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市政工程大体积混凝土裂缝的预控王平

发表时间：2020/8/11 来源：《基层建设》2020年第10期作者：王平

[导读] 摘要：市政桥梁工程中，桥梁的墩台、盖梁通常为最小尺寸均大于1m的大体积现浇混凝土，因此其施工经常涉及大体积混凝土现浇施工。

        安徽三建工程有限公司安徽省合肥市 230001
        摘要：市政桥梁工程中，桥梁的墩台、盖梁通常为最小尺寸均大于1m的大体积现浇混凝土，因此其施工经常涉及大体积混凝土现浇施工。而大体积混凝土施工由于容易出现各类裂缝，因此是市政工程施工中的重点与难点，需要加以探讨与研究。
        关键词：市政工程；大体积；混凝土裂缝；预控措施
        1大体积混凝土裂缝的分类及其产生原因
        1.1温度裂缝产生的原因
        温度裂缝属于最为普遍的裂缝种类，还是施工中应当重点防治的一类，一般是因为温差较大而造成的。浇筑大体积混凝土时，因为内外温差很大，极易在混凝土表面出现很大拉应力，当该种应力超出混凝土防拉强度时，将会产生裂缝。另外，大体积混凝土中心热量分散的较慢，在内外部极易出现很大温差，从而会产生很大拉应力。如果该种拉应力超出混凝土防压强度，则会产生裂缝。
        1.2干缩裂缝产生的原因
        干缩裂缝通常产生在大体积混凝土养护完成后的一段时间，或是混凝土浇筑结束后7d左右。混凝土浇筑好后，因为外部环境较为干燥，内部水分将朝外散失，若散失速度很快，会造成混凝土表面产生明显变形，进而造成混凝土从外朝内产生干缩变形情况，在混凝土表面就会出现裂缝。干缩裂缝通常较为细小，表现出表层的平行线状和网状浅细裂缝。若无法得到及时解决，既影响混凝土结构外形美观，还将下降结构承载性能。
        1.3收缩裂缝产生的原因
        混凝土硬化以前，表层水分流失很快，可能产生收缩情况，造成混凝土泌水问题明显减小，混凝土处在塑性状态。若表层蒸发流失的水分无法获得及时补给，加之拉应力的影响，就会出现局部不均匀的裂缝。另外，若水泥活性很大，混凝土温度太高，水灰比很低，开裂情况会不断加剧，在混凝土表面产生裂缝。随后，若得不到有效修复与处置，加之水分流失等原因的影响，裂缝量将越来越多，干扰范围也更大，对整个路桥建设质量提高也会造成严重影响。
        1.4沉陷裂缝产生的原因
        沉陷裂缝产生的主要原因在于，路桥基础结构所在的路基土质不均匀，有松软情况，或是回填不实、排水受阻，基础受长期的雨水浸泡，从而引起不均匀沉降情况，最后造成结构性的严重贯通裂缝，此类裂缝对路桥项目的危害性很大。为此，施工企业要注重科学措施的使用，严禁出现沉陷裂缝。
        2大体积混凝土浇筑施工产生裂缝的预防措施
        2.1材料质量控制
        混凝土出现裂缝主要原因就是混凝土水泥水化过程释放大量热量，使混凝土内外受力不同产生裂缝，所以在选材的时候，应该优先选择水化热较小的水泥，例如：中热硅酸盐水泥。大体积混凝土配料要添加一定量的粉煤灰，粉煤灰能降低水泥水化热，提高和易性，增强抗渗能力，而且还能降低水泥的用量，极大地提高混凝土强度，所以大体积混凝土要添加一定量的粉煤灰。粗骨料优先选用5mm-20mm粒径的连续级配石子，细骨料优先选用中砂，这样的骨料空隙较小，能够减少水泥的使用量，产生的水化热较小，减少干缩，能够控制混凝土裂缝的出现。
        2.2配合比
        混凝土配合比设计坍落度为160 mm～200 mm，根据试拌混凝土性能的情况及28 d强度结果，最终选定的理论配合比每方混凝土中各种原材料用量见表1。
                     表1 混凝土配合比各原材料用量

        2.3温度测控
        对桥梁及周围不同区域的温度要进行实时监控。各个桥梁基础的表面、中间以及底部位置都需要预埋一组PN结温度传感器，通过传感器对温度进行实时监控。主要采用的温度测量设备为XMZ-102型数显温度控制仪，对混凝土内部温度进行实时监控，并且根据监控数据和温控指示来调节冷却水的速度和流量，使得混凝土内外温差不超过25℃。
        大体积混凝土施工时应该加强混凝土内外温差的监测，利用计算机仿真技术对混凝土施工期间的温差进行计算机模拟动态监测，记录混凝土结构沿厚度方向的温度变化，一旦发现混凝土内外温差超过规范要求（设计无要求时，温差不宜超过25℃），应采取措施提高混凝土的外部温度。最好选在春秋季进行大体积混凝土施工，在浇筑过程中，应加强通风，并尽量避免在太阳下直接暴晒。
        2.4减少普通水泥的用量
        普通水泥遇水发生热化反应，释放出大量热能，会导致大体积混凝土内外部温度差异过高，从而出现裂缝问题。所以，从根源上讲，应该合理减少普通水泥的用量，避免裂缝问题的产生。现在市面上生产出了一种低热水泥——矿渣硅酸盐水泥，其主要特点就是：拥有较强的耐热性、水化热较低、耐硫酸盐类腐蚀，而且还能够提高硬化混凝土耐久性、耐磨性以及经济性，可谓优点多多，不少工程作业都使用矿渣硅酸盐水泥来减小水热化反应。
        2.5制定施工阶段的优化措施
        科学的实施混凝土配合比措施在确保混凝土工作质量的前提下，减少混凝土的用水量，做到低砂率、低水胶比；掺入一定剂量的减水剂、引气剂、在高粉煤灰的使用前提下制定优化措施，提高混凝土的强度、硬度和极拉值，使用热量较低的混凝土材料。使用增配构造筋的方法能够有效提高混凝土的抗裂能力，选择钢筋时使用直径和间距较小的钢筋。
        2.6做好大体积混凝土的温度变化分析
        根据实际温度的监控结果以及相关理论分析，桥梁基础大体积混凝土浇筑内外温差变化的趋势主要可以分为升温、降温及稳定三个不同阶段。在混凝土刚浇筑完成之后，混凝土内的水泥水化在很短的时间内完成，且随着浇筑时间的延长，整体浇筑温度逐渐降低，趋于稳定。由于混凝土本身的导热系数比较小，很容易导致中心区域的热量形成积聚。因此，在前期的时候需要通过加压来降低内部温度，保证内部热量的释放。在混凝土降温期间，部分区域混凝土存在温度梯度，需要采取有效的方法来减少因内部存在温度梯度而产生的应力。当环境温度在30℃左右时，对基础表面采取覆盖土工布、塑料薄膜等方式养护，侧面采用薄膜包裹保湿及加强覆盖抗风等措施，减少表面热量的散失。
        2.7养护方法
        大体积混凝土在施工完成后，就要及时养护。经过养护混凝土结构目的在于可以快速采集有关混凝土内部温度改变的情况，进而有效把控混凝土的温度，避免大体积混凝土出现裂缝现象。在不同季节，要对大体积混凝土采用合理措施加以维护，冬天应做好混凝土抗冻措施，避免霜冻损坏混凝土，夏天就要立即做好保湿措施，防止因为温度过高，蒸发迅速而出现的裂缝病害。加强大体积混凝土的保温隔热是养护混凝土的重要方法，还是提升质量的重点。
        大体积混凝土浇筑结束后，及时铺设塑料薄膜和潮湿的双层麻袋片进行洒水养护，保证混凝土终凝前外表湿润。或是浇筑结束后，立刻在混凝土外表喷洒养护剂，顺利开展养护工作，防范裂缝出现。高温环境下施工时，要安装遮阳板，大风环境下施工时，科学采取挡风措施，且合理洒水养护，保证施工质量。
        结论
        市政施工中，大体积混凝土的施工由于容易出现各类裂缝，因此具有一定的复杂度和难度，在实际的施工中，需要从原材料、制定施工阶段的优化措施、合理调控混凝土入模溫度、控制浇筑速度、加强对温度的控制和监测、科学合理养护等方面入手，不断提升大体积混凝土的施工质量，确保市政工程质量达标。
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