控制溷凝土裂紋

1、如何控制大體積混凝土裂縫關(guān)鍵詞：橋梁工程大體積混凝土裂縫原因控制橋梁建設(shè)中大體積混凝土應(yīng)用越來越多，混凝土在現(xiàn)代橋梁工程建設(shè)中已 經(jīng)占據(jù)了非常重要的地位，不論什么樣的橋梁，大都是采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，因 為該建筑材料價廉物美，施工方便，承載力大，可裝飾強的特點，日益受到人們 的歡迎。在我國不論是鐵路工程、公路工程還是其它工程建設(shè)，鋼筋混凝土的應(yīng) 用面可以說是無處不在。但是，在使用混凝土的同時，山于對混凝土的性能了解 不深，在工程完畢后的兒天，一個月或者更長一點的時間后，混凝土結(jié)構(gòu)物出現(xiàn) 了裂縫或其他不良反應(yīng)。盡管我們在施工中采取各種措施，小心謹(jǐn)慎，但裂縫仍 然時有出現(xiàn)，有些還造成了無法佔量的損失

2、。為了降低經(jīng)濟(jì)損失，減少和控制裂 縫的的出現(xiàn)，一些搞混凝土技術(shù)的研究人員對混凝土構(gòu)筑物的裂縫形成，進(jìn)行了 大量的研究和技術(shù)探討，提出解決混凝土裂縫的辦法和意見，也取得了較大的科 研成果。而混凝土結(jié)構(gòu)的破壞和建筑物的倒塌，也都是從結(jié)構(gòu)裂縫的擴展開始而 引起的。故在某些施丄驗收規(guī)范和工程都是不允許混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)有明顯的裂 縫。從口前的情況看，設(shè)計上對混凝土裂縫有一定范圉。從我國的“混凝土結(jié)構(gòu) 設(shè)計規(guī)范GBJ1089”表3-3-4規(guī)定看，其裂縫寬度在不同的環(huán)境下， 不同的混凝土結(jié)構(gòu)物其裂縫的寬度也有所不同的控制標(biāo)準(zhǔn)，允許裂縫寬度為0.20.3mm。 美國AG1規(guī)范規(guī)定裂縫為0. 108mm：法國 規(guī)

3、范規(guī)定裂縫為0. 27 mm：從不同的國家來看，各國的規(guī)范對混凝土構(gòu)筑物的裂縫都有不同的控制范圍 和要求，要保證混凝土構(gòu)筑物不出現(xiàn)裂縫可以說是不可能的。在我國，對在不同 環(huán)境下混凝土構(gòu)筑物，在不同的介質(zhì)情況下，所規(guī)定的混凝土裂縫寬度也不同。但是，從近代科學(xué)關(guān)于混凝土工作的研究及大量的混凝土工程實踐證明，混凝土 結(jié)構(gòu)裂縫是不可避免的，因為使用的混凝土是多種材料組成的一種混合體，且乂 是一種脆性材料，在受到溫度、壓力和外力的作用下，都有出現(xiàn)裂縫的可能性。一、大體積混凝土裂縫產(chǎn)生的原因?qū)嶋H上，混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的成因復(fù)雜而繁多，其至多種因素相互影響，但每一條 裂縫均有其產(chǎn)生的一種或兒種主要原因?；炷翗?/p>

4、梁裂縫的種類，就其產(chǎn)生的原 因，大致可劃分如下兒種：（-）荷載引起的裂縫混凝土橋梁在常規(guī)靜、動荷載及次應(yīng)力下產(chǎn)生的裂縫稱荷載裂縫，歸納起來 主要有直接應(yīng)力裂縫、次應(yīng)力裂縫兩種。（二）收縮引起的裂縫，在實際工程中，混凝土因收縮所引起的裂縫是最常 見的。在混凝土收縮種類中，塑性收縮和縮水收縮（干縮）是發(fā)生混凝土體積變 形的主要原因，另外還有自生收縮和炭化收縮?；炷潦湛s裂縫的特點是大部分 屬表面裂縫，裂縫寬度較細(xì)，且縱橫交錯，成龜裂狀，形狀沒有任何規(guī)律。（三）溫度變化引起的裂縫混凝土具有熱脹冷縮性質(zhì)，當(dāng)外部環(huán)境或結(jié)構(gòu)內(nèi) 部溫度發(fā)生變化，混凝土將發(fā)生變形，若變形遭到約束，則在結(jié)構(gòu)內(nèi)將產(chǎn)生應(yīng)力, 當(dāng)應(yīng)

5、力超過混凝土抗拉強度時即產(chǎn)生溫度裂縫。在某些大跨徑橋梁中，溫度應(yīng)力 可以達(dá)到其至超出活載應(yīng)力。溫度裂縫區(qū)別其它裂縫最主要特征是將隨溫度變化 而擴張或合攏。引起溫度變化主要因素有：1. 日照。橋面板、主梁或橋墩側(cè)面受太陽曝曬后，溫度明顯高于其它部位， 溫度梯度呈非線形分布。山于受到自身約束作用，導(dǎo)致局部拉應(yīng)力較大，出現(xiàn)裂 縫。日照和下述驟然降溫是導(dǎo)致結(jié)構(gòu)溫度裂縫的最常見原因。2. 驟然降溫。突降大雨、冷空氣侵襲、日落等可導(dǎo)致結(jié)構(gòu)外表面溫度突然下 降，但因內(nèi)部溫度變化相對較慢而產(chǎn)生溫度梯度。日照和驟然降溫內(nèi)力計算時可 采用設(shè)訃規(guī)范或參考實橋資料進(jìn)行，混凝土彈性模量不考慮折減。3. 水化熱。出現(xiàn)在施

6、工過程中，大體積混凝土（厚度超過2.0米）澆筑之后 由于水泥水化放熱，致使內(nèi)部溫度很高，內(nèi)外溫差太大，致使表面出現(xiàn)裂縫。施 丄中應(yīng)根據(jù)實際情況，盡量選擇水化熱低的水泥品種，限制水泥單位用量，減少 骨料入模溫度，降低內(nèi)外溫差，并緩慢降溫，必要時可采用循環(huán)冷卻系統(tǒng)進(jìn)行內(nèi) 部散熱，或采用薄層連續(xù)澆筑以加快散熱。4. 蒸汽養(yǎng)護(hù)或冬季施工時施工措施不當(dāng)，混凝土驟冷驟熱，內(nèi)外溫度不均， 易出現(xiàn)裂縫。（四）施工材料質(zhì)量引起的裂縫，混凝土主要由水泥、砂、骨料、拌和水及外 加劑組成。配置混凝土所采用材料質(zhì)量不合格，可能導(dǎo)致結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫。1水泥安定性不合格，水泥中游離的氧化鈣含量超標(biāo)。氧化鈣在凝結(jié)過程中 水化很慢

7、，在水泥混凝土凝結(jié)后仍然繼續(xù)起水化作用，可破壞已硬化的水泥石， 使混凝土抗拉強度下降。水泥出廠時強度不足，水泥受潮或過期，可能使混凝土 強度不足，從而導(dǎo)致混凝土開裂。當(dāng)水泥含堿量較高（例如超過0.6%）,同時 乂使用含有堿活性的骨料，可能導(dǎo)致堿骨料反應(yīng)。2. 砂、石骨料，砂石的粒徑、級配、雜質(zhì)含量。砂石粒徑太小、級配不良、 空隙率大，將導(dǎo)致水泥和拌和水用量加大，影響混凝土的強度，使混凝土收縮加 大，如果使用超出規(guī)定的特細(xì)砂，后果更嚴(yán)重。砂石中云母的含量較高，將削弱 水泥與骨料的粘結(jié)力，降低混凝土強度。砂石中含泥量高，不僅將造成水泥和拌 和水用量加大，而且還降低混凝土強度和抗凍性、抗?jié)B性。砂石中

8、有機質(zhì)和輕物 質(zhì)過多，將延緩水泥的硬化過程，降低混凝土強度，特別是早期強度。砂石中硫 化物可與水泥中的鋁酸三鈣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，體積膨脹2. 5倍。3. 拌和水及外加劑，拌和水或外加劑中氯化物等雜質(zhì)含量較高時對鋼筋銹蝕 有較大影響。采用海水或含堿泉水拌制混凝土，或采用含堿的外加劑，可能對堿 骨料反應(yīng)有影響。（五）施工工藝質(zhì)量引起的裂縫在混凝土結(jié)構(gòu)澆筑、構(gòu)件制作、起模、運輸、堆放、拼裝及吊裝過程中，若施工 工藝不合理、施工質(zhì)量低劣，容易產(chǎn)生縱向的、橫向的、斜向的、豎向的、水平 的、表面的、深進(jìn)的和貫穿的各種裂縫，特別是細(xì)長薄壁結(jié)構(gòu)更容易出現(xiàn)。裂縫 岀現(xiàn)的部位和走向、裂縫寬度因產(chǎn)生的原因而異，比較典型

9、常見的有：1. 混凝土保護(hù)層過厚，或亂踩已綁扎的上層鋼筋，使承受負(fù)彎矩的受力筋保 護(hù)層加厚，導(dǎo)致構(gòu)件的有效高度減小，形成與受力鋼筋垂直方向的裂縫。2. 混凝土振搗不密實、不均勻，出現(xiàn)蜂窩、麻面、空洞，導(dǎo)致鋼筋銹蝕或其 它荷載裂縫的起源點。3. 混凝土澆筑過快，混凝土流動性較低，在硬化前因混凝土沉實不足，硬化 后沉實過大，容易在澆筑數(shù)小時后發(fā)生裂縫，既塑性收縮裂縫。4. 混凝土攪拌、運輸時間過長，使水分蒸發(fā)過多，引起混凝土塌落度過低， 使得在混凝土體積上出現(xiàn)不規(guī)則的收縮裂縫。5. 混凝土初期養(yǎng)護(hù)時急劇干燥，使得混凝土與大氣接觸的表面上出現(xiàn)不規(guī)則 的收縮裂縫。6. 用泵送混凝土施工時，為保證混凝土

10、的流動性，增加水和水泥用量，或因 其它原因加大了水灰比，導(dǎo)致混凝土凝結(jié)硬化時收縮量增加，使得混凝土體積上 出現(xiàn)不規(guī)則裂縫。7. 混凝土分層或分段澆筑時，接頭部位處理不好，易在新舊混凝土和施工縫 之間出現(xiàn)裂縫。如混凝土分層澆筑時，后澆混凝土因停電、下雨等原因未能在前 澆混凝土初凝前澆筑，引起層面之間的水平裂縫；采用分段現(xiàn)澆時，先澆混凝土 接觸面鑿毛、清洗不好，新舊混凝土之間粘結(jié)力小，或后澆混凝土養(yǎng)護(hù)不到位， 導(dǎo)致混凝土收縮而引起裂縫。8. 混凝土早期受凍，使構(gòu)件表面出現(xiàn)裂紋，或局部剝落，或脫模后出現(xiàn)空鼓 現(xiàn)象。9. 施丄時模板剛度不足，在澆筑混凝土?xí)r，山于側(cè)向壓力的作用使得模板變 形，產(chǎn)生與模板

11、變形一致的裂縫。10. 施工時拆模過早，混凝土強度不足，使得構(gòu)件在自重或施工荷載作用下 產(chǎn)生裂縫。11. 施工前對支架壓實不足或支架剛度不足，澆筑混凝土后支架不均勻下沉, 導(dǎo)致混凝土出現(xiàn)裂縫。12. 裝配式結(jié)構(gòu)，在構(gòu)件運輸、堆放時，支承墊木不在一條垂直線上，或懸 臂過長，或運輸過程中劇烈顛撞；吊裝時吊點位置不當(dāng)，T梁等側(cè)向剛度較小的 構(gòu)件，側(cè)向無可靠的加固措施等，均可能產(chǎn)生裂縫。13. 安裝順序不正確，對產(chǎn)生的后果認(rèn)識不足，導(dǎo)致產(chǎn)生裂縫。如鋼筋混凝 土連續(xù)梁滿堂支架現(xiàn)澆施工時，鋼筋混凝土墻式護(hù)欄若與主梁同時澆筑，拆架后 墻式護(hù)欄往往產(chǎn)生裂縫；拆架后再澆筑護(hù)欄，則裂縫不易岀現(xiàn)。14. 施工質(zhì)量控

12、制差。任意套用混凝土配合比，水、砂石、水泥材料計量不 準(zhǔn)，結(jié)果造成混凝土強度不足和其他性能（和易性、密實度）下降，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)開 裂。二、保證大體積混凝土質(zhì)量及控制裂縫的措施綜上所述，橋梁產(chǎn)生裂縫的原因主要可以歸納為以下三個大的方面：溫度裂 縫、縮裂縫及抗拉裂縫。在施工中可以通過以下措施控制混凝土結(jié)構(gòu)物裂縫的產(chǎn) 生。（-）保證混凝土的質(zhì)量。保證混凝土的質(zhì)量主要有以下兒個措施：1. 選擇合適水泥和嚴(yán)格控制水泥用量優(yōu)先采用525R普通水泥，423R普通水泥等高標(biāo)號水泥，以減少水泥用量。選用 低熱水泥，減少水化熱，降低混凝土的溫升值。并盡量選用后期強度（90或12 0天），降低水泥量，并延緩峰值。在滿足

13、設(shè)計和混凝土可泵性的前提下，將4 25R水泥用量控制在450kg / m3, 525R水泥用量控制在360kg / m3o以降低碗最高 溫升，降低栓所受的拉應(yīng)力。2. 嚴(yán)格控制骨料級配和含泥量選用10. 40mm連續(xù)級配碎石（其中10. 30mm級配含量65%左右），細(xì)度模數(shù)2.80-3. 00的中砂（通過0. 315n凹篩孔的砂不少于15%,砂率控制在40%-45%）。 砂、石含泥量控制在1%以內(nèi)，并不得混有有機質(zhì)等雜物，杜絕使用海砂。3. 選擇適當(dāng)外加劑可根據(jù)設(shè)計要求，混凝土中摻加一定用量外加劑，如防水劑、膨脹劑、減水 劑、緩凝劑等外加劑。外加劑中糖鈣能提高混凝土的和易性，使用水量減少20

14、% 左右，水灰比可控制在0. 55以下，初凝延長到5h左右。為保證混凝土工程質(zhì)量, 防止開裂，提高混凝土的耐久性，正確使用外加劑也是減少開裂的措施之一。其 主要作用為:（1）水灰比是影響混凝土收縮的重要因素，使用減水防裂劑可使混凝土用水 量減少25%。（2）水泥用量也是混凝土收縮率的重要因素，摻加減水防裂劑的混凝土在保 持混凝土強度的條件下可減少15%的水泥用量，其體積用增加骨料用量來補充。（3）減水防裂劑可以改善水泥漿的稠度，減少混凝土泌水，減少沉縮變形。 提高水泥漿與骨料的粘結(jié)力，提高的混凝上抗裂性能?；炷猎谑湛s時受到約束 產(chǎn)生拉應(yīng)力，當(dāng)拉應(yīng)力大于混凝土抗拉強度時裂縫就會產(chǎn)生。減水防裂劑

15、可有效 的提高的混凝土抗拉強度，大幅提高混凝土的抗裂性能。（4）摻加外加劑可使混凝土密實性好，可有效地提高混凝土的抗碳化性，減 少碳化收縮。（5）摻減水防裂劑后混凝土緩凝時間適當(dāng)，在有效防止水泥迅速水化放熱基 礎(chǔ)上，避免因水泥長期不凝而帶來的塑性收縮增加。（6）摻外加劑混凝土和易性好，表面易摸平，形成微膜，減少水分蒸發(fā)，減 少干燥收縮。許多外加劑都有緩凝、增加和易性、改善塑性的功能，我們在工程 實踐中應(yīng)多進(jìn)行這方面的實驗對比和研究，比單純的鼎改善外部條件，可能會更 加簡捷、經(jīng)濟(jì)。4. 選擇優(yōu)化配合比選用良好級配的骨料，嚴(yán)格控制砂石質(zhì)量，降低水灰比，并在栓中摻加粉煤 灰和外加劑等，以降低水泥用量

16、，減少水化熱，以降低磴溫升，從而可以降低碗 所受的拉應(yīng)力。5. 采用切實可行的施工工藝根據(jù)泵送大體積混凝土的特點，采用“分段定點，一個坡度，薄層澆筑，循 療;推進(jìn)，一次到頂”的方法。這種自然流淌形成斜坡混凝土的方法，能較好地適 應(yīng)泵送工藝，避免混凝土輸送管道經(jīng)常拆除、沖洗和接長，從而提高泵送效率， 簡化混凝上的泌水處理，保證上下層混凝土澆筑間隔不超過初凝時間。根據(jù)混凝 土泵送時自然形成一個坡度的實際情況，在每個澆筑帶的前后布置兩道振動器， 第一道布置在混凝土出料口，主要解決上部混凝土的振實；山于底層鋼筋間距較 密，第二道布置在混凝土坡腳處，以確保下部混凝土密實。隨著澆筑的推進(jìn)，振 動器也相應(yīng)跟

17、上，以確保整個高度上混凝上的質(zhì)量。山于大體積泵送混凝土表面 水泥漿較卑，故澆筑結(jié)束后須在初凝前用鐵滾筒碾壓數(shù)遍，打磨壓實，以閉合混 凝土的收水裂縫。6. 改進(jìn)施工技術(shù)，施工時加強插筋位置的振搗、抹壓、養(yǎng)護(hù)。山于鋼筋是熱 的良導(dǎo)體，易產(chǎn)生大的溫度梯度，這是裂縫產(chǎn)生的一個主要環(huán)節(jié)。同時加強初凝 前的抹壓，以消除初期裂縫，并加強早期養(yǎng)護(hù)，提高栓抗拉強度。7. 加強栓澆筑后的養(yǎng)護(hù)，栓澆筑后，應(yīng)盡快回填土一土是栓最好的養(yǎng)護(hù)材料 之一。U前這是栓保溫保濕養(yǎng)護(hù)的最有效方法，對預(yù)防裂縫是非常有益的。如采 用蓄水法保溫養(yǎng)護(hù)，在混凝土施匸期間可通入冷卻循環(huán)水，以便加快承臺內(nèi)部熱 量的散發(fā)。如采用內(nèi)散外蓄綜合養(yǎng)護(hù)措

18、施，可有效降低混凝土的溫升值，且可大 大縮短養(yǎng)護(hù)周期，對于超卑大體積混凝土施工尤其適用。8. 加強技術(shù)管理，加強原材料的檢驗、試驗工作。施工中嚴(yán)格按照方案及交 底的要求指導(dǎo)施工，明確分工，責(zé)任到人。加強計量監(jiān)測工作，定時檢查并做好 詳細(xì)記錄，認(rèn)真對待澆筑過程中可能出現(xiàn)的冷縫，并釆取措施加以杜絕。在變截 面施工前，一定要加強預(yù)測，并保證預(yù)測的科學(xué)性。同時在實施過程中，要切實 落實施工方案。（二）溫度的控制和防止裂縫的措施為了防止裂縫，減輕溫度應(yīng)力可以從控制溫度和改善約束條件兩個方面著 手。控制溫度的措施如下：1.嚴(yán)格控制混凝土入模溫度，以降低入模溫度，在夏季施工最好避開一天中 溫度最高的時段釆取

19、有效措施降低入模溫度，我們一定要注意降低混凝土澆筑時 的溫度?？梢栽谑┕がF(xiàn)場對堆在露天的砂石用布覆蓋，以減少陽光對其的輻射， 同時對澆筑前的砂石用冷水降溫。在攪拌過程中向混凝土中添加冰水。以上這些 措施都可以有效的降低混凝土的入模溫度。澆筑混凝土?xí)r減少澆筑厚度，利用澆 筑層面散熱;在混凝土的內(nèi)部通入冷卻循環(huán)水，采用循環(huán)法保溫養(yǎng)護(hù)，以便加快 混凝土內(nèi)部的熱量散發(fā)?；炷帘砻鎽?yīng)該覆蓋一些織物進(jìn)行保溫、保濕養(yǎng)護(hù)，這 樣不但可以降低混凝土內(nèi)外溫差，防止表面產(chǎn)生裂縫，還可以防止混凝土驟然降 溫產(chǎn)生貫穿裂縫，并且還可以使水泥順利水化，防止產(chǎn)生濕度裂縫。為了及時掌 握混凝土內(nèi)部溫升與表面溫度變化值，可以在混

20、凝上內(nèi)埋設(shè)一定量的測溫點，從 而可以更好的了解混凝土的溫度變化情況，一旦內(nèi)外溫差超過允許值25C,好 及時采取措施。如果是在冬季進(jìn)行施工，因為要防止早期混凝土被凍問題，所以要求混凝土 澆筑時應(yīng)該具有較高的澆筑溫度。但另一方面，正是山于天氣寒冷，混凝土穩(wěn)定 溫度一定較低，往往超過允許溫差，不能防止混凝土裂縫要求。所以，混凝土澆 筑溫度在冬季施工時一般以5C10C為宜，在澆筑混凝土以前還應(yīng)該對基礎(chǔ)及 新混凝土接觸的冷壁用蒸汽預(yù)熱，對原材料應(yīng)視氣溫高低進(jìn)行加熱。加熱石料時 應(yīng)避免過熱和過分干燥，最高溫度不應(yīng)超過75C。另外還要注意運輸中的保溫、 澆筑過程中減少熱量的損失以及保溫養(yǎng)護(hù)。4. 規(guī)定合理的

21、拆模時間，氣溫驟降時進(jìn)行表面保溫，以免混凝土表面發(fā)生 急劇的溫度梯度；在混凝土的施工中，為了提高模板的周轉(zhuǎn)率，往往要求新澆筑 的混凝土盡早拆模。當(dāng)混凝土溫度高于氣溫時應(yīng)適當(dāng)考慮拆模時間，以免引起混 凝土表面的早期裂縫。新澆筑早期拆模，在表面引起很大的拉應(yīng)力，出現(xiàn)“溫度 沖擊”現(xiàn)象。在混凝土澆筑初期，山于水化熱的散發(fā)，表面引起相當(dāng)大的拉應(yīng)力, 此時表面溫度亦較氣溫為高，此時拆除模板，表面溫度驟降，必然引起溫度梯度, 從而在表面附加一拉應(yīng)力，與水化熱應(yīng)力迭加，再加上混凝土干縮，表面的拉應(yīng) 力達(dá)到很大的數(shù)值，就有導(dǎo)致裂縫的危險，但如果在拆除模板后及時在表面覆蓋 一輕型保溫材料，如泡沫海棉等，對于防止混凝土表面產(chǎn)生過大的拉應(yīng)力，具有 顯著的效果。5. 加強混凝土的測溫工作，為及時掌握混凝土內(nèi)部溫升與表面溫度的變化值, 在澆注高性能混凝土之前按M型埋設(shè)若干個并排測溫傳感器探頭和溫測管作為 測溫點，進(jìn)行對比測溫。測溫傳感器探頭按照平面位置三個斷面（左、中、右） 和立面位置三個斷面（上、中、下）各埋設(shè)1根共9根。循環(huán)水管采用鍍鋅鋼 管沿著橋墩中心線往兩邊布設(shè)，水管釆用工廠加工成形，安裝成三個M型連通器, 管頂高出墩身表面10-15 emo