橋梁大體積混凝土裂縫施工控制方法研究

1、橋梁大體積混凝土裂縫施工控制方法研究摘要：文章 分析了大體積混凝土產(chǎn)生裂縫的原因, 對在施工中如何采取措施控制混凝土水化熱的影響，有效 地防止大體積混凝土裂縫的產(chǎn)生，提出了幾點看法。關鍵詞：橋梁；大體積混凝土；裂縫；水化熱1. 前言隨著橋梁技術的突飛猛進，大體積混凝土在橋梁結(jié)構中 應用的越來越多。我國普通混凝土配合比設計規(guī)范規(guī)定： 混凝土結(jié)構物中實體最小尺寸不小于lm的部位所用的混凝 土即為大體積混凝土；美國則規(guī)定為：任何現(xiàn)澆混凝土，只 要有可能產(chǎn)生溫度影響的混凝土均稱為大體積混凝土。目 前，國內(nèi)外對機械荷載引起的開裂問題研究得較為透 徹。而對溫度荷載引起得有關裂縫的研究尚不充分。我們應 對此

2、加以重視，防止危害結(jié)構的裂縫產(chǎn)生。另外對于大體積 混凝土內(nèi)溫度應力與裂縫控制也多集中在水利工程中的大 壩、高層建筑的深基礎底板。而對于橋梁中大體積混凝土的 裂縫的研究并未得到足夠的重視。2. 大體積混凝土裂縫產(chǎn)生的原因2. 1水泥水化熱水泥水化過程中放出大量的熱，且主要集中在澆筑后的 25d左右，從而使混凝土內(nèi)部溫度升高尤其對于大體 積混凝土來講，這種現(xiàn)象更加嚴重。因為混凝土內(nèi)部和表面 的散熱條件不同，因此混凝土中心溫度很高，這樣就會形成 溫度梯度，使混凝土內(nèi)部產(chǎn)生壓應力，表面產(chǎn)生拉應力，當 拉應力超過混凝土的極限抗拉強度時混凝土表面就會產(chǎn)生 裂縫。2. 2混凝土的收縮混凝土在空氣中硬結(jié)時體積

3、減小的現(xiàn)象稱為混凝土收 縮?；炷猎诓皇芡饬Φ那闆r下的這種自發(fā)變形受到外部約 束時（支承條件、鋼筋等），將在混凝土中產(chǎn)生拉應力，使 得混凝土開裂。引起混凝土的裂縫主要有塑性收縮、干燥收 縮和溫度收縮3種。在硬化初期主要是水泥水化凝固結(jié)硬過 程中產(chǎn)生的體積變化，后期主要是混凝土內(nèi)部自由水分蒸發(fā) 而引起的干縮變形。2. 3外界氣溫、濕度變化大體積混凝土結(jié)構在施工期間，外界氣溫的變化對裂縫 的產(chǎn)生有著很大的影響?；炷羶?nèi)部的溫度是由澆筑溫度、 水泥水化熱的絕熱溫升和結(jié)構的散熱溫度等各種溫度疊加 之和組成。澆筑溫度與外界氣溫有著直接關系，外界氣溫愈 高，混凝土的澆筑溫度也就會愈高；如果外界溫度降低則又

4、 會增加大體積混凝土的內(nèi)外溫度梯度。如果外界溫度下降過 快，會造成很大的溫度應力，極易引發(fā)混凝土的開裂。另外 外界的濕度對混凝土的裂縫也有很大的影響，外界的濕度降 低會加速混凝土的干縮，也會導致混凝土裂縫的產(chǎn)生。3. 大體積混凝土施工質(zhì)量控制措施3. 1大體積混凝土配合比設計1) 原材料選用。水泥：由于水泥的用量直接影響著 水化熱的多少及混凝土溫升，大體積混凝土應選用水化熱較 低的水泥，如低熱礦渣硅酸鹽水泥、中熱硅酸鹽水泥等，并 盡可能減少水泥用量。細骨料：宜采用ii區(qū)中砂，因為使 用中砂可減少水及水泥的用量。粗骨料：在可泵送情況下, 選用粒徑5-20mm連續(xù)級配石子，以減少混凝土收縮變形。

5、含泥量：在大體積混凝土中，粗細骨料的含泥量是要害問 題，若骨料中含泥量偏多，不僅增加了混凝土的收縮變形， 又嚴重降低了混凝土的抗拉強度，對抗裂的危害性很大。因 此，骨料必須現(xiàn)場取樣實測，石子的含泥量控制在1%以內(nèi)， 砂的含泥量控制在2%以內(nèi)。摻合料：應用添加粉煤灰技術。 在混凝土中摻用的粉煤灰不僅能夠節(jié)約水泥，降低水化熱， 增加混凝土和易性，而且能夠大幅度提高混凝土后期強度， 推移溫升峰值出現(xiàn)時間。2) 減水劑的使用。采用減水劑，如sf 1緩凝高效減 水劑；膨脹劑采用廣泛使用的u型膨脹劑，如無水硫鋁酸鈣(c4s)或硫酸鋁(a12 (s04),試驗表明在混凝土添加了 膨脹劑之后，混凝土內(nèi)部產(chǎn)生的

6、膨脹應力可以抵消一部分混 凝土的收縮應力，相應地提高混凝土抗裂強度。3. 2溫控措施及施工現(xiàn)場控制1）溫度預測分析。根據(jù)現(xiàn)場混凝土配合比和施工中 的氣溫氣候情況及各種養(yǎng)護方案，采用計算機仿真技術對 混凝土施工期溫度場及溫差進行計算機模擬動態(tài)預測，提供 結(jié)構沿厚度方向的溫度分布及隨混凝土齡期變化情況，制定 混凝土在施工期內(nèi)不產(chǎn)生溫度裂縫的溫控標準及進行保溫 養(yǎng)護優(yōu)化選擇。o2）溫度應力檢測。為反映溫控效果可在少數(shù)混凝土層 中埋設應變計進行溫度應力檢測，應變計沿水平方向布置， 檢測水平向應力分量。3）通水冷卻。采用薄壁鋼管在一些混凝土澆筑分層中 布設冷卻水管，冷卻水管使用前進行試水，防止管道漏水、

7、 阻塞，根據(jù)混凝土內(nèi)部溫度監(jiān)測，控制冷卻水管進水流量及 溫度。3. 3構造設計上采取的防裂措施1）設計合理的結(jié)構形式，減少工程數(shù)量，降低水化熱。 如可根據(jù)懸索橋錨碇受力特點，設計挖空非關鍵受力部分混 凝土體積，利用土方壓重方案，減少混凝土結(jié)構體積。2）充分利用混凝土在基坑有側(cè)限條件，在混凝土中摻 加微膨脹劑，使其在基坑約束下成一定的預壓力，補償混凝 土內(nèi)部溫度、收縮產(chǎn)生的拉應力，從而有效的避免混凝土裂 縫的產(chǎn)生。3）大體積混凝土體積龐大，施工周期一般較長，依據(jù) 結(jié)構受力情況（如懸索橋錨碇受力是逐步參與的，施工期僅 承受自重和施工過程產(chǎn)生的次應力，此階段受力不足其最終 受力的30%）,可合理的確

8、定混凝土評定驗收齡期，打破正常 標準28d的評定驗收齡期，改為60d或更多天，評定驗收齡 期充分考慮混凝土的后期強度，從而減低設計標號，達到減 少混凝土水泥用量，降低水化熱的目的。4）由于邊界存在約束才會產(chǎn)生溫度應力，采用改善邊 界約束的構造設計，如遇有約束強的巖石類地基、較厚的混 凝土墊層時，可在接觸面上設滑動層來減少溫度應力。在外 約束的接觸面上全部設滑動層，則可大大減弱外約束。5）在設計構造方面還應重視合理配筋對混凝土結(jié)構抗 裂的有益作用?？刹扇≡雠錁嬙熹摻睿ㄅ浣顟M可能采用小 直徑、小間距，全截面含筋率控制在0.3%0.5%之間）、在 混凝土表面增設金屬擴張網(wǎng)等有效措施，有效地提高混凝土 抗裂性能。4. 大體積混凝土的裂縫檢查與處理大體積混凝土的裂縫分為3種：表面裂縫、深層裂縫、 貫穿裂縫。對于表面裂縫因其對結(jié)構力、耐久性和安全基本 沒有影響，一般不作處理。對深層裂縫和貫穿裂縫可以采 取鑿除裂縫，可以用風鎬、風鉆或人工將裂縫鑿除，至看不 見裂縫為止，鑿槽斷面為梯形再在上面澆筑混凝土。限裂鋼 筋，在處理較深的裂縫時，一般是在混凝土已充分冷卻后， 在裂縫上鋪設i2層的鋼筋后再繼續(xù)澆筑新混凝土。對比 較嚴重的裂縫可以采取水泥灌漿和化學灌漿。水泥灌漿適用 于裂縫寬度在0. 5mm以上時，對于裂縫寬度小于0. 5mm時應 采取化學