公路桥梁大体积混凝土常见裂缝及其控制工艺

吴兴荣

（云南交投公路建设第二工程有限公司，云南 昆明 650000）

0 引言

在公路桥梁建设中，大体积混凝土施工十分常见并占据着重要地位。大体积混凝土具有显著的“大体积”特点，表面系数较小，水化热难以迅速释放，使混凝土构件出现内外温差过大的情况，从而使大体积混凝土出现裂缝。此外，大体积混凝土可出现干缩裂缝、沉降裂缝等多种形式的裂缝，导致公路桥梁的施工质量以及应用效果受到严重影响，对行车安全留下隐患，由此可见，对公路桥梁大体积混凝土常见裂缝及其控制工艺进行分析研究具有重要意义。

1 公路桥梁大体积混凝土常见裂缝类型和成因

1.1 温度裂缝

在公路桥梁大体积混凝土施工过程中，外界温度必然持续处于改变的状态当中，也就导致混凝土内外部的温差持续变化，一旦温差较大，或是外部环境湿度大幅度降低，则导致混凝土收缩速度增加，引起温度裂缝。

1.2 干缩裂缝

在大体积混凝土逐渐硬化的过程中，如果外部环境湿度较小，其中水分的流失速度则会进一步加快，导致大体积混凝土自身出现较大的形变情况，而与此同时，其内部的湿度以及形变幅度均相对较小，就会引起大体积混凝土自身产生由外部向内部的干缩变形，而内部因素能够导致外部的干缩变形受到限制，从而出现干缩裂缝。

1.3 沉陷裂缝

在公路桥梁大体积混凝土之中，沉陷裂缝出现的可能性相对较大，原因在于公路桥梁的基础结构部位存在土质不均匀情况，如果基坑长时间处于被水浸泡的状态当中，或是处于软土地基位置，就会导致沉陷裂缝出现，特别是对于北方地区来说，在冬季寒冷环境中开展公路桥梁大体积混凝土的施工工作，难免涉及到冻土施工，而在天气逐渐转暖、冻土发生消融之后，则会出现沉陷裂缝[1]。

2 公路桥梁大体积混凝土裂缝施工控制工艺

2.1 应用水化热低的水泥

选择水泥材料时，应尽量选择水化热较低且凝结时间相对较长的种类，最好可以将大坝水泥、矿渣硅酸盐水泥、硅酸盐水泥以及粉煤灰硅酸盐水泥等作为主要原材料。但若水泥的水化热较低，其中的吸水性也就更大，进而会导致浇筑层表面出现更加显著的析水情况，导致施工速度受到影响，施工质量也在一定程度上受到影响。因为水被析出之后，能够在浇筑层的表面进行聚集，导致混凝土中的水灰比发生改变，且进行淘水处理时，还必然会带走部分砂浆，导致该夹层含水量过多，使混凝土的整体性以及凝结力被破坏。在正常情况下，混凝土中用水量的多少，能够对其泌水性产生影响，若用水量较多，则泌水性更大，反之亦然。同时，温度也能够对其产生影响，在温度上升的情况下，水析出的时间则相对较短。另外，水泥成分以及水泥细度也能够对水的析出产生影响。由此可见，在对水泥品种进行选择时，应选择具有低泌水性特点的水泥品种，并在其中适量应用减水剂，以促使其中的用水量进一步降低。另外，在开展施工工作的过程中，应及时将析水排出，或是针对析水处适量添加干硬性混凝土，经过振捣方可继续开展浇筑工作[2]。

2.2 改善配合比

在对混凝土应用过程中，针对大体积混凝土进行科学合理的配合比调控十分重要。保障大体积混凝土配合比的标准化，有利于提升施工效果以及后续公路桥梁的整体应用效果，还可以避免大体积混凝土出现变形情况，也就大幅度降低了其中出现裂缝的几率。在这个过程中，应该控制好原材料的选择，保障水泥、骨料、掺和料之间能够进行合理的搭配，特别是在对水泥原材料进行选择时，需要格外注意水泥具有水化热特点，在将其与其他相关的原材料进行搭配时，应合理应用外加剂，从而降低水化热导致混凝土受到的不良影响。

混凝土中应用的外加剂可分为多种，但是通常主要使用粉煤灰以及木钙减水剂，以实现有效的缓凝。将其应用于大体积混凝土之中，可以充分降低冷接缝情况出现的几率，提升施工效率，且完全不影响大体积混凝土的抗拉强度以及正常收缩。而粉煤灰能够促使混凝土具有更加良好的黏塑性，还可使水化热降低15%左右。

在对各项原材料以及外加剂进行应用的过程中，必须充分结合实际情况，对混凝土适当减少骨料的含泥量，使其承载能力以及抗拉能力得到提升。并且，还需对公路桥梁的实际施工环境进行充分考虑，对其中骨料的含泥量进行科学合理地调整，使其符合标准及规范要求[3]。

2.3 骨料控制

对于大体积混凝土中的骨料，其中细骨料应主要采用中砂，粗骨料则应主要采用连续级配。对于粗骨料来说，应选择级配良好、强度较高同时粒径适当偏大的骨料，以促使其表面积缩减、空隙率降低，可以适当降低水泥材料的用量，进而避免出现剧烈的水化热现象，使干缩情况得以减弱，从而避免大体积混凝土出现裂缝。

2.4 优化设计

在开展大体积混凝土施工过程中，通常不需要布置钢筋，或者是仅需要少量布置钢筋。但是对于易出现裂缝的位置，例如转角位置或是孔洞周围的位置，还是应该适量布置斜筋，使钢筋代替混凝土对其中的拉应力进行承担，以降低裂缝出现的可能性。对于大体积混凝土的设计工作来说，应主要应用强度处于中低状态的水泥材料，以使混凝土强度得到优化，特别是后期强度可以得到充分改善。并且，在开展工程结构的设计工作时，还需根据实际情况，合理改善整体结构的约束程度，尽量采用合理的钢筋保护层厚度，以避免裂缝出现[4]。

2.5 施工过程加强控制

2.5.1 确认降温曲线

混凝土中出现水化热现象时，其升温时间相对较短，仅在完成浇筑工作之后的5日之内，所以混凝土不具有较大的弹性模量，而是基本处于弹塑性或是塑性的状态之中，约束应力相对较低。而在水化热降温的过程中，其弹性模量则能够在短时间内大幅度增加，同时拉应力也大幅度增加，直至其在抗拉强度以上，便能够导致贯穿性裂缝出现。所以，需要对降温曲线进行明确，以保障实际施工的过程中，可以针对截面中部准确把握最高温度，并使用该降温曲线对平均降温曲线进行替代，且还应使用表1中相应的值对近似解进行求解。

表1 混凝土结构水化热升温值

对表1内容进行应用的基本条件：施工过程中所应用的水泥属于矿渣水泥，且标号为425，每m3使用的水泥材料总量为275kg，并且如果应用其他类型的水泥，或是模板、标号、水泥用量需要发生变化，其具体应用则应根据实际施工情况进行合理调整。

2.5.2 控制混凝土入模温度

为了进一步降低裂缝出现的几率，对于混凝土入模时的温度，应该进行严格控制。一般来说，入模时的温度最高应为30℃，主要应该在傍晚这一时间段，开展承台混凝土的浇筑工作，施工过程中应合理对粗骨料进行喷水处理，同时合理采用覆盖措施，并根据实际需要设置遮阳装置，例如在相应位置搭设布棚或是遮阳网，以避免阳光直射混凝土。在水箱之中，也应加入适量冰块，以对拌合料用水温度的上升进行有效控制[5]。

2.5.3 埋设冷凝管

在首批混凝土进入到初凝状态后，应该由专门的工作人员负责将凉水注入到冷凝管，以对混凝土内部进行降温处理（图1）。因此，只要冷凝管进行排水，混凝土内部的热量即能够出现一定程度的流失，也就可以有效平衡大体积混凝土内外部的温度，从而降低裂缝出现的可能性。

图1 冷凝管的应用示意图

2.5.4 调整混凝土浇筑方法

在对混凝土进行浇筑施工时，应主要应用薄层浇筑的方式，以保障浇筑施工过程中，混凝土厚度的上升能够持续处于均匀状态，避免出现拌合物大幅度堆积导致高差过大，在通常情况下，每一层混凝土的厚度应控制在20～30cm。

如果结构物自身的厚度较大，需要一次性对混凝土进行大量浇筑，此时则应该采用分层浇筑的模式，使混凝土表面系数增加，以提升其内部散热效果，一般来说，分层厚度应控制在约1.5m的状态，且每层之间的施工时间间隔，应根据实际情况控制在5～14d。

2.5.5 强化振捣工作

针对混凝土进行振捣，有利于提升混凝土内部的密实程度以及抗拉强度，并且完成浇筑混凝土之后，将其中的积水及时排出，并开展二次抹面工作，有利于避免早期收缩导致裂缝出现。

2.5.6 混凝土的养护措施

在浇筑混凝土工作结束以后，应对混凝土位置搭设遮阳装置，例如布棚或遮阳网均可，以避免阳光对混凝土承台表面进行直接的暴晒。使用土工布对混凝土表面进行覆盖，以起到保湿的作用。根据实际情况适量洒水进行养护，使混凝土能够缓慢进入到干燥状态中。另外，每隔两小时，应对冷凝管的出水温度进行测量，同时充分掌握混凝土表面温度变化情况，一旦其温度相差20℃以上，即应对养护措施进行及时优化，例如降低冷凝水温度或提升冷凝水流通的速度等，将温差有效控制在25℃以内，从而降低裂缝出现的几率。

3 结束语

综上所述，在公路桥梁大体积混凝土之中，存在出现裂缝的可能，所以需要使用合理的施工控制工艺，对其进行有效控制，使施工质量及公路桥梁的应用效果得到提升。在施工过程中，需提升混凝土自身的极限拉伸强度，同时降低其温度应力，完善保温工作以及冷却工作。在进行浇筑施工之前，避免混凝土材料过热，进行浇筑施工后，合理进行保温，以避免其温度应力过大。相关工作人员应以实际施工情况为基础，合理应用施工工艺，使质量管控以及养护工作的效果得到提升，有利于公路桥梁整体建设施工效果，从而保障公路桥梁投入使用之后的安全性。