市政桥梁工程中大体积混凝土施工技术

武慧军

（山西省第二建筑设计院　山西长治　046000）

1　大体积混凝土施工技术在市政桥梁工程中的应用

1.1　大体积混凝土施工的定义

混凝土属于脆性的复合型材料，一般由块状碎石、砂子、泥浆和水组成。而大体积混凝土即指体积大于一般情况下施工中的混凝土体积。在配比设计方面，不同的国家作出不同的规定。我国规定为：在混凝土结构的建筑物中，若使用混凝土的部位最小尺寸大于1m即可定义为大体积混凝土。美国规定则为：在任何浇筑性混凝土中，只要混凝土结构或性质受到温度影响的即被定义为大体积混凝土。

1.2　大体积混凝土的应用

随着科技的发展，市政桥梁工程施工技术也在不断更新与进步。目前在市政桥梁施工过程中最常见和先进的当属大体积混凝土施工技术。大体积混凝土施工技术在施工的环境、结构等方面都提出了较高的要求。例如在结构方面要求最为苛刻，尤其在市政桥梁承台、悬索桥锚定的施工中结构设计都较为繁琐。原因在于所使用到的混凝土体积很大，体积从几万到十几万立方米不等，且必须是现浇而成。

2　市政桥梁大体积混凝土产生裂缝的原因及类型

2.1　裂缝产生的原因分析

混凝土裂缝产生的原因是多样的，包括温度、拉力、材料、人为、所处环境等因素。①混凝土在水化和硬化的过程中都会受到温度的影响，水化是释放大量的热使整体结构膨胀，而冷却硬化时又会表现出收缩的特性。两者相互矛盾的作用极易破坏混凝土结构，最终出现裂缝。②由于混凝土属于复合脆性材料。本身存在着可见的宏观裂缝和不可见的微观裂缝。后者裂缝不可避免是材料本身存在，宏观裂缝则由施工技术、材料配比等环节共同作用。③混凝土结构抗压强度和抗拉强度存在差异，抗压强度略大于抗拉强度。混凝土体积越大产生的断面尺寸也越大，在混凝土水化和硬化时在温度的作用下内部结构发生较大变动，内部和外部都产生一定强度的拉力。大体积混凝土结构的建筑中采用的钢筋较少，且大部分埋在内部，表面只有少量钢筋，或者直接不配置钢筋。所以，受到温度影响的混凝土产生的张力和收缩力几乎由混凝土自身结构承担。至今为止，国内外将较多的精力放在由机械荷载引发混凝土结构开裂的研究上。而温度影响混凝土出现裂缝的研究成果不够完备充分，但温度所产生的影响并不亚于机械荷载所产生的。因此，我们在加以重视的同时也要积极研究受控温度的工作，避免或者降低混凝土裂缝产生影响。

2.2　裂缝的分类

（1）施工性裂缝。模板使用不规范，在大体积混凝土没有完全固定的情况下提前过早的拆除混凝土模板。脱模剂的质量不过关及抹刷的不均匀都会造成大体积混凝土过早出现裂缝。

（2）收缩性裂缝。混凝的收缩不但受到硬化过程中温度的影响，若配比混凝土的用水量和水泥用量不当同样会引发裂缝的出现。混凝土的收缩性越小，代表用水量和水泥用量越低。同时这种因收缩性出现的收缩裂纹与所选用的水泥品种类型有关，不同的水泥干缩和收缩量是不同的。

（3）温度性裂缝。水热化和硬化使混凝土内部和表面温度相差过大。在混凝土浇筑到模板后，由于大体积混凝土体积大厚度大内部散热不及时，而表面是散热速度较快。内外温差导致混凝土内部产生压力而外部产生拉力。混凝土寿命期较短，尤其是抗拉能力很低，温差产生的内外压力差很容易超过混凝土的抗压极限，从而产生裂缝。

（4）沉降性裂缝。沉降性裂纹分布范围比较广，且有明显的层次性。且完工后无法立即察觉，一般会在拆模后一周左右出现。主要原因是，混凝土材料在浇捣过程中，块状材料下沉，而泥浆类材料上浮，若不及时处理则导致混凝土分离最终出现裂缝。

3　市政桥梁大体积混凝土裂缝的控制处理办法

3.1　材料的选择

混凝土的主要成分是水泥和砂石，所以在这两种重要原材料的选材上应谨慎处理。大体积混凝土受温差影响较大，而温差主要来自于水化热现象，因此，应尽量选择水热化低、凝固时间较长、凝结后强度较高的水泥。市场上这类水泥种类较多，比如有矿渣硅酸盐类水泥、火山硅酸盐类水泥等。选材时还必须谨记使用安全性较高的材料为原则，以免工程质量得不到保障。砂石的选择则可以根据施工条件进行规划，以节省用水量和水泥投入量为原则来挑选。粗骨料尽量采用碎石而非卵石，因为碎石的强度较高，抗裂性能较好。最后，还需加入适量的掺合料和外加剂。这类辅料的加入不但可以改善混凝土的性能、节约水泥、减用水量。最主要的还可以缩减水热化和硬化产生的拉力现象。

3.2　施工注意事项

首先是搅拌，不同的搅拌方式所产生的混凝土强度是有区别的，实践证明，使用二次投料的方法可有效减少混凝土上下层混凝土的强度差，使砂石和水泥浆不会过分的向同一方向集中。这样在混凝土凝固后结构相对精密、粘着力加强。并在混凝土浇筑1h左右采用二次振捣的方式接缝。接着是浇筑环节，合理的浇筑可以减少甚至避免温差的影响。大体积混凝土浇筑应分层多次浇筑，将浇筑厚度划分为0.6～2.0m的多个小层。在一层混凝土浇筑完成后应等待其内部温度完全释放，后再进行下一层的浇筑。注意在处理层与层之间的接缝时按合理的施工裂缝处理。最后是顶板的施工，在模板的拆装上应要求严格。严禁在混凝土在未达到设计强度之前拆除模板。在电线管道的预埋过程中应在下方垫上垫块，以确保底部钢筋的到保护。在验收时要对设计图纸进行严格的审查。检查钢筋强度与规格以及结构是否合理。

3.3　控制好温度的影响

根据前面的介绍可知，温度的控制在混凝土施工中是一个重要的环节。温度控制的好坏将直接决定裂缝是否产生。分配专业的温控人员监护，在浇筑和养护过程中要注意混凝土的升降温、内外温差是否偏大、以及环境温度是否影响混凝土硬化等。并结合实际的实践经验作出相应的防范措施。施工中在温度的测量时应该遵循从简原则，选择简单快速的测量方法。例如可以使用便携式的温度测量计来测量。在条件允许下，可以引进计算机技术来进行最准确的计算。

4　结语

在市政桥梁大体积混凝土施工过程中，应该做好浇筑前的准备工作，从材料的选择、混凝土的浇筑和养护等多个方面来严格控制大体积混凝土施工。我国的市政桥梁建设还处在不断发展的阶段，对于市政桥梁大体积混凝土施工还需不断总结施工经验，确保施工质量。