑之中得到了广泛运用。该种混凝土应用模式具有体积大、混凝土数量多，工程条件复杂和施工技术要求高等特点。大体积混凝土施工需满足强度、刚度、整体性和耐久度，还必须控制桥梁大体积混凝土结构部位裂缝的扩展，保证桥梁结构的整体性和安全性。

1桥梁工程中大体积混凝土裂缝分类

桥梁大体积混凝土常出现裂缝，而常规裂缝可分为两种。第一种，因结构承受荷载产生的裂缝。该种裂缝是结构在荷载作用下某些部位产生的拉应力超过材料抗拉强度引发的，又名为荷载裂缝。另一种，是因混凝土材料的收缩变形，温度变化及混凝土内钢筋锈蚀等引起的裂缝，又名非荷载裂缝。截止到目前为止，荷载裂缝的相关研究较为完善，建立了相关理论和控制标准。而相关非荷载裂缝的探究并不多见，虽然相关学者提出在设计和施工中以一些构造措施防止和减轻裂缝，但当前尚未建立有效的控制措施。故本文以桥梁大体积混凝土结构中存在的非荷载裂缝开展此次研讨。

2桥梁工程中大体积混凝土非荷载裂缝的成因

2.1温度裂缝

2.1.1水泥水化热。混凝土在硬化过程中，水泥水化会产生大量热量，使其在混凝土内部不易散发，增加内部温度，造成混凝土内外温度差异及散热时间存在较大差异，外部散热较快，导致混凝土内外温度有较大不同，形成了一定的温度差[1]。此外，混凝土中由于具有一定的温度差，在较大程度上会产生热胀冷缩效应，知识混凝土表面出现应拉力，导致混凝土自身抗拉达到极限，形成裂缝。2.1.2外界气温变化。外界气温严重影响混凝土质量，导致混凝土出现裂缝。这是因为混凝土在浇筑过程中，温度也在不断变化。混凝土温度会随着外界温度变化，外界温度升高，则混凝土水化热温度较高。而温度增大会破坏混凝土内部结构，导致裂缝产生。如外界气温降低，会使混凝土内外层温度出现差异。气温激素下降，混凝土会产生较大的温度应力，导致混凝土出现裂缝。

2.2收缩裂缝

混凝土在物理学中有一种现象，混凝土凝结过程中随着凝结的不断深化，体积逐渐变小，此种现象叫做混凝土收缩[2]。此外，在一些情况下，混凝土因外界因素影响，坚固性较强，变形能力降低，使其内部收缩应力降低，自身存在一定抗拉强度，导致混凝土内外压力增加而形成裂缝。裂缝也因形成原因不同，可分为干缩裂缝和塑性收缩裂缝。塑性收缩裂缝是因混凝土终止凝结前受到温度的影响，使混凝体中的水分过度散失，导致混凝土体积收缩速度加快，由于混凝土在凝结过程中抗拉力较小，无法应对内外部压力差，导致裂缝出现。干缩裂缝主要是发生在混凝土浇筑后养护阶段，是因混凝土内外水分蒸发不同出现的裂缝。

2.3钢筋锈蚀引起的裂缝

钢筋锈蚀在较大程度上也会造成混凝土裂缝，为此在对桥梁进行设计时需要对裂缝宽度采用规范化要求进行有效控制，并且在此基础上使用保护层对其进行保护，但保护层不能过厚。此外，桥梁工程在施工过程中，还需要对混凝土的水灰比进行严格控制，应加强振捣，提高混凝土的密实性，避免大量氧气进入内部结构，同时还应减少含氯盐的外加剂用量，特别是潮湿地区以及沿海地区应慎用[3]。

3桥梁工程中大体积混凝土非荷载裂缝的控制

3.1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。为降低非荷载裂缝出现记录，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，也有人以斜筋弥补。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。

3.2原材料的选择

选择合适的材料能够有效对混凝土裂缝进行有效控制：3.2.1水泥。需要选择凝结时间长、水化热较低以及中、低热硅酸盐水泥，不宜使用早强型水泥。3.2.2骨料。材料选择应连续级配，细骨料应以中粗砂为主。如材料选取不理想，可以粒径较大、质量上层，级配良好的骨料。因粒径越大，级配良好，骨料空隙率和表面积越小，其用水量则相应减少，水泥用量也减少。骨料选取之中，细度规模应在2.6～2.9之间。工程实践证明，采用平均粒径较大的中粗砂，相对于细沙，每平方米可减少用水量20kg左右，水泥量也可减少26～39kg，方可降低混凝土干缩，减少水化热，降低混凝土裂缝发生率。3.2.3掺合料。工程实践证明，粉煤灰的水化热远小于水泥，在保证工程质量的前提下，通过掺加适量的优质粉煤灰，减小水泥用量，可有效降低水化热；优质粉煤灰的需水性小，有减水作用，可降低混凝土的单位用水量；还可减小混凝土的自身体积收缩，有的还略有膨胀，有利于防裂。另外，掺加优质粉煤灰还能改善混凝土的和易性和可泵性。3.2.4减水剂。掺加减水剂可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。与此同时，热峰也相对推迟。缓凝型减水剂还能够抑制水泥水化，降低水化温升，降低裂缝发生率。减水剂对于水泥颗粒有明显分散效应，可增加混凝土拌和物的流动性，提高混凝土强度，提升水泥水化效果。

3.3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。

3.4施工措施

3.4.1降低混凝土的浇筑入模温度。在混凝土浇筑时，应在合适的温度中进行浇筑，温度过低与过高对浇筑质量都会造成一定的影响，若是夏天，可以选择夜间进行浇筑，应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。3.4.2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[4]。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。3.4.3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。3.4.4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，冷却管和测温点的位置和间距需根据实际情况确定。温控措施圆满完成后也能够高标号灌浆料堵实，后根据测得温度向预埋的管内注入一定冷却水，保证温差小于25℃，利用循环水带走水化热；冷却水的流量应控制，保证降温速率不大于15/d。尽管这种方法需要增加一些成本，却是降低大体积混凝土水化热温度最为有效的措施。

4结语

综上所述，桥梁工程中对大体积混凝土非荷载裂缝进行控制，能够有效提升桥梁施工质量，对整体桥梁后期投用有较好的质量保障。虽然大体积混凝土产生裂缝是不可避免的，但其有害程度是可以有效控制的，我们在桥梁施工时需要根据具体施工环境，及时采用有效的施工技术进行裂缝控制，有效提升桥梁的整体性、耐久性和安全性，保证桥梁施工质量。

参考文献：

[1]黄林毅.浅析桥梁工程中大体积混凝土裂缝成因及控制措施[J].中小企业管理与科技（上旬刊），2013（5）：159.

[2]蔡爱林.浅析桥梁大体积混凝土裂缝成因及控制措施[J].中国新技术新产品，2013（7）：76.

[3]杨敏剑.高铁桥梁工程大体积混凝土裂缝成因及控制措施[J].价值工程，2011（32）：101.

[4]陈玉光.浅谈桥梁工程中大体积混凝土裂缝的成因与控制[J].科学之友，2012（14）：73-74.

作者:李庆 单位:徐州市公路工程总公司