桥梁施工混凝土早期收缩裂缝的控制

2019-02-25

中国公路 2019年1期

桥梁施工中混凝土筑件早期收缩裂缝的问题，严重威胁着桥梁的施工质量及运行使用。本文通过试验分析研究混凝土配比、浇筑养护状态及配筋，对混凝土筑件收缩裂缝的预防和控制，以期为同类工程提供技术参考。

严格控制混凝土混合比

试验将集浆、水胶、含气及粉煤灰等参数，按比例组合为十几种桥梁混凝土配比，分别探讨对混凝土早期收缩的干扰。并从混凝土配比的角度，探索控制桥梁混凝土早期收缩裂缝的措施。

试验可知，水胶比由0.28提升至0.45时，混凝土的收缩应变由442με下降至248με；当粉煤灰替代比例由0提升至0.5时，混凝土的收缩应变由462με减小到282με，混凝土的收缩应变降低了将近40%；集浆率由2.38提升至3.64，混凝土的收缩应变由497με下降至338με；在该次实验中含气比例是5.34%时，混凝土的收缩应变最低。

显然，以混凝土配比控制早期收缩裂缝，需注意以下方面：提升粉煤灰的比例以替换水泥，能够降低水泥的水化速度，能够削减混凝土的早期收缩应变，可以控制混凝土开裂；在达到混凝土强度级别基础上，提升水胶比，能够明显削减混凝土早期收缩应变的速度，更好的控制混凝土的早期开裂问题。

严格制定混凝土养护周期

实验以单面制约混凝土样件为基础，检测了常温环境下混凝土样件收缩应变的态势，同时在该条件下对比了覆膜及浇水等多种养护模式对收缩应变的干扰。几种养护周期均是2周，养护完成之后均置于室内常温环境下。实验进程中，可以和外部条件进行湿度交互的仅有顶部，在相同水平截面上几个测点的混凝土收缩应变几乎一致，因此实验结论是择取几个数值的均值来表示。

对混凝土进行间断性浇筑，当龄期逐渐提升时，样件粘结位置的收缩变形会逐渐加大，在幅度上却比较小，25日达到最高收缩是23με，浇筑16个小时之后产生较小的膨胀情况，主要是由于测点3是固定于旧混凝土的表层，新浇筑混凝土的水分及水化热会对旧混凝土造成影响，继而造成检测数据产生较小的膨胀，另外截面整体的粗糙度无法显著制约混凝土的收缩。混凝土常温养护环境下早期温湿度的时变特点，具体如图1所示。

图1 混凝土常温养护环境下早期温湿度的时变特点

图1 是混凝土实验样件里，当龄期发展时，新浇筑混凝土后温湿度变动曲线，在浇筑混凝土的早期，混凝土的相对湿度是百分之百，当龄期逐渐发展时，混凝土的水分挥发及水化过程会不断耗散水分，此时混凝土的相对湿度会逐渐下降，另外混凝土的温度却在不断提升。由图1可知，在浇筑混凝土16个小时之后，新浇筑混凝土的最高温度达到30.5℃，当龄期逐渐发展时，混凝土的温度下降进程与温湿度变动态势非常类似，这主要是因为混凝土相对湿度的下降和水化耗散之间存在联系，但是水泥的水化速度和混凝土的温度之间存在密切联系。

合理配置普通钢筋

建设桥梁需同时运用钢筋及混凝土，两者的接触面愈大，其互相作用就愈大，对混凝土的制约成效也就越明显。图2是配筋混凝土中钢筋与混凝土的收缩应变和配筋比例的联系，由图2可知，当配筋比例提升时，配筋混凝土的收缩应变会降低，另外钢筋的变形也会降低。

图2 周期28日配筋率与混凝土收缩应变的关系

图3 周期28日配筋率与混凝土收缩应力的关系

图3 为配筋混凝土样件在无约束条件下，混凝土的收缩受钢筋的制约，在混凝土和钢筋方面均出现了制约应力。由图3可知，当配筋比例提升时，混凝土的收缩应力亦会提升，另外钢筋的应力却会下降。结合图2分析发现，当配筋比例提升时，混凝土早期收缩应变下降，然而，却提升了混凝土的制约应力。因此，仅提升配筋比例无法提升混凝土早期的抗裂能力，部分情况下还会使混凝土的抗裂能力下降。

图4为同等配筋比例下，混凝土在多种配筋模式下的收缩应力图，因为钢筋大小遭到制约，文节提出5根直径16mm的钢筋、9根12mm的钢筋及4根18mm的钢筋对相同界面的混凝土，在配筋比例上是一致的。由图4可知，配以9根12mm钢筋的收缩应变最低，制约应力也最低；最高的是配以4根18mm的混凝土，表明在控制混凝土早期收缩裂缝层面，在条件准许时，需配以直径偏小的钢筋，才能够削减混凝土的早期收缩应变，同时也可以削减混凝土的应力，继而能够有效削减混凝土早期收缩裂纹概率。