大體積混凝土梁裂縫控制技術(shù)探討

熊太忠

（中鐵二局第四工程有限公司，四川 成都 610300）

1 大體積混凝土梁的裂縫及其產(chǎn)生

橋梁工程中，對(duì)于大體積混凝土梁所出現(xiàn)的裂縫，按其深度不同可以分為:貫穿性裂縫、深層裂縫、表面裂縫，溫度裂縫所產(chǎn)生的危害主要為：影響橋梁的安全與使用功能。

混凝土產(chǎn)生裂縫的原因很多，包括混凝土自身的因素、環(huán)境的因素、人為的因素等?；炷磷陨淼囊蛩匕ㄋ嗨艧岷蠡炷两禍剡^程中產(chǎn)生的溫度裂縫、水泥漿硬化時(shí)體積收縮所產(chǎn)生的硬化收縮、混凝土干燥時(shí)產(chǎn)生的干縮等；環(huán)境的因素包括外界的約束、外界溫度升降使混凝土膨脹或收縮；人為的因素包括設(shè)計(jì)的不合理、混凝土配合比不當(dāng)、材料質(zhì)量不合格、施工質(zhì)量差等。

水泥水化時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量的熱量，所釋放的水化熱會(huì)引起混凝土澆筑塊內(nèi)部溫度和溫度應(yīng)力的劇烈變化，是混凝土產(chǎn)生裂縫的主要原因。造成混凝土產(chǎn)生自身收縮的原因主要有混凝土澆筑后至凝結(jié)前的收縮、硬化過程中的收縮。

2 大體積混凝土裂縫的控制技術(shù)探討

2.1 混凝土材料方面

2.1.1 水泥

大體積混凝土所用水泥應(yīng)采用水化熱低、凝結(jié)時(shí)間長、后期強(qiáng)度高的水泥，大體積混凝土中嚴(yán)禁使用體積安定性不良的水泥，水泥安定性不穩(wěn)定，水泥硬化后，會(huì)使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生膨脹性裂縫，影響工程質(zhì)量。

2.1.2 骨料

對(duì)于大體積混凝土工程，由于抗裂度要求高，施工時(shí)宜采用碎石作為粗骨料。石子的選擇可根據(jù)施工條件，盡量選用結(jié)構(gòu)致密、具有足夠強(qiáng)度、粒徑較大、級(jí)配較好的石子材料，以減少用水量和水泥用量，減少混凝土的收縮和泌水性。

2.1.3 摻合料

為節(jié)約水泥，改善混凝土性能，在拌制混凝土?xí)r摻入的礦物粉狀材料，稱為摻合料。大體積混凝土施工中，摻加適量的優(yōu)質(zhì)粉煤灰，可以改善混凝土的性能、減少混凝土的水化熱，還可以降低工程成本。

2.1.4 外加劑

為保證大體積混凝土工程質(zhì)量，提高混凝土的耐久性，混凝土外加劑是指在混凝土拌和過程中摻入的，用以改善混凝土性能的物質(zhì)。如摻用減水劑，可最大限度的減少水泥用量。摻用緩凝減水劑可延長混凝土的初凝時(shí)間，延遲水化放熱速度和熱峰值出現(xiàn)的時(shí)間，有利于防止裂縫的出現(xiàn)。

2.2 梁體的配筋控制方面

2.2.1 縱向預(yù)應(yīng)力筋設(shè)置

縱向配直線束的做法既優(yōu)化了設(shè)計(jì)和施工，又減少了摩阻損失，對(duì)建立縱向有效預(yù)應(yīng)力有利，而剪應(yīng)力需配置密排的豎向預(yù)應(yīng)力束來克服。剪應(yīng)力和主拉應(yīng)力沿縱向是連續(xù)分布的，配直線束加密排豎向束組合，一定存在一段應(yīng)力空白區(qū)。作者建議應(yīng)合理布置箱形梁腹板內(nèi)縱向預(yù)應(yīng)力的彎束現(xiàn)象，讓預(yù)應(yīng)力提供的抗剪能力沿縱向有一個(gè)連續(xù)分布，并盡可能多地將預(yù)應(yīng)力束布置在腹板內(nèi);建立起足夠的縱向有效預(yù)應(yīng)力和彎起束提供的豎向預(yù)應(yīng)力，有效減少或消除主拉應(yīng)力，減少或消除腹板裂縫。

2.2.2 豎向預(yù)應(yīng)力筋設(shè)置

豎向預(yù)應(yīng)力筋設(shè)置能顯著地減少或消除主拉應(yīng)力，但力筋太短，難以建立有效預(yù)應(yīng)力，雖在施工工藝上加以改進(jìn)，如采用超張拉或反復(fù)3次張拉，仍存在一些問題。經(jīng)過對(duì)該橋梁的梁體做了相關(guān)方面的試驗(yàn)，并從測(cè)試的結(jié)果來看效果不錯(cuò)，但難免多少存在著人為因素，這與施工人員的素質(zhì)分不開，如緊固螺母、壓漿飽不飽滿等。不過這從加強(qiáng)管理、提高工人素質(zhì)和技術(shù)水平上可得到控制。

2.3 施工中裂縫控制方面

2.3.1 拌制與振搗施工

在混凝土攪拌時(shí)，采用二次投料新工藝，這種攪拌工藝的主要優(yōu)點(diǎn)是無泌水現(xiàn)象，混凝土上下層強(qiáng)度差減少，可有效地防止水分向石子與水泥砂槳界面的集中，使硬化后的界面過渡層的結(jié)構(gòu)致密、粘結(jié)加強(qiáng)，從而可使混凝土強(qiáng)度提高10%左右。

在大體積混凝土基礎(chǔ)的垂直施工縫處留縫與接縫時(shí)，均宜采用二次振搗。混凝土二次振搗的最佳時(shí)河與水泥品種、水灰比、坍落度、氣溫、混凝土運(yùn)輸距離、澆筑速度、振搗條件等有關(guān)，一般宜在混凝土澆筑后lh左右。

2.3.2 澆筑施工

在施工時(shí)間允許的條件下，可將大體積混凝土結(jié)構(gòu)采用分層多次澆筑，施工層之間的結(jié)合按施工縫處理，即薄層澆筑技術(shù)，它可以使混凝土內(nèi)部的水化熱得以充分地散發(fā)。分層厚度一般控制在0.6-2.0m的范圍內(nèi)，具體取值根據(jù)工程情況及溫度收縮應(yīng)力計(jì)算來定。選擇上層混凝土覆蓋的適宜時(shí)間，應(yīng)是在下層混凝土溫度己降到一定值時(shí)，即上層混凝土溫升傳遞到下層后，下層混凝土溫度回升值不大于原混凝土最高溫升，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，一般約取5-7天為宜。

2.3.3 溫度方面的控制

在高溫季節(jié)日光直射的混凝土，入倉溫度比日平均氣溫高5℃左右，而在夜間澆筑則入倉的溫度和分平均溫度大致相同，所以把重要部分和易裂部位安排在夜間施工將會(huì)有較好的效果。在大體積混凝土溫度、溫差監(jiān)測(cè)工作中引入了計(jì)算機(jī)技術(shù)，提高了監(jiān)測(cè)速度與監(jiān)測(cè)精度，并可進(jìn)行不間斷的自動(dòng)監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)工作自動(dòng)化。在程序編制中輸入最大溫差控制值，可以實(shí)施溫差超值聲、光自動(dòng)報(bào)警，根據(jù)打印的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、變化曲線可以預(yù)測(cè)溫度及其變化的趨勢(shì)，及時(shí)采取有效措施對(duì)混凝土的內(nèi)外溫差、溫度陡降與內(nèi)部溫差進(jìn)行控制。

2.4 裂縫后期的補(bǔ)強(qiáng)處理控制措施

斷面錨固是最常用的錨固方式，預(yù)應(yīng)力筋伸出、并直接支承于構(gòu)件端面，與構(gòu)件端部一起形成一種理想的錨塊構(gòu)造。除構(gòu)件端部正常配筋，端面錨固區(qū)內(nèi)配置的附加鋼筋為錨墊板下的局部加強(qiáng)鋼筋，其主要采用螺旋鋼筋，也可采用空間鋼筋網(wǎng)。理想的錨塊應(yīng)以螺旋鋼筋形成錨下局部承壓加強(qiáng)作用，錨具間附加適量的空間鋼筋網(wǎng)構(gòu)成整體加強(qiáng)作用。這種空間鋼筋網(wǎng)是以橫向鋼筋為主的，主要限制錨塊整體橫向膨張，根據(jù)錨下應(yīng)力傳遞規(guī)律，空間鋼筋網(wǎng)可從螺旋中下部開始布置。

齒塊錨固的加強(qiáng)鋼筋應(yīng)由兩部分組成，錨固塊自身加強(qiáng)鋼筋，基本構(gòu)造與端面錨塊相似，但橫向環(huán)齒塊的鋼筋應(yīng)力為錨固于板內(nèi)的閉合箍筋，并由網(wǎng)格鋼筋對(duì)拉。加強(qiáng)鋼筋布置在齒塊所在處的頂板或底板內(nèi)，縱向按兩層分布，橫向范圍約兩個(gè)齒塊寬度，間隔布置在原板上、下層縱向分布鋼筋之間。

在節(jié)段施工預(yù)應(yīng)力混凝土梁頂板與底板的端面上往往需要錨固預(yù)應(yīng)力筋，由于箱梁截面較大、板壁薄而寬，預(yù)加力需要沿力線方向經(jīng)一定長度才能逐步擴(kuò)散至全截面。在預(yù)加力逐步擴(kuò)散的區(qū)段內(nèi)，主壓應(yīng)力形成斜向擴(kuò)散力線，但垂直力線的主拉應(yīng)力則可能導(dǎo)致混凝土開裂。

3 結(jié)語

混凝土裂縫問題十分復(fù)雜，它涉及到和工程結(jié)構(gòu)相關(guān)的方方面面。大體積混凝土橋梁的梁結(jié)構(gòu)裂縫形成的原因，涉及設(shè)計(jì)計(jì)算、施工工藝、養(yǎng)護(hù)管理、材料性質(zhì)、氣候環(huán)境等各個(gè)方面。在大體積混凝土基礎(chǔ)施工中，應(yīng)從原材料的合理選擇、配合比的科學(xué)確定、施工方法的恰當(dāng)選擇、加強(qiáng)混凝土的養(yǎng)護(hù)及溫度監(jiān)測(cè)等方面，采取相應(yīng)措施控制裂縫。對(duì)混凝土的裂縫控制更是涉及到結(jié)構(gòu)、建筑材料、施工、環(huán)境等多專業(yè)、多學(xué)科。隨著各種新材料的不斷涌現(xiàn)，各種檢測(cè)手段的不斷發(fā)展，對(duì)大面積混凝土裂縫問題的研究也在不斷更新變化，裂縫的開展日益受到學(xué)術(shù)界及工程界人士的關(guān)注。

[1]葉青.淺談混凝土施工溫度裂縫產(chǎn)生原因及對(duì)策[J].今日科苑，2009(10).

[2]李國平.橋梁預(yù)應(yīng)力混凝土技術(shù)及設(shè)計(jì)原理[M].北京:人民交通出版社，2004.

[3]中華人民共和國交通部.JTG D62-2004公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范[M].北京:人民交通出版社，2004.

[4]謝榮華.高層建筑大體積混凝土裂縫的防治[J].大眾科技，2005（11）.