公路桥梁大体积混凝土施工质量控制

【摘要】：随着我国经济的不断进步，交通行业也取得了长足的发展，公路桥梁建设规模随之扩大。大体积混凝土是公路桥梁基础结构中的重要组成，其质量是影响桥梁建设质量的关键，有着举足轻重的作用。混凝土产生裂缝是桥梁基础施工中的常见病害之一，直接影响着整个桥梁的工程、结构和使用质量。因此，施工前做好充分准备严格控制混凝土施工的质量，若发生混凝土裂缝要及时分析原因，并从材料控制、施工控制等方面采取控制措施，保证工程质量。

【关键词】：大体积混凝土；施工质量控制；裂缝

中图分类号：TU37 文献标识码：A 文章编号：

引言

随着我国交通建设的不断发展，现代科学技术应用于交通建设，新的施工技术被应用到桥梁工程施工当中，公路桥梁基础逐渐从传统的桥桩转化为大体积的混凝土。大体积混凝土常指混凝土结构物实体大小≥1m，主要用于公路桥梁下部基础承台结构、桥墩台等，有着体积较大、表面系数比较小，水泥水化热释放比较集中等特点。其载荷承受能力大，能够在较大面积范围起到支撑作用。但大体积混凝土由于水化热引起砼内的最高温度与外界气温的温度差可能超过250C等一系列的原因，大体积混凝土在浇筑过程或使用过程中产生大量的裂纹，对桥梁的整体结构安全和正常使用带来隐患。

裂缝的类型及原因分析

大体积混凝土裂缝的产生分为三个阶段：第一，裂纹初期主要在产生在浅表，裂纹宽度和深度较小，走向无规律，对混凝土整体的性能影响不大；第二，随着裂纹向深部扩展，其作用的扩大，在主裂纹边分支着许多次生裂纹，能较为严重地破坏混凝土的结构整体性和结构性能；第三，裂纹贯穿混凝土上下两而，将混凝土切割成两部分或者多部分，使得大体积混凝土失去承载能力。

大体积混凝土裂缝类型及产生的原因有以下几点：

1.1温度应力裂缝

此类裂缝主要由温差造成。由于混凝土的内外温差和收缩作用，混凝土温度应力和收缩应力大于混凝土抗拉强度时所产生的裂缝。较大体积混凝土内部的热量没有表面的热量散失得快，造成内外温差过大，当内外温差在混凝土凝结初期产生的拉应力超过混凝土抗压强度时。就会导致混凝土裂缝的产生。另外，拆模前后，由于表面温度快速降低，造成温度陡降，也会导致裂缝的产生。当混凝土内部达到最高温度后，热量会逐渐散发而达到环境温度。它们与最高温度的差值就是内部温差。这几种温差都会产生温度裂缝。但主要还是由水化热引起的内外温差产生的裂缝。

1.2干缩裂缝

与普通混凝土相同，大体积混凝土干缩裂缝多出现在混凝土养护结束后的一段时间或是混凝土浇筑完毕后一周左右。混凝土硬化后，在外部干燥的环境下，混凝土内部水分不断向外散失，若表面水分损失过快，则会引起较大的变形，内部湿度变化较小则变形较小，这会导致混凝土由外向内的干缩变形，且这种收缩变形是不可逆的。较大的表面干缩变形受到混凝土内部约束。产生较大拉应力而产生裂缝。干缩裂缝多为表面性的平行线状或网状浅细裂缝，较为细小。

1.3塑性收缩裂缝

在混凝土凝结前。因表面水份散失较快而产生收缩。这时混凝土的泌水现象明显减小，混凝土尚处于塑性状态，如果表面蒸发损失的水分不能及时得到补充，稍有拉力作用，混凝土的表面就会出现分布不均匀的裂缝。在水泥活性大、混凝土温度较高或在水灰比较低的条件下会加剧引起开裂。出现裂缝后，混凝土体内的水分蒸发会进一步加大。导致裂缝进一步扩展。塑性收缩裂缝一般在夏季干热或大风天气出现，裂缝多呈中间宽、两端细且长短不一及互不连贯的状态。影响混凝土塑性收缩开裂的主要原因有水灰比、凝结时间、环境温度、风速及相对湿度等。

1.4沉陷裂缝

此类裂缝主要是由于桥梁基础结构所处的地基土质不匀、松软、回填不实或基坑长时间浸泡等造成不均匀沉降所致。特别是在北方地区冬季施工，模板支撑在冻土上，冻土消融后产生不均匀沉降，致使混凝土基础结构产生沉陷裂缝。此类裂缝多为进深较大或贯穿性裂缝，危害较大，其走向常与沉陷情况有关，一般沿与地面垂直或呈30-45度角方向，裂缝宽度与沉降量成正比关关系。

2.公路桥梁大体积混凝土裂缝控制措施

深入分析裂缝产生的原因，针对上述原因，对大体积混凝土裂缝控制措施探讨如下。

2.1严格施工管理，改进施工工艺

在大体积混凝土施工过程中，由于一些列的管理问题而导致的裂缝出现，通过一定的措施是可以很好的避免的。针对前文中所分析的三方面问题，认为从管理方面应该提出以下措施。首先，细致考察混凝土工作环境，准确设计混凝土各个施工参数，特别在施工之前，要准确规划好混凝土施工的各个环节，特别是对细节进行把握；其次，加强对人员管理，严格杜绝因为人为原因而造成的偷工减料、以次充好等问题出现，并且对出现问题的施工人员严格查处；最后，建立完善管理机构和管理制度，特别是对浇筑之后的混凝土的验收一定要严格。混凝土裂纹出现的原因还有一部分足由于施工工艺问题而导致的。因此，在混凝土的施工中，采用连续施工，分段施工的方法可以有效避免裂纹的出现。

2.2干缩裂缝预防措施

选用中低热水泥和粉煤灰水泥，以降低水泥用量。混凝土的干缩受水灰比影响较大，水灰比越大，干缩程度越大。因此，在交通标准化混凝土配合比设计中应选择好水灰比，同时掺加合适的减水剂。混凝土的用水量也不能大于配合比设计所给定的用水量。加强混凝土的早期养护，并适当延长混凝土的养护时间。或在混凝土结构中设计及施工时设置合适的收缩缝。

2.3塑性收缩裂缝的预防措施

1)选用于缩值较小早期强度较高的硅酸盐或普通硅酸盐水泥；

2)严格控制水灰比，掺加高效减水剂来增加混凝土的坍落度和和易性。减少水泥及水的用量；

3)及时覆盖塑料薄膜或潮湿的草垫、麻片等，保持混凝土终凝前表面湿润，或者在混凝土表面喷洒养护剂等进行养护；

4)在高温和大风天气要设置遮阳和挡风设施，及时养护。

2.4 沉陷裂缝

1)对基坑部位、填土地基进行必要的冲击夯实或加固；

2)防止混凝土及地基被水浸泡；

3)在冬季施工时基底冻土上搭设模板时要采取一定的预防措施。

2.5温度裂缝预防

水泥材料、石料及外加剂的选择由于温差主要是由水化热产生的，所以要减小温差就要降低水化热，要尽量采用早期水化热低的水泥，应尽量选用水化热低、凝结时间长的大坝水泥、低热矿渣硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、其他低标号水泥等。尽量选择粒径大的粗骨料和干净的中粗砂，因为粗骨料粒径越大，级配越好，孔隙率越小，中沙中含泥量越小、总表面积越小、水泥用量就越少。减少水泥用量，降低水化热并提高和易性掺加适量粉煤灰等外加剂。但应注意由于粉煤灰的比重较水泥小，混凝土振捣时比重小的粉煤灰容易浮在混凝土的表面，表面容易产生塑性收缩裂缝，掺人适量的减水剂改善混凝土的和易性，降低水灰比，提高混凝土强度或在保持混凝土一定强度时减少水泥用量，掺加适量缓凝剂，可以延缓混凝土放热峰值出现的时间，由于混凝土的强度会随龄期的增长而增大，所以待放热峰值出现时，混凝土强度也增大了，从而减小裂缝出现的机率。

2.6加强大体积混凝土的养护，提高混凝土施工质量

及时、有效的养护工作，是排除混凝土构件中的病害，保证混凝土质量的主要措施。目前对混凝土的养护工作，多分为热养护和自然养护两大类。

热养护：热养护是指通过特定的方式，将热源产生的热能传递给需要养护的混凝土构件，并控制混凝土构件周围的相对湿度，利用营造出的热湿环境对混凝土进行养护。

自然养护：自然养护是指在自然温度下，通过洒水、覆盖等方法对混凝土构件进行养护。这两种方法在实际应用中，各有利弊。热养护所需时间短，见效快，能迅速提高强度，其缺点是所需费用较多，成本投入较大；自然养护操作简单，成本低廉，但养护所需时间较长。我们应该在实际施工过程中，针对具体施工情况和施工需求，对两种养护方式进行比较和选择。

3.混凝土裂缝的处理

混凝土裂缝的出现不但会影响公路桥梁结构的整体性和刚度，还会引起钢筋的锈蚀、降低混凝土的耐久性、抗疲劳及抗渗能力。发现不影响混凝土整体强度的轻微裂缝要及时处理 ，通常可以采取的措施有以下几种：

3.1表面裂缝的处理

在裂缝的表面涂抹水泥浆、环氧胶泥或在混凝土表面涂刷油漆、沥青等防腐材料，为防止混凝土继续开裂，在裂缝的表面粘贴玻璃纤维布等措施；

3.2加固法

当裂缝影响到桥梁混凝土结构的性能时，就要考虑采取加固法对混凝土结构进行处理，此外加大混凝土结构的截面面积，在构件的角部外包型钢、采用预应力法加固、粘贴钢板加固。另外，在裂缝严重到影响桥梁结构的整体强度或安全性，超出正常防治范围时，需按照要求拆除重建。

3.3灌浆法

主要适用于对桥梁结构整体性有影响或有防渗要求的混凝土裂缝的修补，利用压力设备将胶结材料压入混凝土的裂缝中，胶结材料硬化后与昆凝土形成一个整体，从而起到封堵加固的目的。常见的胶结材料有水泥浆、环氧树脂、甲基丙烯酸酯等材料。

4.结束语

目前，混凝土施工是公路桥梁施工中的重要环节。由于混凝土施工的技术比较复杂，影响因素众多，人们对于混凝土施工的质量很难控制，容易出现桥梁基础大体积混凝土裂缝控制问题。因此，施工前应做好充分的预防措施。一旦裂缝出现，应及时分析原因，在不会降低结构物的承载能力、不影响使用功能、不降低结构的耐久性的情况下，采用合理的方法予以处理，以确保公路桥梁的结构安全。

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