橋涵大型混凝土結構裂縫問題的成因與管控論文

　　當前我國國內外工程建設過程當中，對于因對機械荷載而引起的開裂問題都有比較深入的研究。但是對于因溫度荷載而引起的裂縫問題則并沒有充分的研究及重視，為進一步防范危害工程整體結構穩(wěn)定性的裂縫問題不斷產生。工程相關企業(yè)及部門，都應當對于當前橋梁工程當中大體積混凝土結構的裂縫問題進行更深入的研究與思考。后續(xù)的探討將針對此主題展開，對于橋涵工程中的整體裂縫問題出現(xiàn)進行分析，并提出建議，促進技術完善。

　　1、橋涵工程大體積混凝土結構裂縫產生原因分析

　　1.1、水泥水化熱的影響

　　水泥在整個水化過程當中，會釋放出大量的熱量，而且熱量釋放的頂峰是集中在澆筑完成后的7d左右，就普遍情況來看，在這一階段每克水泥能夠釋放出500J左右的熱量，如果依照350～550kg/m3的水泥用量來計算，每立方米混凝土將放能夠釋放出17500~27500kJ的熱量單位，進而使混凝土內部的溫度持續(xù)提升。（最高可達到 70℃亦或更高）。特別是對于大體積的混凝土結構而言，這樣的現(xiàn)象更為明顯。由于混凝土結構內部與表層的散熱無法達到均衡，中心部分存在溫度過高的問題，這樣就會使整體結構溫度呈現(xiàn)梯形發(fā)展，使得混凝土結構內部開始產生壓應力，表層部分產生拉應力，當拉應力超越整個結構能夠承載的極限時，混凝土結構表層就會開始產生縫隙。

　　1.2、混凝土收縮問題

　　混凝土暴露在空氣當中逐漸開始硬結時，由于水分蒸發(fā)，整體體積會產生收縮現(xiàn)象，這樣的收縮現(xiàn)象會使混凝土在不受外力的前提下產生自主的變形，在受到外部因素影響（如支撐條件、鋼筋等等）時，會使混凝土產生拉應力，使得整個混凝土結構開裂。引起混凝土裂縫問題的收縮問題主要包括干燥收縮、塑性收縮以及溫度收縮等幾種。在初期開始產生硬化時，收縮現(xiàn)象主要是在水泥石水化凝固硬結過程當中逐漸產生的體積變化，后期則主要是混凝土內部水分蒸發(fā)而導致的干縮變形[1]。

　　1.3、外界條件變化的影響

　　大體積混凝土結構在施工過程當中，外界氣候、氣溫等多項條件的轉變，對大體積混凝土裂縫的產生有著決定性作用�；炷�土內部的溫度主要是由水化熱的絕熱溫升、混凝土澆筑的溫度以及結構整體散熱溫度等多重溫度疊加的總和。其中混凝土澆筑的溫度與外界氣溫是聯(lián)系最為密切的，隨著外界氣溫升高或降低，混凝土的澆筑溫度也會產生相應的變化。所以在外界溫度驟然降低的情況下，大體積混凝土的內外溫度的梯度則會增大。在這樣的情況之下，混凝土結構會整體會產生很大的溫度應力，因此很容易導致混凝土結構整體開裂.除此之外，外界的整體濕度變化也是導致混凝土結構裂縫問題的一個主要原因，外界氣候濕度的驟降會使混凝土的干縮過程進一步加速，也會導致混凝土裂縫問題的產生。

　　2、大體積混凝土結構裂縫問題的管控

　　2.1、大體積混凝土中水泥的品種及用量

　　當前多數(shù)理論研究結果，都充分表明大體積混凝土結構出現(xiàn)裂縫問題的最主要原因，就是水泥在水化過程當中，釋放出了大量熱能，即是說熱能是促生裂縫的一項重要因素。因此施工企業(yè)在對于橋涵工程大體積混凝土結構相關建材進行選擇時，應當遵循抑制熱量的原則。選擇中熱或低熱的水泥作為原材料。而且水泥在澆筑過程當中所釋放出的溫度及釋放溫度的速度，都與水泥中礦物成分的比例有著密切關系。水泥內礦物群中，發(fā)熱速率最快且熱量最大的成分是C3A（鋁酸三鈣），其他效果相近的成分依次為c2s（硅酸二鈣）c3s（硅酸三鈣）和C4AF（鐵鋁酸四鈣）。

　　2.2、外加料及外加劑的摻入

　　在大體積混凝土結構當中融入了定量的粉煤灰之后，混凝土的整體密實度會有很大程度的提升，進而確保結構有更好的防滲透能力，提升混凝土的剛度，削減最終的收縮值，并節(jié)省水泥的整體用量。要確保大體積混凝土結構中因水泥水化熱導致的內部溫升得到緩解，并抑制整個結構隨溫度變更出現(xiàn)的裂縫問題，最有效的一種解決方式，便是將粉煤灰融入混凝土作為摻合料。對于外加劑進行選擇時，可以著重從以下幾個方面來進行選擇。例如 UFA 膨脹劑，這種外加劑能夠達成等量替換水泥的效果。并且能夠使混凝土產生適度的膨脹。除此之外，還能夠進一步確�；炷�土的整體密度，這樣的材料能使混凝土的內部產生一定壓力，以確保對混凝土中部分拉應力的抵消。此外還應當加入減水緩凝劑，這樣能夠使水化熱的峰值期得到適當延緩，并提升混凝土結構的整體和易性，削減水灰比，以確保環(huán)節(jié)水化熱這一目標的達成[2]。

　　2.3、對于大體積混凝土設計的優(yōu)化

　　在大體積混凝土結構當中，在不設置鋼筋或少設置鋼筋的前提下，在橋體與涵洞處容易產生裂縫的部位，以及橋體轉角處，都應當適當布置一些斜筋，進而讓斜筋為混凝土結構承受拉應力，這樣能夠有效對橋體裂縫的發(fā)展進行控制。為了避免結構裂縫的出現(xiàn)，在設計過程當中，應當充分應用中低強度的水泥，并充分應用混凝土后期強度。在工程結構設計過程當中，設計人員要格外注意對結構約束度的削減與控制。對于混凝土結構當中，對于鋼筋保護層的厚度進行設計時，應盡量維持最小值，因為保護層的厚度，決定著其韌性，越是厚的保護層，越容易導致裂縫問題出現(xiàn)。

　　2.4、針對大體積混凝土結構裂縫問題的檢測與處理

　　對于混凝土裂縫，應當以防控為主，重點在于在裂縫產生之前對結構的及時檢測與處理，為此相關人員需要進行精心嚴謹?shù)脑O計與施工，但是由于當前多數(shù)工程采用的裂縫防范措施安全系數(shù)普遍較低，而實際情況則是不斷變化的，所以在實際的工程施工及運作過程當中依然會無法避免的出現(xiàn)一些裂縫。對大體積混凝土的裂縫進行分類，主要可以分為三種：表層裂縫、深層裂縫以及貫穿裂縫。針對結構表層的裂縫，由于其對結構整體的耐久性、應力與安全性近乎不存在任何影響，因此可以不作深入處理，定期維護填充即可。對于深層的裂縫以及貫穿性的裂縫，則可以采取裂縫鑿除的措施來進行處理。

　　可以充分利用風鉆、風鎬、或人工操作，將裂縫部分的混凝土鑿除至看不見的程度為止，確保鑿槽斷面呈現(xiàn)出梯形，再在梯形槽部分澆筑混凝土，設置限裂鋼筋，便能夠控制裂縫的問題。

　　處理更深層裂縫的時機，通常是在混凝土經過充分冷卻，已經硬化后，在裂縫部分鋪設一到兩層鋼筋之后，再持續(xù)澆入新的混凝土。針對發(fā)展趨勢較為嚴重的裂縫，可以采取水泥灌漿法與化學灌漿法。水泥灌漿的適用范圍是寬度在0.5mm以上的深度裂縫，化學灌漿則適用于寬度小于0.5mm的裂縫�；瘜W灌漿材料通常應選擇環(huán)氧－糠醛丙酮系等，確保全面填充，提升結構剛度[3]。

　　3、結 語

　　橋涵工程是我國路橋工程的重要構成部分，是社會性的工程，也是關乎整個城市、整個國家交通運輸及民眾出行安全性的重要一環(huán)，而大體積混凝土結構則是在當前路橋工程中應用最為廣泛的結構。因此只有不斷提升混凝土結構的質量，才能確保橋涵工程整體建設質量的提升。

　　參考文獻

　　[1]李 偉.建筑工程大體積混凝土施工裂縫控制措施研究[J].工程技術研究，2017（01）：153+155.  

　　[2]朱艷男.高鐵橋梁工程大體積混凝土裂縫成因及控制措施[J].價值工程，2014（28）：133~134.  

　　[3]孫曉虎，齊 劍，張 軍.大體積混凝土裂縫控制技術在工程中的應用[J].混凝土，2008（08）：105~108.

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