肖萬坤

摘 要：在對橋梁工程進行建設(shè)的時候，合理的運用大體積混凝土，可以使主體結(jié)構(gòu)物的穩(wěn)定性進一步提高，但是在膠凝材料水化熱過程中，會使溫度發(fā)生變化，導(dǎo)致混凝土收縮，從而出現(xiàn)裂縫，最終會對水工碼頭整體施工質(zhì)量產(chǎn)生影響。本文以某碼頭工程為例，對其裂縫產(chǎn)生原因、控制和處理手段等問題進行了闡述，為今后橋梁大體積混凝土的施工提供參考。

關(guān)鍵詞：大體積混凝土;橋梁;控制措施;施工裂縫

中圖分類號：U445.57 文獻標(biāo)識碼：A

1 工程概述

荔榕高速獨家村1號橋，橋長274.04 m、寬28.5 m，由于貴州多山，該橋梁在兩山之間，最高矩形橋墩墩高45.9 m，其承臺、方柱墩均為大體積混凝土，承臺所使用的混凝土尺寸為14.316 m*7.5（3） m*2.5 m，強度為C30，單體體積為248.7 m3;矩形橋墩尺寸為42.972m*2.6m*2.2m，強度為C40，斷面最小處尺寸為2 m，均為大體積混凝土。在對首件方塊進行預(yù)制時在對首件承臺進行澆筑時，將混凝土的模板拆除后，發(fā)現(xiàn)其表面出現(xiàn)裂縫，且裂縫為不規(guī)則的。為了使工程質(zhì)量得到保障，為了使該問題得到解決，項目部進行了論證分析，并對解決方案進行篩選，從而使大體積混凝土裂縫問題得到解決。

2 大體積混凝土的定義

通過相關(guān)規(guī)范可知，大體積混凝土主要判斷方式為：（1）混凝土實體結(jié)構(gòu)最小尺寸大于1 m;（2）混凝土中膠凝材料在水化過程中，會產(chǎn)生收縮和溫度變化，從而產(chǎn)生裂縫，其也為大體積混凝土。目前，大體積混凝土結(jié)構(gòu)在水利大壩、高層建筑以及大型橋梁中應(yīng)用較為廣泛，在對其進行養(yǎng)護和施工時，由于多種原因的存在，會使其產(chǎn)生裂縫，從而使其結(jié)構(gòu)力學(xué)性能受到影響，最終會導(dǎo)致質(zhì)量或安全問題的發(fā)生。因此，為了使大體積混凝土質(zhì)量得以提高，項目部應(yīng)對裂縫產(chǎn)生的原因進行分析和干預(yù)。

3 大體積混凝土裂縫的特點及成因

通過對工程實際情況進行分析可知，上表面層以及預(yù)埋筋周邊為承臺混凝土裂縫的聚集區(qū)，這些裂縫是在硬化初期產(chǎn)生的。以大體積混凝土特點為基礎(chǔ)，對裂縫進行分析可知：（1）上表面層的裂縫比較淺，且不規(guī)劃，通常會在拆模后不久產(chǎn)生此種裂縫，通過對裂縫產(chǎn)生時間以及施工環(huán)境進行分析可知，該種裂縫主要是因為后期養(yǎng)護不符合規(guī)范，導(dǎo)致混凝土表面脫水，從而造成塑性裂縫，與此同時，骨料下沉、混凝土離析、養(yǎng)護工藝不符合要求以及拆模過早等因素也會造成塑性裂縫。（2）預(yù)埋筋周邊的裂縫呈現(xiàn)出發(fā)育狀態(tài)，分布規(guī)律，且裂縫深處存在鋼筋，由此可知，該裂縫為應(yīng)力集中裂縫，主要是溫度收縮應(yīng)力不均導(dǎo)致。

除了以上兩種裂縫，還存在干燥收縮、溫度收縮以及溫差裂縫。主要內(nèi)容為：

（1）干燥收縮裂縫。該種收縮主要出現(xiàn)在混凝土硬化后，混凝土或水泥石干燥時，其中的水會蒸發(fā)成蒸汽，在此過程中，水泥石中毛細孔以及大孔洞中的水都會隨之蒸發(fā)，最先蒸發(fā)的水為大孔洞中的水，此過程不會造成混凝土的收縮，其次為毛細孔中的水發(fā)生蒸發(fā)，雖然此過程蒸發(fā)水的量越來越少，但是收縮量卻會不斷增加，從而造成收縮裂縫。

（2）溫度收縮裂縫。結(jié)構(gòu)散熱降溫、水化熱的絕熱溫升以及澆筑溫度都是組成混凝土內(nèi)部溫度的因素，與此同時，外界氣溫也會對混凝土澆筑溫度產(chǎn)生影響。當(dāng)外部氣溫較高時，混凝土的澆筑溫度也會提高。因此當(dāng)外界氣溫下降較快時，會使混凝土內(nèi)部和外層的溫度梯度增加，從而造成溫度收縮裂縫。

以上兩種收縮裂縫規(guī)律性較強，通常在混凝土硬化中期產(chǎn)生，多發(fā)生在承臺寬度（或長度）方向的1/2、1/4、1/8等位置。

（3）溫差裂縫。該種裂縫出現(xiàn)的原因為：水泥水化放熱，導(dǎo)致混凝土表面和內(nèi)部溫差增加。通常水泥水化熱為165 J/g～250 J/g，當(dāng)水泥用量增加時，其絕熱溫升會隨之加大，可達50℃～80℃，根據(jù)相關(guān)研究，當(dāng)混凝土內(nèi)外溫差超過10℃時，其冷縮值約為0.01%，溫差越大，該值也會增加，當(dāng)其超過極限拉伸時，結(jié)構(gòu)便會出現(xiàn)裂縫。該種裂縫較為不規(guī)律，通常在混凝土硬化早期發(fā)生。

4 對大體積混凝土裂縫進行控制

項目部在對承臺進行澆筑時，裂縫通常發(fā)生在初期階段，在對大體積混凝土進行施工前，施工人員應(yīng)先以目標(biāo)特點為基礎(chǔ)，對其開裂風(fēng)險進行評估，在此過程中，應(yīng)先對承臺現(xiàn)澆混凝土構(gòu)建最高溫度以及絕熱溫升進行估算，并對混凝土的外約束應(yīng)力和自約束應(yīng)力加以計算，最后以混凝土各齡期的抗裂安全系數(shù)和抗拉強度為基礎(chǔ)，對混凝土的開裂風(fēng)險進行判斷。經(jīng)過研究可知，該橋梁承臺現(xiàn)澆混凝土具有較小的開裂風(fēng)險，但是對矩形橋墩混凝土進行分析時，可發(fā)現(xiàn)其抗裂安全系數(shù)較小，因此容易產(chǎn)生干燥和溫度收縮裂縫，為了避免深層裂縫或結(jié)構(gòu)貫穿裂縫的產(chǎn)生，施工人員應(yīng)采取相應(yīng)的措施對其進行控制。當(dāng)前管養(yǎng)措施、降溫措施以及構(gòu)造措施等是混凝土裂縫控制的主要措施，主要內(nèi)容為：

（1）構(gòu)造措施。在對大體積混凝土實施施工之前，施工人員可以對構(gòu)造參數(shù)進行優(yōu)化，使其抗裂安全系數(shù)進一步提高，從而達到降低開裂風(fēng)險的目的，由于預(yù)制方塊尺寸較小，可采取一次性方式進行澆筑。在對矩形橋墩進行施工時，應(yīng)對其進行合理的分層和分段施工，由于矩形橋墩尺寸為45.9 m*2.6 m*2.2 m，因此可采用分層多次的方式實施澆筑。

（2）降溫措施。①對入模溫度進行控制：風(fēng)冷、噴霧等倉面降溫，提高澆筑效率、對入倉時間進行控制，使用冰水或制冷水等低溫水進行拌和，采用預(yù)冷、灑水以及遮陽等方式對骨料溫度進行控制，在溫度較低時段進行施工;②對混凝土內(nèi)部溫度進行控制：為對混凝土內(nèi)部埋設(shè)冷卻水管的處理方式，達到通水降溫的目的。

（3）管養(yǎng)措施?；炷两K凝后，應(yīng)對其進行及時的養(yǎng)護;拆除承臺或矩形橋墩的模板后，應(yīng)設(shè)專人進行養(yǎng)護，保證構(gòu)件表面長時間保持濕潤，使構(gòu)件表面濕度盡量接近于標(biāo)養(yǎng)濕度，通常應(yīng)大于90%;在對矩形橋墩進行管養(yǎng)時，應(yīng)采用專人養(yǎng)護和覆蓋土工布的方式，通常為了提高養(yǎng)護效果，可鋪設(shè)雙層土工布、加涂養(yǎng)護劑。在對養(yǎng)護期溫度進行控制時，應(yīng)做到如下幾點：①混凝土內(nèi)部（表面下50 mm或100 mm到中心的位置）溫差應(yīng)小于20℃;②混凝土表面（表面下50 mm或100 mm）與外界溫度溫差應(yīng)小于25℃;③應(yīng)將混凝土降溫速度控制在2℃/d以內(nèi);④當(dāng)拆除保護層后，大氣和混凝土表面溫差應(yīng)小于20℃。在對混凝土養(yǎng)護時間進行控制時，應(yīng)從澆筑初期開始計算，若水泥為普通硅酸鹽水泥，則養(yǎng)護時間應(yīng)大于14天;若水泥為其他水泥，則養(yǎng)護時間應(yīng)大于21天;夏季施工時，應(yīng)對養(yǎng)護時間進行增加。

在對大體積混凝土裂縫進行控制時，除了上述主要措施外，還應(yīng)對配合比和材料進行優(yōu)化和選擇。例如，可采用外加緩凝劑、礦渣、粉煤灰，降低膠凝材料用量、選擇低水化熱材料以及選擇大規(guī)格骨料等方式對混凝土內(nèi)部溫度進行控制，使混凝土內(nèi)部的約束應(yīng)力得到控制，從而使抗裂安全系數(shù)降低，最終達到降低混凝土開裂風(fēng)險的目的。

5 裂縫問題和處理方式

在對首件承臺進行施工時，發(fā)現(xiàn)其表面存在不規(guī)則裂縫，產(chǎn)生這種裂縫的原因是因為混凝土液性轉(zhuǎn)化到塑性的速度較快，導(dǎo)致水分蒸發(fā)速率增加，是環(huán)境溫度升高，從而出現(xiàn)塑性收縮，當(dāng)抗裂應(yīng)力低于溫度應(yīng)力時（如圖1可知大體積混凝土水化熱過程中的主要溫度變化），便會出現(xiàn)塑性收縮裂縫。對現(xiàn)場進行實測可知，裂縫的寬度為0.15 mm，長為30 mm～150 mm，深度較淺。

以首件承臺為例，對其表面裂縫進行處理，主要應(yīng)使用灌注水泥素漿刮平、加強管養(yǎng)的方式對其進行處理。為了對后續(xù)大體積混凝土裂縫進行預(yù)防，應(yīng)采用二次振搗、抹壓的方式進行處理，對表面裂縫進行控制。

除了表面裂縫之外，大體積混凝土還包括貫穿裂縫、深層裂縫以及細微裂縫。貫穿裂縫以及深度裂縫會對混凝土結(jié)構(gòu)性能產(chǎn)生影響，因此項目部應(yīng)對修補方案進行編制，采取有效的方式對其進行修補，在對修補材料進行選擇時，應(yīng)采用與混凝土顏色一致、不收縮、穩(wěn)定性好以及粘結(jié)強度高的材料，主要可以采用電化學(xué)防護法、混凝土置換法、結(jié)構(gòu)補強法、灌漿法以及填充法等。通常采用表面貼補法和涂抹法對表面裂縫進行處理，涂抹材料通常為可環(huán)氧樹脂，與此同時，還可使用土工膜對表面裂縫進行處理。細微裂縫通常不會對混凝土結(jié)構(gòu)性能產(chǎn)生影響，因此可不進行處理。

近幾年，在新技術(shù)和新材料的應(yīng)用過程中，混凝土裂縫修補技術(shù)發(fā)展迅速，具有微膨脹、無收縮、高強、早強以及快硬等特性的丁苯橡膠、聚醋酸乙烯、環(huán)氧樹脂漿料等材料應(yīng)用越來越廣泛。

6 總結(jié)

在橋梁、水運以及交通等大型主體結(jié)構(gòu)工程中對大體積混凝土應(yīng)用越來越廣泛，因此為了使工程整體質(zhì)量得以提升，施工單位應(yīng)對混凝土裂縫進行控制。在對大體積混凝土裂縫進行控制時，應(yīng)從管養(yǎng)、施工工藝、配合比、原材料等方面對其進行治理和預(yù)防，做到防患于未然，使混凝土質(zhì)量進一步提高，從而達到提高航道和港口壽命的目的。本文以某碼頭工程中的裂縫問題為基礎(chǔ)，對其裂縫防治進行分析，為今后大體積混凝土碼頭的施工奠定基礎(chǔ)。

參考文獻：

[1]于真.淺談大體積混凝土施工[J].河南建材，2013（06）.

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