斜塔混凝土裂缝的成因及控制

梁建军，史宇超

(中交隧道局第二工程有限公司，陕西 西安 710100)

0 引 言

在桥梁施工中，混凝土结构占主导地位，但混凝土结构由于内外因素的作用下不可避免的会产生裂缝。混凝土裂缝可分为微观裂缝和宏观裂缝[1-2]。微观裂缝是指肉眼所看不见的裂缝，主要共分3种：一是混凝土骨料与水泥黏合面上的裂缝，称为黏着裂缝[3]；二是水泥自身产生的裂缝，称为水泥裂缝；三是混凝土骨料本身的裂缝，称为骨料裂缝。宏观裂缝则是微观裂缝扩展而来的[4]。因此，在混凝土结构中裂缝是绝对存在的，只是应将其控制在符合规范要求的范围内，不致于发展成为有害裂缝危及桥梁安全[5]。

本文的研究对象是1座跨黄河的斜拉桥，桥梁跨跃黄河，夏季炎热、多雨，冬季寒冷、风沙较大，施工难度大。主桥混凝土标号采用C50混凝土，在塔柱混凝土施工过程中发现浇筑完成的混凝土表面有细微的小裂缝及不规则的龟裂。

本文对此细小裂缝及混凝土局部表面龟裂的成因进行分析，并提出预防及修补措施。

1 混凝土裂缝的成因

1.1 混凝土原材料及配合比问题

(1)混凝土原材料不符合设计标准(如含泥量大)，会直接影响混凝土收缩性能，产生裂缝。

(2)混凝土骨料粒径不符合标准，未按照设计要求选择原材料，或更改用灰量、用水量也会致使混凝土收缩量变大，产生裂缝[6]。

(3)外加剂性能不达标，或现场施工未按照配合比要求添加外加剂，同样会对混凝土的质量有影响，产生裂缝[7]。

(4)水泥的等级越高，混凝土脆性越大，对混凝土开裂的影响也越大[8-9]。

(5)施工现场混凝土未达到设计要求，例如混凝土和易性较差，坍落度变大，混凝土存在离析、泌水等现象也会产生裂缝[10-11]。

1.2 现场施工及养护原因

(1)现场混凝土在浇注完成后没有及时降温，或是在外界环境降温的时候没有做好覆盖及保温等工作，致使混凝土自身因水化热作用而温度过高，混凝土因内外温差过大，产生温度裂缝[12-13]。

(2)在浇注混凝土的过程中，由于混凝土堆积过厚，振捣不到位或振捣棒插入位置不当，导致漏振、过振都会对混凝土的密实性和均匀性造成影响，使混凝土存在质量问题，产生裂缝。

(3)现场没有做好养护工作，导致混凝土产生质量问题，或因现场施工的混凝土未达到养护要求，导致混凝土缺水，从而引起混凝土收缩，产生裂缝[14-15]。

1.3 气候的影响

(1)施工现场位于韩城与河津分界风口处，常年有大风，如果混凝土内外温差或环境气温变化过大，会使混凝土自身温度与外界温度相差过大，从而产生裂缝；大风也会导致混凝土严重失水，产生裂缝。

(2)夏季施工时因为环境气温较高，导致混凝土内部水分蒸发较快，混凝土自身失水过多，现场泵送入模的混凝土坍落度变小，流动性变低，给混凝土施工振捣带来困难，降低了混凝土的强度，形成混凝土表面的蜂窝或麻面。

(3)冬季施工时，由于环境气温较低，导致混凝土内外温差过大，从而导致混凝土产生裂缝。

2 混凝土裂缝的预防措施

2.1 混凝土配合比的选择

塔柱、横梁采用C50混凝土，在施工前对现场原材料进行配合比试验，遵循质量第一、经济适用、就地取材的原则，具体情况见表1。

经多次试配优选，确定施工配合比采用编号c，混凝土的水胶比为0.30；1 m3混凝土的用水量为145 kg；混凝土的砂率为38%；水泥、粉煤灰、矿渣粉、细集料、粗集料、水、外加剂的比例为373∶60∶50∶686∶1 117∶145∶5.80。经检验，该混凝土的性能符合规范及设计文件要求，满足现场施工工艺条件。

表1 不同原材料配合比

2.2 现场施工及养护措施

(1)在浇注混凝土前应严格检查浇注部位的钢筋数量及混凝土的保护层厚度，若混凝土保护层厚度未达到图纸设计要求，也会产生混凝土裂缝。

(2)对运输到现场的混凝土进行检测，看其是否达到设计配合比要求。

(3)现场浇注混凝土突遇下雨天气时，应立即覆盖塑料布。

(4)在现场浇注混凝土时要严格控制振捣棒插入混凝土的时间及间距、深度等。避免拆模后混凝土表面出现蜂窝、麻面、空洞等现象，影响混凝土质量。

(5)浇注后混凝土采用自动喷淋加湿养护、混凝土顶面覆盖塑料薄膜保湿，养护时间不得少于7 d。

2.3 应对混凝土自身水化热反应的措施

(1)在养护期间，严格控制混凝土的保湿及温度变化，在混凝土浇注完成后立即覆盖土工布等养护材料，防止混凝土表面失水。

(2)混凝土拆模后，立即对表面进行洒水养护，防止因外界温度与混凝土自身温差过大产生裂缝。

(3)在浇筑下塔柱实心段时应使用冷却水管降温，冷却水管采用外径为4.8 cm、壁厚0.32 cm的钢管，钢管之间以丝扣连接，并在接口位置包裹生胶带等材料，防止钢管接口处漏水或混凝土浆阻塞。在混凝土超过冷却水管30 cm后立即开通冷却水对混凝土进行降温，防止因混凝土温度变化产生收缩裂缝。

2.4 应对地区地质气候的影响

(1)黄河大桥施工处现场施工时应对混凝土的温度进行监测，记录浇注过程中温度的变化，随时对混凝土温度进行调节。在施工前，一定要检查施工机具，防止在浇注过程中发生意外。

(2)冬季施工环境气温低，在进入冬季施工前，首先应上报冬季施工方案，在审批完成后，根据现场实际情况对采购冬季施工物资设备及保温材料。

搅拌站用水选用地下井水，拌和时采用锅炉对水箱进行加热，保证浇注混凝土的质量。

混凝土罐车需在罐体外侧包裹保温罩，减少在运输过程中的热量损失，保证混凝土的质量。

应根据施工当地的天气预报来安排施工时间，避免出现混凝土温度过低的现象。

在施工中的低温时段，采用薄膜、篷布及防火材料对塔柱模板上口进行封闭，减小混凝土内部温度的损失，确保浇注温度。还可以四角钢模包裹棉被，并通蒸汽保温。

3 混凝土裂缝处理

(1)表面修补。首先，把有裂缝的混凝土表面清理干净，用水将混凝土湿润，等混凝土将水分吸收后，用1∶1比例的水泥砂浆抹压密实平整，待初凝后，再用砂纸打磨平整;在水泥砂浆中掺入801胶水，加入白水泥调色，调色应根据所浇注的混凝土颜色，待砂浆干后与梁体混凝土进行对比，以确定白水泥用量；水泥砂浆终凝后需洒水养生，避免失水开裂。

(2)灌浆法。如果混凝土裂缝已经严重影响桥梁结构时，就需要采用灌浆法来处理。首先将裂缝周围的混凝土清除干净，然后采用真空压力设备将混凝土灌浆材料压入裂缝中。

(3)混凝土龟裂修补。龟裂是混凝土局部有裂缝，其宽度小、条理较乱。处理龟裂时需先把裂缝位置清理干净，后浇水把混凝土面润湿，待混凝土表面干后用干水泥抹平缝隙。

4 结 语

根据混凝土裂缝产生的因素，对混凝土的原材料进行筛选，并对混凝土的配比进行优化。本项目的现场施工按照要求对混凝土施工及养护措施严格管理控制，有效地减少了混凝土裂缝的问题。但因受当地环境气温影响，施工现场常年有大风，施工完成后混凝土表面会因失水而产生收缩，导致混凝土产生一些细小的裂缝，影响混凝土的质量和外观。下一步，将根据混凝土裂缝与环境因素的关系问题进行研究，减小混凝土因表面失水而产生裂缝。

参考文献：

[1] 程 英.砼裂缝防治新技术[J].建筑工程技术与设计,2017(11)：745-746.

[2] 沐双林.关于工程混凝土裂缝的产生及防治处理[J].建筑工程技术与设计,2015(23)：1426-1428.

[3] 陈阁琳.混凝土结构裂缝的产生及控制措施[J].建筑,2016(19)：72-74.

[4] 张萱华，朱小梅，孙仲鲤.浅谈混凝土裂缝问题[J].科技资讯,2012(34)：55-56.

[5] 张明春.钢筋混凝土裂缝控制与治理[J].世界家苑,2014(6)：47-49.

[6] 芦 锐.关于混凝土裂缝形成原因的分析[J].黑龙江科技信息,2013(22)：1-3.

[7] 王 瑾，崔 巍，王 静.混凝土质量及水泥品质探讨[J].四川水泥,2017(5)：7-8.

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[12] 赵建崇.浅析大温差、高原地区混凝土裂缝控制措施[J].建筑工程技术与设计,2017(14)：410-412.

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[14] 郭宏贵.混凝土施工过程中的温度控制[J].科技创新与应用,2012(4)：132-133.

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