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欧阳勇胜
（广东长宏公路工程有限公司 广东增城 511325）
摘 要：本文首先了分析了水泥水化热、混凝土收缩以及外界气温湿度等因素对桥梁工程中大体积混凝土裂缝出现的影响,然后从混凝土水泥的种类及用量、外料及外加剂的添加以及混凝土施工方面论述了预防混凝土裂缝的措施.
关键词：桥梁工程 大体积混凝土 裂缝 原因 措施 预防
中图分类号：U445 文献标识码：A 文章编号：1674-098X(2013)04(c)-0034-02
随着桥梁技术发展速度的加快,大体积混凝土应用于桥梁的程度也逐渐增高.我国对大体积混凝土的定义是：用于混凝土结构中实体最小尺寸超过1m位置的混凝土；而美国则定义为：全部有可能出现温度影响的现浇混凝土.当前,国内外比较重视研究大体积混凝土中由于机械荷载产生的裂缝问题,却很少研究温度荷载对大体积混凝土裂缝的影响.这个问题值得我们重视,以防对混凝土结构造成严重的影响.此外,关于大体积混凝土裂缝与内温度应力的控制问题的研究,也较多地出现在高层建筑工程与水利工程中,很少出现在桥梁工程中,这更应该引起我们的重视.该文主要针对桥梁工程中大体积混凝土裂缝的原因及预防问题进行了详细地研究和探讨,旨在探索出控制混凝土出现裂缝的有效措施.
混凝土裂缝处理:工程师自动低压灌浆技术——专业治理混凝土裂缝
1.大体积混凝土裂缝产生的原因
大体积混凝土结构中的混凝土具有质地较脆、抗拉强度较弱（仅相当于抗压强度的1/10）以及断面尺寸较大的特点.因为水泥出现水化热现象,大体积混凝土内部的温度会骤然升高,在大体积混凝土逐渐降温的过程中会受到一定的条件限制和约束,容易出现巨大的拉应力.又因在一般情况下,大体积混凝土中没有设置钢筋或有较少的钢筋.因此,混凝土需要承载产生的全部的拉应力.
1.1 水泥水化热的影响
水泥在发生水化现象的同时,会散发出大量的热量,一般在混凝土浇筑后的7d左右水化现象特别明显.如果有450～490kg／m3的水泥,那么每立方米的混凝土散发出的热量大约为19500～29500kJ,这就致使混凝土中的内部温度变得比较高.特别是大体积混凝土产生的热量,会比一般的热量还要高.由于混凝土中心的温度比较高,再加上混凝土内部和表面散热的情况具有很大的差异,这样就会致使混凝土内部和外部出现温度差额,就会产生两种应力：混凝土内部的压应力、混凝土表面的拉应力,当混凝土无法承受拉应力的作用时,就会出现表面裂缝的现象.
l.2 混凝土的收缩
混凝土收缩是一种混凝土体积减小的现象,即混凝土置于空气中逐渐开始出现硬结,体积也相对变小了.在没有其他外力的作用下,混凝土自发地出现了变形,如果此时受到了外部的力量,例如钢筋因素、支承条件等的影响,混凝土中就容易出现拉应力,进而出现混凝土开裂的现象.主要有干燥收缩、温度收缩以及塑性收缩等三种收缩,会致使混凝土出现裂缝现象.在混凝土出现硬化初期,出现收缩的原因是在水化凝固过程中,水泥的体积出现了一些变化,而硬化后期是由于混凝土中的水分出现了散失,导致混凝土出现了干缩变形现象.
1.3 外界气温湿度变化的影响
在施工过程中,大体积混凝土机构容易受到外界气温变化的影响,这也是造成大体积混凝土裂缝的一个重要因素.大体积混凝土温度变化一般要经历三个时期：升温期、冷却期和稳定期.
水泥水化热的温度、结构的散热温度以及浇注温度等各种温度的综合就是混凝土的内部温度.混凝土的浇筑温度与外界气温存在正相关关系,即外界温度越高,浇筑温度也就越高.当外界温度下降时,大体积混凝土的内部和外部的温度差额就会变大.若外界温度的下降速度特别快,混凝土中就会受到温度应力的作用,这时出现裂缝的可能性非常大.造成混凝土出现裂缝的原因除了受到外界温度的影响,还受到外界湿度的影响.混凝土如果处在外界湿度较低的条件下,干缩的速度便会加快,从而导致混凝土出现裂缝的现象.
2.大体积混凝土裂缝的预防
2.1 大体积混凝土中水泥的种类及用量
理论研究证实,水泥水化过程散发出的大量热量是致使大体积混凝土出现裂缝现象的重要原因.因此,在桥梁工程建设中,大体积混凝土中应选用低热或中热的水泥种类.另外,水泥内矿物质成分的差异和水泥散发热量的大小和速度具有十分密切的关系.水泥矿物质中铝酸三钙散发的热量是最大的,并且散热速度也是最快的.其余的铁铝酸四钙、硅酸三钙等水泥矿物质成分的散热速度则相对较低.水泥的发热速度和水泥的粗细程度具有一定的关系,水泥越细,散热速度最快,但散热总量是不变的.因此,火山灰水泥、矿渣硅酸盐水泥比较适合用于大体系混凝土的施工中,并且还可以根据混凝土后期的施工情况适当降低水泥的用量.在桥梁工程中,大体积混凝土一般需要较长的施工时间,并且很难一直对增加混凝土的设计荷载,所以适当延长混凝土的施工时间是可以的.根据国内外专家也认为利用混凝土后期施工的情况可以大概通过降低大约39～72kg/m3的水泥来实现降低混凝土内部温度的目的.
2.2 掺和外加料和外加剂
将粉煤灰作为掺合料有助于降低大体积混凝土中的温度,避免裂缝现象的出现.在选择外加剂方面,主要有两种：（1）UFA膨胀剂.在混凝土中加入适量的UFA膨胀剂会起到保证混凝土密实度的作用,还可以在混凝土内部生成一定的压力,防止受到混凝土中产生的外应力而出现裂缝.（2）减水缓凝剂,它在改善混凝土和易性方面具有重要作用,并可以起到降低水灰比的作用,最终实现降低水热化的目的.
2.3 大体积混凝土的骨料控制
2.3.1 大体积混凝土中应选择粒径大、级配高及强度高的骨料.这样就大大减小了表面积与空隙率,节省了水泥的使用量,同时也减轻了干缩的情况,降低了水化热,降低了出现混凝土裂缝的几率.
2.3.2 在满足设计要求的前提下,为节约水泥及减少混凝土的散热量,在混凝土中可适量加入一些石块,应选择抗压强度超过混凝土设计强度的1.5倍,且无夹层及裂缝的石块.两石块间的距离应超过10era,石块与模板的间距应超过15cm,应在最顶层的石块上覆盖不少于10era的混凝土.
2.4 优化大体积混凝土的设计
虽然在大体积混凝土中没有钢筋或有少量的钢筋,但是为了减少混凝土承担的拉应力,降低混凝土裂缝出现的几率,我们可在易出现裂缝的位置如转角处与孔洞附近设计一些斜筋,以减少出现混凝土裂缝的现象.在设计过程中通过使用中低强度的水泥有效利用混凝土的后期强度,也可以有效防止混凝土裂缝的产生.此外,在桥梁工程结构设计中通过减少对结构的约束力、将混凝土中钢筋保护层的厚度控制在最小范围内等措施也是有效控制混凝土裂缝出线的措施.
2.5 大体积混凝土的施工
混凝土的生产、运输、温度以及表层保护是混凝土施工过程中的重要环节,同时也是防止大体积混凝土出现裂缝的重点所在.在控制热应力方面,重点是控制混凝土内部与外部的温度差额△T
△T等于Tp+Tr－Tf
公式中：Tp表示起初浇筑温度；Tf表示自然或人工冷去后浇筑块的恒定温度；Tr表示水泥水化温升.
在外界温度较高的情况下对混凝土进行施工,要注意做好降低混凝土浇筑时温度的工作.在降低混凝土的入模温度时,可以采用用布遮盖施工现场露天砂石,避免阳光照射升,还可以在浇筑混凝土之间用冷水对砂石进行降温,或者在混凝土进行搅拌时加入一些冷水进行降温.为了加快混凝土内部热量发散的速度,可以采用向混凝土中注入冷却循环水的方法进行保温养护.
在对混凝土保温养护方面,可以在其表层盖上一层保温性好的织物,不但可以起到降低混凝土内外温度差额的效果,避免出现表面裂缝,还可以预防混凝土温度急剧变化产生温度裂缝的现象.为了能够对混凝土表层的温度的变化值和内部升温的情况进行及时地了解,可以事先将的定量的测温点放置在混凝土的内部,这样就可以在明确地了解混凝土中温度变化的具体数值,若混凝土内外部的温度差额高于正常的温度值范围,就可以在最短的时间控制混凝土内外部的温差问题.
混凝土在冬季施工时,混凝土容易出现被冻的问题,使混凝土在浇筑时具有较高的温度可以有效解决这个问题.但是因为冬季温度较低,混凝土的稳定温度一般都会超过合理的温度差额,这样的情况很容易致使混凝土出现裂缝现象.因此,在冬季对混凝土进行施工时,应将混凝土的温度保持在5～10℃范围内,这是比较适宜的温度.在对混凝土进行浇筑之前,应该用蒸汽将新混凝土即将要碰触的冷壁进行加热,在对原材料进行加热的问题上,应该根据施工现场气温的高低来决定.在对石料进行加热时,应该将温度控制在75℃,既不能使加热的程度过高,也不能使加热的程度过低,对混凝土的施工效果都会产生一些影响.在混凝土的运输及浇筑过程中,也应注意做好减少热量的损失工作.
2.6 大体积混凝土的裂缝的处理
在控制混凝土出现裂缝的工作中,应该积极做好混凝土设计与施工方面的预防工作.但是混凝土施工过程中,施工现场情况比较复杂,多少会受到自然因素、人为因素以及环境因素等的影响,在桥梁工程施工中混凝土出现裂缝是很难避免的.大体积混凝土的裂缝主要有表面裂缝、贯穿裂缝以及深层裂缝三种.一般不对表面裂缝进行处理,因为其对结构应力、持久性和安全性造成的影响比较小.在处理深层裂缝和贯穿裂缝方面,通过采用风镐和风钻进行凿除,也可以借助人力来实现,在凿槽断面的位置浇筑混凝土,可以很好地处理裂缝.在处理深层裂缝时,在裂缝处浇筑两次混凝土,第二次需在裂缝上铺上1～2层的防裂钢筋.
在处理严重程度较高的裂缝时,需要根据裂缝的宽度选择灌浆,如图1所示,通过一系列的灌注措施,将混凝土通过压板将其灌注到裂缝中.当裂缝宽度小于0.5mm时使用化学灌浆；裂缝宽度大于0.5mm时使用水泥灌浆.
3.结语
大体积混凝土施工中的裂缝控制是一个系统工程,不仅需要先进的科技作为支撑,还要在桥梁建造的过程中综合考虑影响混凝土裂缝的各种因素,要及时进行监督控制和完善,保证经济合理的前提下,确保桥梁建设的质量安全.同时,还要综合设计、施工、材料等各个方面的原因来对可能出现的混凝土裂缝进行控制.
参考文献
[1]张少锋.大体积混凝土温度裂纹的控制[J].土工基础,2002(2).
[2]董同刚,张利俊,韩立林,等.U型膨胀剂在控制建筑裂缝中的应用[J].工业建筑,1993(5).
总结：这篇混凝土裂缝论文范文为免费优秀学术论文范文,可用于相关写作参考。
混凝土裂缝处理引用文献:
[1] 混凝土裂缝论文范文 混凝土裂缝方面有关在职研究生论文范文2万字
[2] 混凝土裂缝论文范文 关于混凝土裂缝本科论文怎么写2500字
[3] 混凝土裂缝和建筑施工毕业论文格式范文 混凝土裂缝和建筑施工方面毕业论文提纲范文2万字
