桥梁施工中大体积混凝土梁的裂缝控制

曹祥彬

（浙江旭新建设有限公司，浙江 温州 325014）

1 大体积混凝土梁裂缝综述

混凝土产生裂缝的原因很多，包括混凝土自身的因素、环境的因素、人为的因素等。混凝土自身的因素包括水泥水化放热后混凝土降温过程中产生的温度裂缝、水泥浆硬化时体积收缩所产生的硬化收缩、混凝土干燥时产生的干缩等；环境的因素包括外界的约束、外界温度升降使混凝土膨胀或收缩；人为的因素包括设计的不合理、混凝土配合比不当、材料质量不合格、施工质量差等。

混凝土是由水泥浆、砂子和石子组成的水泥浆体和骨料的两相复合型脆性材料。存在着两种裂缝:肉眼看不见的微观裂缝和肉眼看得见的宏观裂缝。微观裂缝是混凝土本身就有的，它的宽度仅2-5mm，主要有三种形式的微裂缝。

混凝土的宏观裂缝是肉眼可见的，按裂缝成因有荷载裂缝、变形裂缝、施工裂缝、碱骨料反应裂缝，根据它们在结构中的分布区域，一般可分为贯穿裂缝、深层裂缝及表面裂缝。

连续梁边跨端部腹板受力比较特殊，应力分布十分复杂。连续梁边跨端部往往是由在支架上现浇的，此处剪力较大，在施工和体系转换过程中会受到一些次内力的影响，也是局部受力集中之处，同时，巨大的支座反力也主要是依靠腹板来传递的。主要与端部没有配置弯起索或弯起索不足有关，即使配置竖向预应力筋也由于钢筋较短或是由于人工操作不当带来的过大预应力损失，以至难以抵抗主拉应力。

分析认为箱梁顶板、底板的裂缝是由于箱梁畸变和横向弯曲产生的，计算箱梁顶、底板的主应力时，必须考虑顶、底板的横向正应力。由于在箱梁的顶、底板的剪应力相对较小，所以主应力的方向大致与箱梁的顶底板的横向方向相同，那么产生的裂缝方向大致与桥轴方向平行。预应力筋锚头处局部受力以及截面分层处和施工接缝处的局部应力都有可能产生严重的局部应力，使顶、底板开裂。

2 大体积混凝土裂缝的控制措施分析

随着桥梁跨径的不断扩大，桥梁建设中大体积混凝土越来越多，工程实践证明，大体积混凝土施工难度比较大，混凝土产生裂缝的机率较多，稍有差错，将会造成无法估量的损失。

为了控制大体积混凝土裂缝，就必须尽最大可能提高混凝土本身抗拉强度性能和降低抗应力这两方面综合考虑。抗拉强度主要决定于混凝土的强度等级及组成材料，要保证抗拉强度关键在于原材料的优选和配合比的优化，降低拉应力是控制混凝土裂缝的有效途径。

2.1 原材料方面控制

2.1.1 水泥

水泥水化热是产生温度应力的主要影响因素，因此水泥是大体积混凝土的关键环节。大体积混凝土所用水泥应采用水化热低、凝结时间长、后期强度高的水泥，如矿渣硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、火山灰硅酸盐水泥，大体积混凝土中严禁使用体积安定性不良的水泥，以防止会使结构产生膨胀性裂缝，影响工程质量。

2.1.2 骨料

对于大体积混凝土工程，石子的选择可根据施工条件，尽量以减少用水量和水泥用量，减少混凝土的收缩和泌水性为目的。在配合比相同的条件下，使用碎石的混凝土强度高，抗裂性能也较卵石的高，所以对于大体积混凝土工程，由于抗裂度要求高，施工时宜采用碎石作为粗骨料。

2.1.3 掺合料

在拌制混凝土时掺入的矿物粉状材料，主要是为了节约水泥，改善混凝土性能，常用的有粉煤灰、硅粉、磨细矿渣粉、烧粘土、沸石岩粉、磨细自燃煤研石等。其中粉煤灰的应用最为普遍。大体积混凝土施工中，掺加适量的优质粉煤灰，可以改善混凝土的性能、减少混凝土的水化热。

2.1.4 外加剂

为保证大体积混凝土工程质量，防止开裂，提高混凝土的耐久性，混凝土外加剂是指在混凝土拌和过程中掺入的，用以改善混凝土性能的物质。如掺用减水剂，在保证混凝土满足设计强度的前提下，可最大限度的减少水泥用量。加入膨胀剂可使混凝土获得一定膨胀值，以抵消或者减缓由于混凝土收缩而产生的拉应力，从而防止混凝土产生开裂。大体积混凝土中常用的外加剂有木质素磺酸盐类减水剂、高效缓凝减水剂、UEA型膨胀剂等。

2.2 施工方面

2.2.1 拌制振捣

在混凝土搅拌时，采用二次投料新工艺，混凝土上下层强度差减少，可有效地防止水分向石子与水泥砂桨界面的集中，使硬化后的界面过渡层的结构致密、粘结加强，从而可使混凝土强度提高10%左右。在大体积混凝土基础的垂直施工缝处留缝与接缝时，均宜采用二次振捣。一般宜在混凝土浇筑后lh左右。

2.2.2 浇筑

在施工时间允许的条件下，可将大体积混凝土结构采用分层多次浇筑，施工层之间的结合按施工缝处理，它可以使混凝土内部的水化热得以充分地散发。分层厚度一般控制在0.6-2.0m的范围内，选择上层混凝土覆盖的适宜时间，应是在下层混凝土温度己降到一定值时，即上层混凝土温升传递到下层后，下层混凝土温度回升值不大于原混凝土最高温升，根据经验，一般约取5-7天为宜。

2.2.3 顶板施工

认真审查工程结构设计图纸，复核板厚、钢筋；加强钢筋工程的隐蔽验收，注意检查钢筋的直径、间距、上下层钢筋之间的有效高度、钢筋的锚固长度、下层钢筋的保护层垫板厚度及分布等是否符合设计、施工规范要求；浇捣混凝土时，安排专人负责管理，以免上层负筋被踩压下沉；板中预埋电线套管时下方多设些垫块，一确保下层钢筋的有效保护层；严格按照施工规范规定，严禁在现浇混凝土未达到设计强度之前拆模，板上施工堆载应均匀分布，且避免过重；重视事前控制，确保板件厚度及混凝土强度达到设计要求。

2.2.4 温度控制

温度监测是大体积混凝土施工中的一个重要环节，也是防止温度裂缝的关键。在混凝土浇筑过程中应进行混凝土浇筑温度的监测，在养护过程中应进行混凝土浇筑块体升降温、内外温差、降温速度及环境温度等监测。这些监测结果能反映大体积混凝土浇筑块体内温度变化的实际情况及所采取的施工技术措施的效果，为施工组织者在施工过程中及时准确采取温控对策提供科学依据，实现情报化施工。

施工中可采用简易测温法，即在混凝土内预埋钢管，用便携式电子温度计测温。目前，在大体积混凝土温度、温差监测工作中引入了计算机技术，提高了监测速度与监测精度，并可进行不间断的自动监测，实现监测工作自动化。在程序编制中输入最大温差控制值，可以实施温差超值声、光自动报警，根据打印的监测数据、变化曲线可以预测温度及其变化的趋势，及时采取有效措施对混凝土的内外温差、温度陡降与内部温差进行控制。

3 结语

混凝土裂缝问题十分复杂，它涉及到和工程结构相关的方方面面。在桥梁工程大体积混凝土基础施工中，应从优先选用水化热低的水泥，结构致密、粒径较大、级配良好的骨料，掺加适量的矿质掺合料和外加剂，可以减少混凝土的水化热、改善混凝土的性能。采用分层浇筑的方法，改进混凝土的拌制和振捣，有效降低混凝土的内外温差，减少收缩值并弱化基础的约束作用。混凝土浇筑完成后要加强养护，严格控制温差，在混凝土浇筑过程中进行混凝土浇筑温度的监测，能够有效防止大体积混凝土基础出现裂缝，保证混凝土的质量。

[1]中华人民共和国交通部.JTG D62-2004公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥梁设计规范[M].北京:人民交通出版社.2004.

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[4]谢荣华.高层建筑大体积混凝土裂缝的防治[J].大众科技.2005（11）.