1、概述

某橋梁工程8座，4029.54延（m），混凝土33062m2，橋墩均屬大體積混凝土施工。前期橋墩施工中，為了防治或避免有害裂縫的發(fā)生，管理人員和技術(shù)人員協(xié)同攻關(guān)，從原材料、施工工藝、工序卡控及后期養(yǎng)護(hù)等方面控制落實(shí)，大大提高了橋墩表觀質(zhì)量，達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)。

 

2、大體積混凝土常產(chǎn)生的裂縫類型

2.1內(nèi)部參合料

膠凝收縮、干燥收縮、碳化收縮、材料工藝的影響出現(xiàn)的裂縫。   

2.2溫差裂縫

水泥水化熱和環(huán)境溫度的變化，溫差裂縫屬于間接裂縫，從性質(zhì)上來(lái)說(shuō)與收縮裂縫同出一轍，裂縫產(chǎn)生的部位、狀態(tài)、發(fā)展、影響等規(guī)律基本相同，只不過(guò)前者表現(xiàn)為自身體積的減?。ㄊ湛s），而后者則是由于熱量和溫差引起體積熱脹冷縮變化的不協(xié)調(diào)，與收縮裂縫極為相似。 

2.3沉降裂縫 

由于不均勻沉降引起的裂縫，有天然因素的影響以及人為作用的結(jié)果，土層差異和分布不均勻，構(gòu)筑物重力引起的壓縮變形的差別，即不均勻沉降。

 

3、裂縫產(chǎn)生機(jī)理

3.1收縮裂縫

某工程使用的混凝土為C35，主要添加劑有：粉煤灰、減水劑、引氣劑?；炷敛牧鲜湛s表現(xiàn)為以下幾種： 

 

1）膠凝收縮。膠凝收縮是水泥膠體凝固過(guò)程中鋁酸三鈣膠體因結(jié)晶固化而體積縮小，宏觀效果即為混凝土材料的“收縮”，這是不取決于外部條件的材料自身收縮，造成整個(gè)混凝土結(jié)構(gòu)中材料的整體體積減小。

 

2）干燥收縮。干燥收縮是攪拌的混凝土拌合物在澆筑、振搗以后，其中未被水化的游離水通過(guò)泌水現(xiàn)象逸出，形成泌水的毛細(xì)管孔。管孔中的水由于表面張力而在表層混凝土中引起表層收縮。

 

3）嚴(yán)格控制粗細(xì)骨料含泥量很重要，粗細(xì)集料含泥量過(guò)大，收縮加大且抗拉強(qiáng)度降低，就越容易開裂產(chǎn)生裂縫。

 

3.2材料工藝的影響

1）材料影響。近年來(lái)我國(guó)水泥性能、混凝土組分、施工工藝都發(fā)生變化。水泥顆粒細(xì)度減小，膠凝材料活性增加，混凝土中粗骨料減少，砂率及粉劑含量加大，混凝土材料普遍快硬、高強(qiáng)、發(fā)熱大等因素導(dǎo)致混凝土收縮變形幅度增加。

 

2）施工工藝影響。在施工過(guò)程中因工藝不當(dāng)造成混凝土的離析，注意澆筑面的高度（小于2m）和鋼筋過(guò)密導(dǎo)致粗細(xì)骨料不均勻，破壞了混凝土連續(xù)級(jí)配，材質(zhì)聚集區(qū)容易產(chǎn)生裂縫，因水泥漿的收縮率遠(yuǎn)大于混凝土的收縮率，容易出現(xiàn)裂縫?；炷羶?nèi)部存在粉煤灰漿和水泥漿以及氣泡聚集區(qū)，也就存在了抗裂薄弱區(qū)，導(dǎo)致產(chǎn)生裂縫出現(xiàn)。

 

3.3溫差裂縫

溫差裂縫屬于間接裂縫，從性質(zhì)上來(lái)說(shuō)與收縮裂縫同出一轍，裂縫產(chǎn)生的部位、狀態(tài)、發(fā)展、影響等規(guī)律基本相同，只不過(guò)前者表現(xiàn)為自身體積的減小（收縮），后者則是由于熱量和溫差引起體積熱脹冷縮變化的不協(xié)調(diào)，與收縮裂縫極為相似。最常見的是水泥水化熱和環(huán)境溫度的變化，如水泥水化熱：大體積混凝土在水化熱的過(guò)程中，由于水泥在水化的過(guò)程中產(chǎn)生了較大的熱量，因混凝土結(jié)構(gòu)截面較大，結(jié)構(gòu)導(dǎo)熱性能差，又使這些熱量不易散發(fā)出去，混凝土結(jié)構(gòu)形成了一個(gè)內(nèi)部溫度與外部溫度差，（混凝土具有熱脹冷縮的秉性，線膨脹系數(shù)ac約為1.0×10-5/℃,即10溫度/℃的變化就能引起100uξ的伸縮續(xù)變形。若Ec值遠(yuǎn)大于Ftk值，則裂縫就會(huì)產(chǎn)生），因溫差引起的收縮應(yīng)力差，就會(huì)使混凝土開裂。

 

3.4外界環(huán)境溫度

外界的溫度與混凝土澆筑溫度有直接關(guān)系。在混凝土結(jié)構(gòu)施工過(guò)程中，外界的氣溫越高，則混凝土的澆筑溫度也會(huì)越高，隨著澆筑的完成，外界氣溫逐漸下降，可內(nèi)部溫度卻無(wú)法發(fā)散失，就使內(nèi)外形成一個(gè)溫度差，外界溫度因拆?；蛟缤頊囟鹊鸵鸬膬?nèi)外溫差，隨著溫差的不斷變大，這種應(yīng)力也隨之增大，當(dāng)應(yīng)力的強(qiáng)度超出混凝土的彈性強(qiáng)度時(shí)裂縫也隨之產(chǎn)生。

 

4、分析混凝土裂縫產(chǎn)生的因素

某工程所處氣候特點(diǎn)：多年平均氣溫10.5溫度/℃，極端最高41.1溫度/℃，極端最低-23.3溫度/℃，歷年最冷月平均氣溫-10.8溫度/℃，早晚溫差大，春秋兩季有微風(fēng)，若混凝土澆筑過(guò)程把關(guān)不嚴(yán)或后期保溫、養(yǎng)護(hù)措施不到位，易產(chǎn)生裂縫。該橋梁工程歷時(shí)16個(gè)月，個(gè)別橋墩表面產(chǎn)生了小龜裂，通過(guò)總結(jié)排除將裂縫歸納為收縮裂縫和溫差裂縫兩類。在材料、配合比、施工工藝未變的情況下，造成實(shí)體工程產(chǎn)生裂縫的原因：氣候、水化熱、溫差、施工工序及后期保養(yǎng)所致。從而有針對(duì)性的加強(qiáng)管控，規(guī)避了裂縫的產(chǎn)生。

 

5、裂縫防治措施

5.1混凝土材料的選用和配比

1）混凝土材料的選用水泥：某廠的P.O42.5；細(xì)骨料：某砂場(chǎng)的Ⅱ區(qū)中砂，細(xì)度模數(shù)2.6；粗骨料：5-31.5mm碎石。采用三級(jí)配5~10mm、10~20mm、16~31.5mm；外加劑：山西佳維JW-11緩凝型，聚羧酸高效減水劑，摻量1.0%；粉煤灰：山西河津有限公司，II級(jí)，摻量20%；拌合用水：飲用水；水膠比：在保證混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)前提下，采用0.43水膠比。

 

2）配合比選用。

 

5.2材料的檢驗(yàn)和保護(hù)

1）進(jìn)場(chǎng)材料每車必檢，嚴(yán)格控制砂子的含泥量不超過(guò)1%；石子的含泥量不超過(guò)1%；

 

2）入庫(kù)骨料采用防塵封閉大棚，避免了暴曬升溫，雜物污染；

 

3）水泥設(shè)置2個(gè)筒倉(cāng)輪流使用，避免新進(jìn)場(chǎng)水泥溫度過(guò)高，造成混凝土入模溫度的增高；

 

4）開盤前對(duì)砂、石含水率進(jìn)行檢測(cè)，及時(shí)換算施工配合比，出具施工配料單，嚴(yán)格按照配料單顯示材料用量進(jìn)行生產(chǎn)。

 

5.3混凝土的攪拌和運(yùn)輸

1）混凝土材料攪拌投料順序：砂+水泥+粉煤灰+礦粉投料及攪拌→水、外加劑投料及攪拌→粗骨料投料及拌和→拌和→出料；

 

2）控制每盤總攪拌時(shí)間，夏天攪拌2min（不含進(jìn)料、砼出機(jī)），冬天攪拌3min（不含進(jìn)料、砼出機(jī)）；

 

3）安裝自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)，與監(jiān)管人信息共享共同監(jiān)督，嚴(yán)控混凝土拌合時(shí)材料誤差，如：膠凝材料（水泥、礦物摻合料等）±1%、外加劑±1%、粗細(xì)骨料±2%;拌合用水±1%；4）專人檢測(cè)水泥的入機(jī)溫度，夏季入機(jī)最高不超60溫度/℃；

 

5）夏季施工：設(shè)專人量測(cè)混凝土出機(jī)、入模溫度，混凝土溫度不超30溫度/℃，夏季施工避開（12-15時(shí)）高溫時(shí)段，施工安排在溫度較低或夜間施工；冬季施工：采用地暖供熱的方式加熱粗細(xì)骨料，拌合用水加熱控制在50-60溫度/℃進(jìn)行拌合。

 

5.4工序控制

1）澆筑混凝土嚴(yán)格控制自由傾落高度在2m范圍內(nèi),對(duì)傾落高度超過(guò)2m的部位,均使用串筒和溜槽；

 

2）澆筑時(shí)盡量控制混凝土澆筑層厚度300mm，分層振搗密實(shí)，以使混凝土的水化熱盡快散失；

 

3）派專人帶班盯控振搗，梅花型布陣、快插慢拔的均勻振搗，采用Φ70mm插入式振動(dòng)棒振搗，振動(dòng)棒與側(cè)模保持約10cm的凈距，插入下層混凝土5cm左右，每次振搗時(shí)間20s～30s，觀察表面泛漿，混凝土表面無(wú)明顯塌陷為準(zhǔn)，同時(shí)保證混凝土連續(xù)澆筑，避免了混凝土澆筑因間停時(shí)間過(guò)長(zhǎng)出現(xiàn)冷縫。

 

5.5入模溫度和拆模溫度控制

1）控制混凝土入模溫度,當(dāng)?shù)貧鉁鼐闯^(guò)在30溫度/℃和砼內(nèi)部溫度最高60溫度/℃范圍內(nèi)；

 

2）控制混凝土拆模時(shí)內(nèi)部溫度與表面溫度差小于20溫度/℃，若有高溫天氣、大風(fēng)天采取延長(zhǎng)拆模時(shí)間。

 

5.6混凝土養(yǎng)護(hù)

1）混凝土澆注完畢3-4h后，專人測(cè)溫，確?；炷列静颗c表面、表面與環(huán)境溫度差小于20溫度/℃，拆模后及時(shí)用塑料薄膜，外部用棉毯包裹表面，根據(jù)溫度變化專人灑水養(yǎng)護(hù)。

 

2）根據(jù)天氣變化，混凝土養(yǎng)護(hù)用水溫度也根據(jù)環(huán)境溫度隨時(shí)調(diào)整養(yǎng)護(hù)，溫差不宜過(guò)大，始終與混凝土表面溫度差保持在8-10溫度/℃之間，（規(guī)范要求15溫度/℃之內(nèi)），設(shè)專人養(yǎng)護(hù)混凝土14d。

 

6結(jié)語(yǔ)

通過(guò)采取預(yù)防大體積混凝土施工裂縫技術(shù)措施，在施工過(guò)程中，針對(duì)氣候、材料、外加劑的具體情況，科學(xué)應(yīng)對(duì)，規(guī)范混凝土澆筑施工及養(yǎng)護(hù)，所承建工程混凝土構(gòu)件獲得了良好的質(zhì)量效果。