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桥梁梁板混凝土过早产生开裂原因及对策孟国建

发表时间：2020/5/21 来源：《基层建设》2019年第34期作者：孟国建王志勇

[导读] 摘要：桥梁梁板混凝土如果过早产生裂缝，会影响桥梁的使用寿命。

        云南省公路工程监理咨询有限公司
        摘要：桥梁梁板混凝土如果过早产生裂缝，会影响桥梁的使用寿命。文章主要阐述了桥梁梁板混凝土相关理论，分析了桥梁梁板混凝土过早产生开裂的原因，最后提出了桥梁梁板混凝土开裂的有效防治对策，给桥梁梁板早期裂缝控制提供一定的理论参考。
        关键词：桥梁梁板；混凝土；开裂原因；对策
        裂缝，它是混凝土结构普遍存在的问题之一。通常情况下，有一部分裂缝是由于外部荷载作用引起的，称之为结构或者是受力裂缝。当结构承载能力不足时，会存在结构缺陷，此类裂缝在进行桥梁梁板混凝土结构设计时，要考虑到荷载因素。还有一部分则是由于形变产生的，称之为非结构裂缝，主要是构建内部产生内应力，使得内应力超过混凝土的允许力范围，引起混凝土的开裂。在以上两种裂缝分析时，对于非结构裂缝来说，高达80%，在进行桥梁梁板混凝土预制过程中，要对产生裂缝的原因进行分析和归纳。
        1桥梁梁板混凝土开裂阐述
        一般情况下，桥梁梁板混凝土使用的都是高性能混凝土，它和普通的混凝土相比，水泥标号高、水泥水化快，而且水泥石结构密实，孔隙率低，在浇筑完成之后，会产生变形。此外，由于温度下降，会产生温度收缩变形。另外由于内部的水泥遇到水发生水化热反应，使得产生收缩形变。以上变形在受到约束情况之下，会使内部或者是表面产生相应的拉应力，如果拉应力超过一定的期间，会产生结构开裂，结构开裂是工程建设的主要问题。
        2桥梁梁板混凝土过早产生开裂原因
        目前在进行混凝土早期开裂因素探讨过程中，主要存在以下几个方面问题:
        第一，混凝土容易受到外界温度变化影响。混凝土在施工建设阶段容易受到外在温度的影响。如外界温度过高，使得混凝土浇筑温度增高，外界温度下降也会使得混凝土表面温度下降。如果气温骤降，会大大提高混凝土内外温度差，这时混凝土就会产生温度应力，出现早期开裂。
        第二，由于受到水化热的影响。水泥遇水会放出大量的热量，通过水化热反应，能够将热量向四周扩散。在硬化初期，水泥的水化速度较快、而且它的热量大于散热量，使得混凝土内部温度升高，而在硬化后期，水泥的水化热速度减缓，发热量小于散热量，使得混凝土温度出现下降。在进行混凝土浇注过程中，由于混凝土的早期强度和弹性模量都很小，温度管控过程中，由于温度约束不力，产生变形。这时，随着龄期的增长，混凝土弹性模量急剧增高。这时会产生温度拉应力强度，混凝土强度不足，很难抵抗这种力量容易出现温度裂缝。
        第三，混凝土收缩变形的影响。在进行混凝土收缩变形过程中，由于混凝土硬化或者是干燥收缩变形，引起混凝土内部温度下降，引起温度下降使得冷缩出现冷缩变形。在混凝土拌制完成之后，由于凝缩仍然使混凝土处于塑性状态，会出现塑性收缩，混凝土随着温度变化而产生的收缩，称之为温度收缩，也称之为冷缩。如果混凝土在温度升高过程中发生膨胀，就会使收缩变形产生限制，这称之为温度收缩应力【1】。
        第四，受到约束条件的影响。混凝土内部结构在发生形变之后，必然会受到一定的约束，阻碍其自由形变，约束分支为内约束和外约束。对于外约束来说，它主要称之为结构的边界条件，桥梁梁板混凝土它的结构内部、支座或者是其他外界因素发生变化，产生的变形结构约束；而内部约束则是结构内部产生的非均匀温度收缩，由于各指点变形不均匀产生的相互约束，当它的拉应力超过龄期拉长强度时，会引发混凝土开裂。
        第五，由于施工方法或者是施工工艺不当产生的裂缝。首先，由于抗裂钢筋位置设置不当，会造成保护层超标，引起保护层过大或者是过小。后期混凝土浇筑过程中，使得钢筋的位置发生变动，削弱钢筋的抗裂作用，会出现混凝土裂缝。

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其次，在进行混凝土振捣阶段，在进行桥梁梁板混凝土施工作业时，作业人员需要重视底板腹板振捣工作，还需要进行板梁顶板的振捣。如果振捣不到位，会使得梁板混凝土松散不密实，另外在混凝土振捣作业时还应避免出现过振现象。如果混凝土出现过振，骨料会发生下沉，顶板浮浆过多，尤其是两头倒位置振捣不到位，导致混凝土不够密实，这些因素都会严重影响混凝土的强度。最后，主要是由于外遇应力产生的预应力。梁板需要进行对称张拉，然而在作业过程中使得腹板受到挤压，会在顶板或者是底板位置产生横向内应力，这时横向内应力要远远大于混凝土允许的应力值，会使混凝土产生裂缝【2】。
        3桥梁梁板混凝土开裂的有效防治对策
        3.1 混凝土生产质量控制
        通过上文进行桥梁梁板混凝土裂缝产生原因的分析，采取有针对性的措施进行防治裂纹、裂缝，需要做好混凝土生产质量的严格控制。在进行原材料选择过程中，对于砂石、水泥来说，要严格的按照相关的规定要求，应该选择级配良好的砂、碎材料。水泥可以使用矿渣水泥或者是中低热水泥。与此同时，还需做好混凝土配合比的控制工作，对于骨料来说，它能有效的阻止水泥收缩，进而阻止裂纹的产生，在满足泵送的基础之上，可以将配合比砂率控制在38%～40%之间。同时做好混凝土水灰比的控制，如果水灰比过大或塌落度过大会使得混凝土收缩过大容易产生裂缝。在具体作业时，还需要把控混凝土的坍落度，与此同时解决混凝土过快硬化的问题，在高温季节应该采取有效的环境措施做好施工控制工作。在夏季施工时，混凝土可以在夜间或者是温度较低的情况下作业，避免在高温情况下浇注。拌和过程中可以采取对砂石降温措施，也可以通过覆盖砂石材料，避免阳光直接照射。严格的把控混凝土内外温度差不应该超过25摄氏度，在进行浇筑振捣混凝土过程中，应该确保工序紧凑，做好混凝土防风、防雨等措施【3】。
        3.2施工质量控制
        在进行施工质量管控过程中，需把控好混凝土浇筑下料速度，如果速度过快会导致在分层处产生水平裂纹，尤其是分层浇筑的箱梁腹板位置，下层还没有进行沉降，上层又进行混凝土浇筑，会加大裂缝的产生。在进行混凝土振捣过程中，振动棒的距离最好在40厘米左右，每秒钟应该5到15次，如果振捣时间过长，骨料会发生下沉，混凝土表面水泥浆层过厚产生裂纹，还需要对表面混凝土进行抹压，在混凝土达到初凝时可通过使用木抹子抹平脱毛。与此同时，在混凝土成型之后，应该做好后期的养护工作，做好温度湿度的控制避免阳光暴晒，导致混凝土表面水分急剧蒸发，造成上下硬化不均匀，产生的差异收缩。可以通过人工喷雾的方式加大空气中的湿度，也可以在混凝土浇灌两个小时之后，使用高压水喷雾法加大环境湿度，做好混凝土终凝前的养护工作，保证混凝土表面潮湿。还需要避免阳光的暴晒，可以在顶板上面铺盖麻袋等措施进行保湿，避免风吹日晒，防止混凝土表面水分蒸发【4】。
        结语
        综上，在进行混凝土养护时，尤其是在混凝土养护的幼龄时期，不能让钢筋模板过早地堆放在梁顶板上，避免荷载过大产生的裂纹。在进行浇筑结构模板拆模过程中，要对结构类型、结构跨度进行分析，确保相同条件进行养护，按照规范的数值指导作业，提高桥梁的使用寿命。
        参考文献
        [1]邹惠琼.大跨预应力混凝土连续刚构桥施工期开裂控制研究[D].湖南:湖南大学,2018.
        [2]李建国.加固混凝土梁截面开裂弯矩自动计算仿真研究[J].计算机仿真,2019,36(11):203-206,238.
        [3]李潘武,胡明峰,李伟, 等.梯度温差对防水板混凝土开裂机理的影响[J].建筑科学与工程学报,2019,36(6):64-71.
        [4]刘涛,张浩杰.混凝土公路桥梁墩身刚度及开裂对整体受力影响的有限元分析[J].公路工程,2019,44(6):234-239.