桥梁大体积混凝土裂缝的成因分析及防控措施探讨

2019-12-19白文豹

商品与质量 2019年7期

白文豹

朔州路桥建设有限责任公司山西朔州 036000

桥梁大体积混凝土裂缝的形成不仅会影响整个桥梁的强度与使用寿命，而且极有可能会造成一些严重的安全事故。而大体积混凝土裂缝的形成，除了因混凝土材料本身的特性外，还有因人为失误而导致的混凝土开裂。因此，必须针对不同的裂缝成因，采取针对性的措施，并做到层层把关，也才能有效避免混凝土的开裂问题，从而确保大体积混凝土结构的稳定性与安全性。

1 大体积混凝土呈现裂缝的根源

1.1 水泥水化反应引发的开裂影响

经过水化反应以后，混凝土存在较大可能将会表现为内温降低的趋势。在此状态下，受到外部约束力以及周边围岩给底层混凝土带来的显著影响，则会引发程度较重的收缩变形。除此以外，如果混凝土目前存在的抗拉强度并没有超过最大的收缩应力，那么裂缝就会由此而产生。如果内外温差相对较大，则逐渐扩大的混凝土裂缝就会减损建筑物的稳定性，甚至威胁到大体积混凝土建筑物应有的安全性。经过上述分析，可见混凝土裂缝的最关键成因就在于外部约束力以及内外温差的突然增大[1]。

1.2 水泥水化热

由于水泥在固化过程中会由于其所具有的水化作用而形成一定程度的热量，因混凝土属于导热系数较低的材质，此类热量在混凝土中的聚集，会导致混凝土内部温度与外部温度差距逐渐拉大，而随着混凝土内外部温差越来越大，其膨胀收缩系数的不同也会加大，这样就会产生越来越多应力在混凝土内外部之间聚集，形成一定的内部应力，从而引发裂缝产生。假如混凝土收缩方面的拉应力相对较大，还能够在混凝土中心部位产生高应力区，假如这种情况下该部位的拉力超过混凝土强度能够承受的上限，就会出现裂缝。

1.3 施工质量因素

基础沉降。桥梁基础土质为不良土质而又未进行妥善处理，或因回填土不密实、积水浸泡等导致基础发生沉降；或因基础支架、支撑变形出现不均匀下沉而导致形成裂缝。浇筑振捣不密实。大体积混凝土流动性差，而浇筑及振捣时间又过快，使得硬化前混凝土沉实不充分，硬化后混凝土各部位受力不均，致使在完成浇筑后的一段时间内出现裂缝；另外，模板拆除时间过早或过快，而混凝土又未达到足够的强度，致使构件在重力的作用下生成裂缝；此外，混凝土振捣不密实，使得混凝土各部位收缩不一致形成裂缝，或超振造成混凝土离析，使表层失水过快导致收缩形成裂缝。

2 桥梁大体积混凝土裂缝的防控措施

2.1 加强施工质量把控

防治基础不均匀沉降.施工前，必须对施工现场地质进行细致勘察，了解施工现场的地质情况与土质特征，一旦遇到不良地质、软弱地层、土质不均匀或回填不密实等情况时，应及时采取有效的应对措施，确保地基满足桥梁设计要求，同时，加强桥梁基础四周的引排水，防止地面水的不利影响而导致基础沉降。严格控制浇筑与振捣.首先，采取分层浇筑，减慢浇筑速度，减小浇筑层厚度，借助浇筑层面提高混凝土的散热率，从而减少混凝土裂缝的生成；其次，混凝土浇筑应避免在雨天进行，严格把控混凝土入模时的温度及坍落度，并加强振捣，确保振捣时间、插入深度等满足规范要求，杜绝因过振及漏振而导致的混凝土不均匀、不密实。另外，浇筑后，应及时清理表面较厚的水泥浮浆，防止由此而导致大体积混凝土表面出现龟裂[2]。此外，完成混凝土浇筑及拆模后，应立即采取养护措施，并按规定做好相关的保温保湿措施。

2.2 优化混凝土配比

就体积较大的承台混凝土工程来说，导致其出现后续固化过程中发生裂缝的原因，主要跟实用的建筑材料的性质有关，如果在施工材料的实用上，选择使用低热化的水泥作为建筑材料，其凝固过程中发生的水化热现象会大大降低，而且在材料配比上如果给予一定的措施用来有意识地控制其耐久性、强度、则可以起到有效地改善材料物理性质，预防裂缝出现的作用。首先在水泥的选用方面，应选用单位发热量相对较低的水泥用作施工建设材料，这样可以避免水泥固化过程中发热量聚集而产生裂缝。其次在骨料选用方面，选择连续级配的粗骨料跟中砂与细骨料进行配比，科学控制粗细骨料方面的含沙量与含水量配比，通过合理的配比方案实用，能够有效改善混凝土的物理性质，从而提高其抗裂能力。第三，在掺合料方面，可以在掺和料当中添加进一定比例的粉煤灰用于改善材料的物理性能，防止其凝固过程中出现裂缝。第四，在外加剂方面，可以通过在混凝土里面加入一定比例的减水剂用于调整其拌和情况下的和易性，减少材料中的含水量，也能够有效控制混凝土凝固过程中的内外部温差扩大现象发生，从而起到防范裂缝的目的。

2.3 干缩裂缝的防控措施

一方面，在混凝土中加入一定比例的外加剂、增强剂等，以有效提升混凝土的抗裂性能。其中，外加剂主要有缓凝剂、减缩剂以及膨胀剂等，增强剂主要是各种纤维。现阶段，聚羧酸系减水剂是使用较为频繁的减水剂，其除了能起到一定的缓凝作用外，还能够在很大程度上减少混凝土的收缩。膨胀剂不仅能防止出现早期开裂，而且还能大大提高混凝土的抗渗性能[3]。减缩剂能够从根本上减小混凝土硬化过程中出现的干燥收缩现象，因此，可以有效抑制混凝土收缩开裂。另一方面，大体积混凝土可通过二次抹面工艺，有效降低混凝土表面的收缩裂缝。