橋梁施工混凝土早期收縮裂縫的控制

橋梁施工中混凝土筑件早期收縮裂縫的問題，嚴重威脅著橋梁的施工質(zhì)量及運行使用。本文通過試驗分析研究混凝土配比、澆筑養(yǎng)護狀態(tài)及配筋，對混凝土筑件收縮裂縫的預防和控制，以期為同類工程提供技術參考。

嚴格控制混凝土混合比

試驗將集漿、水膠、含氣及粉煤灰等參數(shù)，按比例組合為十幾種橋梁混凝土配比，分別探討對混凝土早期收縮的干擾。并從混凝土配比的角度，探索控制橋梁混凝土早期收縮裂縫的措施。

試驗可知，水膠比由0.28提升至0.45時，混凝土的收縮應變由442με下降至248με；當粉煤灰替代比例由0提升至0.5時，混凝土的收縮應變由462με減小到282με，混凝土的收縮應變降低了將近40%；集漿率由2.38提升至3.64，混凝土的收縮應變由497με下降至338με；在該次實驗中含氣比例是5.34%時，混凝土的收縮應變最低。

顯然，以混凝土配比控制早期收縮裂縫，需注意以下方面：提升粉煤灰的比例以替換水泥，能夠降低水泥的水化速度，能夠削減混凝土的早期收縮應變，可以控制混凝土開裂；在達到混凝土強度級別基礎上，提升水膠比，能夠明顯削減混凝土早期收縮應變的速度，更好的控制混凝土的早期開裂問題。

嚴格制定混凝土養(yǎng)護周期

實驗以單面制約混凝土樣件為基礎，檢測了常溫環(huán)境下混凝土樣件收縮應變的態(tài)勢，同時在該條件下對比了覆膜及澆水等多種養(yǎng)護模式對收縮應變的干擾。幾種養(yǎng)護周期均是2周，養(yǎng)護完成之后均置于室內(nèi)常溫環(huán)境下。實驗進程中，可以和外部條件進行濕度交互的僅有頂部，在相同水平截面上幾個測點的混凝土收縮應變幾乎一致，因此實驗結論是擇取幾個數(shù)值的均值來表示。

對混凝土進行間斷性澆筑，當齡期逐漸提升時，樣件粘結位置的收縮變形會逐漸加大，在幅度上卻比較小，25日達到最高收縮是23με，澆筑16個小時之后產(chǎn)生較小的膨脹情況，主要是由于測點3是固定于舊混凝土的表層，新澆筑混凝土的水分及水化熱會對舊混凝土造成影響，繼而造成檢測數(shù)據(jù)產(chǎn)生較小的膨脹，另外截面整體的粗糙度無法顯著制約混凝土的收縮?；炷脸仞B(yǎng)護環(huán)境下早期溫濕度的時變特點，具體如圖1所示。

圖1 混凝土常溫養(yǎng)護環(huán)境下早期溫濕度的時變特點

圖1 是混凝土實驗樣件里，當齡期發(fā)展時，新澆筑混凝土后溫濕度變動曲線，在澆筑混凝土的早期，混凝土的相對濕度是百分之百，當齡期逐漸發(fā)展時，混凝土的水分揮發(fā)及水化過程會不斷耗散水分，此時混凝土的相對濕度會逐漸下降，另外混凝土的溫度卻在不斷提升。由圖1可知，在澆筑混凝土16個小時之后，新澆筑混凝土的最高溫度達到30.5℃，當齡期逐漸發(fā)展時，混凝土的溫度下降進程與溫濕度變動態(tài)勢非常類似，這主要是因為混凝土相對濕度的下降和水化耗散之間存在聯(lián)系，但是水泥的水化速度和混凝土的溫度之間存在密切聯(lián)系。

合理配置普通鋼筋

建設橋梁需同時運用鋼筋及混凝土，兩者的接觸面愈大，其互相作用就愈大，對混凝土的制約成效也就越明顯。圖2是配筋混凝土中鋼筋與混凝土的收縮應變和配筋比例的聯(lián)系，由圖2可知，當配筋比例提升時，配筋混凝土的收縮應變會降低，另外鋼筋的變形也會降低。

圖2 周期28日配筋率與混凝土收縮應變的關系

圖3 周期28日配筋率與混凝土收縮應力的關系

圖3 為配筋混凝土樣件在無約束條件下，混凝土的收縮受鋼筋的制約，在混凝土和鋼筋方面均出現(xiàn)了制約應力。由圖3可知，當配筋比例提升時，混凝土的收縮應力亦會提升，另外鋼筋的應力卻會下降。結合圖2分析發(fā)現(xiàn)，當配筋比例提升時，混凝土早期收縮應變下降，然而，卻提升了混凝土的制約應力。因此，僅提升配筋比例無法提升混凝土早期的抗裂能力，部分情況下還會使混凝土的抗裂能力下降。

圖4為同等配筋比例下，混凝土在多種配筋模式下的收縮應力圖，因為鋼筋大小遭到制約，文節(jié)提出5根直徑16mm的鋼筋、9根12mm的鋼筋及4根18mm的鋼筋對相同界面的混凝土，在配筋比例上是一致的。由圖4可知，配以9根12mm鋼筋的收縮應變最低，制約應力也最低；最高的是配以4根18mm的混凝土，表明在控制混凝土早期收縮裂縫層面，在條件準許時，需配以直徑偏小的鋼筋，才能夠削減混凝土的早期收縮應變，同時也可以削減混凝土的應力，繼而能夠有效削減混凝土早期收縮裂紋概率。

圖4 同等配筋比例條件下混凝土的收縮應變以及應力

結語

對混凝土配合比進行改善設定，是降低混凝土早期收縮應變提升混凝土抗拉強度的基礎。混凝土中包含砂子、水、骨料等原料，各種原料的配比和性能均是影響混凝土性能的關鍵要素。

配以一般構架的鋼筋，不但需考量鋼筋混凝土組件的負載能力，同時還需考量一般鋼筋在控制混凝土早期開裂方面的作用。因此在條件準許的情況下，需配以直徑偏小的鋼筋，削減混凝土早期的收縮變形。