吳興榮

（云南交投公路建設(shè)第二工程有限公司，云南 昆明 650000）

0 引言

在公路橋梁建設(shè)中，大體積混凝土施工十分常見并占據(jù)著重要地位。大體積混凝土具有顯著的“大體積”特點(diǎn)，表面系數(shù)較小，水化熱難以迅速釋放，使混凝土構(gòu)件出現(xiàn)內(nèi)外溫差過大的情況，從而使大體積混凝土出現(xiàn)裂縫。此外，大體積混凝土可出現(xiàn)干縮裂縫、沉降裂縫等多種形式的裂縫，導(dǎo)致公路橋梁的施工質(zhì)量以及應(yīng)用效果受到嚴(yán)重影響，對(duì)行車安全留下隱患，由此可見，對(duì)公路橋梁大體積混凝土常見裂縫及其控制工藝進(jìn)行分析研究具有重要意義。

1 公路橋梁大體積混凝土常見裂縫類型和成因

1.1 溫度裂縫

在公路橋梁大體積混凝土施工過程中，外界溫度必然持續(xù)處于改變的狀態(tài)當(dāng)中，也就導(dǎo)致混凝土內(nèi)外部的溫差持續(xù)變化，一旦溫差較大，或是外部環(huán)境濕度大幅度降低，則導(dǎo)致混凝土收縮速度增加，引起溫度裂縫。

1.2 干縮裂縫

在大體積混凝土逐漸硬化的過程中，如果外部環(huán)境濕度較小，其中水分的流失速度則會(huì)進(jìn)一步加快，導(dǎo)致大體積混凝土自身出現(xiàn)較大的形變情況，而與此同時(shí)，其內(nèi)部的濕度以及形變幅度均相對(duì)較小，就會(huì)引起大體積混凝土自身產(chǎn)生由外部向內(nèi)部的干縮變形，而內(nèi)部因素能夠?qū)е峦獠康母煽s變形受到限制，從而出現(xiàn)干縮裂縫。

1.3 沉陷裂縫

在公路橋梁大體積混凝土之中，沉陷裂縫出現(xiàn)的可能性相對(duì)較大，原因在于公路橋梁的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)部位存在土質(zhì)不均勻情況，如果基坑長時(shí)間處于被水浸泡的狀態(tài)當(dāng)中，或是處于軟土地基位置，就會(huì)導(dǎo)致沉陷裂縫出現(xiàn)，特別是對(duì)于北方地區(qū)來說，在冬季寒冷環(huán)境中開展公路橋梁大體積混凝土的施工工作，難免涉及到凍土施工，而在天氣逐漸轉(zhuǎn)暖、凍土發(fā)生消融之后，則會(huì)出現(xiàn)沉陷裂縫[1]。

2 公路橋梁大體積混凝土裂縫施工控制工藝

2.1 應(yīng)用水化熱低的水泥

選擇水泥材料時(shí)，應(yīng)盡量選擇水化熱較低且凝結(jié)時(shí)間相對(duì)較長的種類，最好可以將大壩水泥、礦渣硅酸鹽水泥、硅酸鹽水泥以及粉煤灰硅酸鹽水泥等作為主要原材料。但若水泥的水化熱較低，其中的吸水性也就更大，進(jìn)而會(huì)導(dǎo)致澆筑層表面出現(xiàn)更加顯著的析水情況，導(dǎo)致施工速度受到影響，施工質(zhì)量也在一定程度上受到影響。因?yàn)樗晃龀鲋?，能夠在澆筑層的表面進(jìn)行聚集，導(dǎo)致混凝土中的水灰比發(fā)生改變，且進(jìn)行淘水處理時(shí)，還必然會(huì)帶走部分砂漿，導(dǎo)致該夾層含水量過多，使混凝土的整體性以及凝結(jié)力被破壞。在正常情況下，混凝土中用水量的多少，能夠?qū)ζ涿谒援a(chǎn)生影響，若用水量較多，則泌水性更大，反之亦然。同時(shí)，溫度也能夠?qū)ζ洚a(chǎn)生影響，在溫度上升的情況下，水析出的時(shí)間則相對(duì)較短。另外，水泥成分以及水泥細(xì)度也能夠?qū)λ奈龀霎a(chǎn)生影響。由此可見，在對(duì)水泥品種進(jìn)行選擇時(shí)，應(yīng)選擇具有低泌水性特點(diǎn)的水泥品種，并在其中適量應(yīng)用減水劑，以促使其中的用水量進(jìn)一步降低。另外，在開展施工工作的過程中，應(yīng)及時(shí)將析水排出，或是針對(duì)析水處適量添加干硬性混凝土，經(jīng)過振搗方可繼續(xù)開展?jié)仓ぷ鱗2]。

2.2 改善配合比

在對(duì)混凝土應(yīng)用過程中，針對(duì)大體積混凝土進(jìn)行科學(xué)合理的配合比調(diào)控十分重要。保障大體積混凝土配合比的標(biāo)準(zhǔn)化，有利于提升施工效果以及后續(xù)公路橋梁的整體應(yīng)用效果，還可以避免大體積混凝土出現(xiàn)變形情況，也就大幅度降低了其中出現(xiàn)裂縫的幾率。在這個(gè)過程中，應(yīng)該控制好原材料的選擇，保障水泥、骨料、摻和料之間能夠進(jìn)行合理的搭配，特別是在對(duì)水泥原材料進(jìn)行選擇時(shí)，需要格外注意水泥具有水化熱特點(diǎn)，在將其與其他相關(guān)的原材料進(jìn)行搭配時(shí)，應(yīng)合理應(yīng)用外加劑，從而降低水化熱導(dǎo)致混凝土受到的不良影響。

混凝土中應(yīng)用的外加劑可分為多種，但是通常主要使用粉煤灰以及木鈣減水劑，以實(shí)現(xiàn)有效的緩凝。將其應(yīng)用于大體積混凝土之中，可以充分降低冷接縫情況出現(xiàn)的幾率，提升施工效率，且完全不影響大體積混凝土的抗拉強(qiáng)度以及正常收縮。而粉煤灰能夠促使混凝土具有更加良好的黏塑性，還可使水化熱降低15%左右。

在對(duì)各項(xiàng)原材料以及外加劑進(jìn)行應(yīng)用的過程中，必須充分結(jié)合實(shí)際情況，對(duì)混凝土適當(dāng)減少骨料的含泥量，使其承載能力以及抗拉能力得到提升。并且，還需對(duì)公路橋梁的實(shí)際施工環(huán)境進(jìn)行充分考慮，對(duì)其中骨料的含泥量進(jìn)行科學(xué)合理地調(diào)整，使其符合標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范要求[3]。

2.3 骨料控制

對(duì)于大體積混凝土中的骨料，其中細(xì)骨料應(yīng)主要采用中砂，粗骨料則應(yīng)主要采用連續(xù)級(jí)配。對(duì)于粗骨料來說，應(yīng)選擇級(jí)配良好、強(qiáng)度較高同時(shí)粒徑適當(dāng)偏大的骨料，以促使其表面積縮減、空隙率降低，可以適當(dāng)降低水泥材料的用量，進(jìn)而避免出現(xiàn)劇烈的水化熱現(xiàn)象，使干縮情況得以減弱，從而避免大體積混凝土出現(xiàn)裂縫。

2.4 優(yōu)化設(shè)計(jì)

在開展大體積混凝土施工過程中，通常不需要布置鋼筋，或者是僅需要少量布置鋼筋。但是對(duì)于易出現(xiàn)裂縫的位置，例如轉(zhuǎn)角位置或是孔洞周圍的位置，還是應(yīng)該適量布置斜筋，使鋼筋代替混凝土對(duì)其中的拉應(yīng)力進(jìn)行承擔(dān)，以降低裂縫出現(xiàn)的可能性。對(duì)于大體積混凝土的設(shè)計(jì)工作來說，應(yīng)主要應(yīng)用強(qiáng)度處于中低狀態(tài)的水泥材料，以使混凝土強(qiáng)度得到優(yōu)化，特別是后期強(qiáng)度可以得到充分改善。并且，在開展工程結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)工作時(shí)，還需根據(jù)實(shí)際情況，合理改善整體結(jié)構(gòu)的約束程度，盡量采用合理的鋼筋保護(hù)層厚度，以避免裂縫出現(xiàn)[4]。

2.5 施工過程加強(qiáng)控制

2.5.1 確認(rèn)降溫曲線

混凝土中出現(xiàn)水化熱現(xiàn)象時(shí)，其升溫時(shí)間相對(duì)較短，僅在完成澆筑工作之后的5日之內(nèi)，所以混凝土不具有較大的彈性模量，而是基本處于彈塑性或是塑性的狀態(tài)之中，約束應(yīng)力相對(duì)較低。而在水化熱降溫的過程中，其彈性模量則能夠在短時(shí)間內(nèi)大幅度增加，同時(shí)拉應(yīng)力也大幅度增加，直至其在抗拉強(qiáng)度以上，便能夠?qū)е仑灤┬粤芽p出現(xiàn)。所以，需要對(duì)降溫曲線進(jìn)行明確，以保障實(shí)際施工的過程中，可以針對(duì)截面中部準(zhǔn)確把握最高溫度，并使用該降溫曲線對(duì)平均降溫曲線進(jìn)行替代，且還應(yīng)使用表1中相應(yīng)的值對(duì)近似解進(jìn)行求解。

表1 混凝土結(jié)構(gòu)水化熱升溫值

對(duì)表1內(nèi)容進(jìn)行應(yīng)用的基本條件：施工過程中所應(yīng)用的水泥屬于礦渣水泥，且標(biāo)號(hào)為425，每m3使用的水泥材料總量為275kg，并且如果應(yīng)用其他類型的水泥，或是模板、標(biāo)號(hào)、水泥用量需要發(fā)生變化，其具體應(yīng)用則應(yīng)根據(jù)實(shí)際施工情況進(jìn)行合理調(diào)整。

2.5.2 控制混凝土入模溫度

為了進(jìn)一步降低裂縫出現(xiàn)的幾率，對(duì)于混凝土入模時(shí)的溫度，應(yīng)該進(jìn)行嚴(yán)格控制。一般來說，入模時(shí)的溫度最高應(yīng)為30℃，主要應(yīng)該在傍晚這一時(shí)間段，開展承臺(tái)混凝土的澆筑工作，施工過程中應(yīng)合理對(duì)粗骨料進(jìn)行噴水處理，同時(shí)合理采用覆蓋措施，并根據(jù)實(shí)際需要設(shè)置遮陽裝置，例如在相應(yīng)位置搭設(shè)布棚或是遮陽網(wǎng)，以避免陽光直射混凝土。在水箱之中，也應(yīng)加入適量冰塊，以對(duì)拌合料用水溫度的上升進(jìn)行有效控制[5]。

2.5.3 埋設(shè)冷凝管

在首批混凝土進(jìn)入到初凝狀態(tài)后，應(yīng)該由專門的工作人員負(fù)責(zé)將涼水注入到冷凝管，以對(duì)混凝土內(nèi)部進(jìn)行降溫處理（圖1）。因此，只要冷凝管進(jìn)行排水，混凝土內(nèi)部的熱量即能夠出現(xiàn)一定程度的流失，也就可以有效平衡大體積混凝土內(nèi)外部的溫度，從而降低裂縫出現(xiàn)的可能性。

圖1 冷凝管的應(yīng)用示意圖

2.5.4 調(diào)整混凝土澆筑方法

在對(duì)混凝土進(jìn)行澆筑施工時(shí)，應(yīng)主要應(yīng)用薄層澆筑的方式，以保障澆筑施工過程中，混凝土厚度的上升能夠持續(xù)處于均勻狀態(tài)，避免出現(xiàn)拌合物大幅度堆積導(dǎo)致高差過大，在通常情況下，每一層混凝土的厚度應(yīng)控制在20～30cm。

如果結(jié)構(gòu)物自身的厚度較大，需要一次性對(duì)混凝土進(jìn)行大量澆筑，此時(shí)則應(yīng)該采用分層澆筑的模式，使混凝土表面系數(shù)增加，以提升其內(nèi)部散熱效果，一般來說，分層厚度應(yīng)控制在約1.5m的狀態(tài)，且每層之間的施工時(shí)間間隔，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況控制在5～14d。

2.5.5 強(qiáng)化振搗工作

針對(duì)混凝土進(jìn)行振搗，有利于提升混凝土內(nèi)部的密實(shí)程度以及抗拉強(qiáng)度，并且完成澆筑混凝土之后，將其中的積水及時(shí)排出，并開展二次抹面工作，有利于避免早期收縮導(dǎo)致裂縫出現(xiàn)。

2.5.6 混凝土的養(yǎng)護(hù)措施

在澆筑混凝土工作結(jié)束以后，應(yīng)對(duì)混凝土位置搭設(shè)遮陽裝置，例如布棚或遮陽網(wǎng)均可，以避免陽光對(duì)混凝土承臺(tái)表面進(jìn)行直接的暴曬。使用土工布對(duì)混凝土表面進(jìn)行覆蓋，以起到保濕的作用。根據(jù)實(shí)際情況適量灑水進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，使混凝土能夠緩慢進(jìn)入到干燥狀態(tài)中。另外，每隔兩小時(shí)，應(yīng)對(duì)冷凝管的出水溫度進(jìn)行測量，同時(shí)充分掌握混凝土表面溫度變化情況，一旦其溫度相差20℃以上，即應(yīng)對(duì)養(yǎng)護(hù)措施進(jìn)行及時(shí)優(yōu)化，例如降低冷凝水溫度或提升冷凝水流通的速度等，將溫差有效控制在25℃以內(nèi)，從而降低裂縫出現(xiàn)的幾率。

3 結(jié)束語

綜上所述，在公路橋梁大體積混凝土之中，存在出現(xiàn)裂縫的可能，所以需要使用合理的施工控制工藝，對(duì)其進(jìn)行有效控制，使施工質(zhì)量及公路橋梁的應(yīng)用效果得到提升。在施工過程中，需提升混凝土自身的極限拉伸強(qiáng)度，同時(shí)降低其溫度應(yīng)力，完善保溫工作以及冷卻工作。在進(jìn)行澆筑施工之前，避免混凝土材料過熱，進(jìn)行澆筑施工后，合理進(jìn)行保溫，以避免其溫度應(yīng)力過大。相關(guān)工作人員應(yīng)以實(shí)際施工情況為基礎(chǔ)，合理應(yīng)用施工工藝，使質(zhì)量管控以及養(yǎng)護(hù)工作的效果得到提升，有利于公路橋梁整體建設(shè)施工效果，從而保障公路橋梁投入使用之后的安全性。