大体积混凝土桥墩裂缝成因分析与防治.doc

1、1大体积混凝土桥墩裂缝成因分析与防治摘要: 大体积混凝土浇筑极易出现裂缝，严重影响结构的整体性。本文对大体积混凝土裂缝的成因进行了分析，提出了防治措施。以供此类工程师参考借鉴。 关键词：混凝土 裂缝 变形 防治 中图分类号：TU37 文献标识码：A 文章编号： 前言 大体积混凝土实体墩，为避免墩身混凝土施工过程中出现裂缝，需对裂缝成因进行分析，制定预防措施。 大体积混凝土桥墩施工裂缝产生的原因分析 混凝土结构在施工过程中产生的裂缝主要有：温度变化、混凝土收缩以及结构物约束条件影响引起的裂缝。 2.1 温度变化引起的裂缝混凝土构件也具有热胀冷缩的性质，当外部环境和结构内部温度发生变化，混凝土将发

2、生变形，当变形受到约束，则在结构内部产生应力，当应力值超过混凝土抗拉强度时，即产生温度裂缝。 2.1.1 水泥水化热的影响 水泥在水化过程中要释放出大量的热量，由于混凝土的导热性能较差，在自然散热条件下，热量在混凝土内部聚集导致水化温升。在混凝2土浇筑初期，混凝土的强度和弹性模量都很低，对水泥水化热急剧温升引起的变形约束不大，相应的温度应力也比较小。随着混凝土?期的增长，弹性模量急剧增高，对混凝土降温收缩变形的约束也越来越强，致使混凝土产生较大的拉应力（温度应力） ，当混凝土的抗拉强度不足以抵抗这种拉应力时，就会出现温度裂缝。 2.1.2 外界温度变化的影响 在混凝土浇筑的施工阶段，受外界气温

3、影响表现在两方面：一是外界气温越高，混凝土浇筑的温度也越高；二是外界气温下降，特别是气温骤降，会加大外表层混凝土与内部混凝土的温度梯度，混凝土内部温度是水泥水化热的绝对温升，形成浇筑温度与结构散热温度的叠加，温度应力则是温差所产生的温度变形造成的，温差越大，温度应力也越大。2.2 混凝土收缩引起的裂缝 在实际工程中，混凝土因收缩引起的裂缝是最常见的。混凝土收缩分为苏醒收缩和缩水收缩（干缩） ，干缩是混凝土体积变形的主要原因。 2.2.1 塑性收缩 在混凝土拌制浇筑一段时间内，水泥的水化热反应强烈，出现泌水和体积缩小现象，这种体积缩小称为塑性收缩（凝缩） 。凝缩一般发生在混凝土浇筑后 312h，

4、混凝土尚未完全凝固，仍处于塑性状态。混凝土使骨料受压，水泥胶结体手拉，故其即可使水泥与骨料结合紧密，又可使水泥石产生裂缝。混凝土浇筑后不久，从凝胶体中析出的晶体不多，塑性变形能力不大，只要加强早期养护，不使混凝土表面干燥，混凝土表3面不会开裂。 2.2.2 缩水收缩 混凝土结硬后随着表层水分逐渐蒸发温度逐渐降低，混凝土体积减小，称为缩水收缩。因混凝土表层水分损失快，内部损失慢，故产生表面收缩大，内部收缩小的不均匀收缩。表面收缩变形受到内部混凝土的约束，使表面混凝土承受拉力，当表面混凝土承受的拉力超过了混凝土的抗拉强度时，便产生收缩裂缝。混凝土硬化后的收缩主要是缩水收缩。混凝土收缩裂缝一般为表面

5、裂缝，缝宽较小，且纵横交错，形成龟裂，裂缝形状无规律。 2.3 约束条件的影响 桥墩身的外部约束是指墩身的边界条件，如承台、墩身模板等，对墩身混凝土变形产生约束。当承台混凝土与墩身混凝土浇筑的间隔时间较长，墩身混凝土收缩变形会受到承台的阻碍，当其产生的拉应力超过混凝土抗拉强度时，墩身便产生裂缝。 上面所述就是混凝土浇筑初期产生裂缝的主要原因。 墩身混凝土施工裂缝预防与措施 3.1 选择符合质量标准的混凝土原材料，优化混凝土配合比设计 选用水化热较低的硅酸盐水泥，骨料坚固耐久，级配合格，颗粒形状良好的 525mm 碎石，细骨料选用细度模数为 2.7 的中砂，在混合料配合比中采用“双掺技术”即混凝

6、土中掺入粉煤灰取代一部分水泥，降低水化热；掺入高效减水剂 FDN-5 型，具有早强和缓凝的功能，延长混凝土初凝时间，延缓混凝土水化热峰值出现时间。采取上述措施，保证了4混凝土的和易性，并从根本上保证了混凝土的质量。 3.2 缩短承台与底节墩身混凝土浇筑的时间差 混凝土在不同的?期其收缩是不一样的，前期收缩较大，后期收缩较小。为了尽量减小承台与底节墩身收缩差异，施工要精心组织周密安排，将承台与底节墩身的施工时间差最大限度地缩短，使其混凝土收缩尽量一致，减小混凝土的拉应力。 3.3 为了降低混凝土硬化过程中的内外温差,在节底墩身范围内按间距 1.0m 左右的高度布置直径 383.5?循环冷却管.混

7、凝土浇筑过程中,当混凝土覆盖了冷却管后即开始通水,并测量进出水口的水温,控制温差在 6,若温差超过 6,在进水口设置增压泵,加大进水流量和流速,使混凝土内部的水化热能够及时导走,缩小混凝土内部与表面温差. 3.4 增设防裂钢筋网 在底节墩身 5m 高度范围内，沿墩身外侧（预留 3?厚保护层）布置一层直径为 3?，网格尺寸 1010?的防裂钢筋网。 3.5 布置“福特斯 (Formtex) ”透水模板布 在模板(钢模板或木模板均可)内侧贴一层“福特斯”透水模板布,使浇筑好的混凝土表面的水分通过透水模板布的毛细纤维排出,降低混凝土表面(W/C)水灰比值，确保混凝土在养护期间保持高湿度，增加混凝土表

8、面密实性，提高混凝土早期强度和耐磨力,使混凝土表面光滑,减少砂眼(麻面),减少混凝土表面裂缝产生. 3.6 控制混凝土入模温度 夏季施工混凝土入模温度控制在 30以下,为保证混凝土入模模温度,主5要从控制混凝土原材料温度着手, 即降低搅拌水的温度,通过冷却塔将水水温降到 15左右,骨料搭设防晒棚,避免阳光直射,并在骨料表面用冷水冲洗冷却,确保搅拌出来的混凝土在规定的入模温度以内,这里要注意的是,冲洗后的骨料,在混合料拌制前一定要进行含水量测定,使拌合用水在设计范围内. 3.7 推迟模板的拆模时间 混凝土在前期硬化过程中,对湿度要求较高,过早拆除外模板,混凝土表面水分易蒸发,加速混凝土表面收缩,

9、从而导致裂缝的产生.因此延迟外模板的拆模时间(一般控制混凝土浇筑完成后 7h 左右),保证混凝土内外收缩一致,可以最大限度地控制混凝土收缩裂缝的产生. 3.8 在墩身周围布置养护水管 处于潮湿的硬化环境中,在混凝土硬化过程中体积不但不会缩小,反而会有缩小的膨胀.在构件周围布置养护水管,以喷灌的方式均匀地喷洒在混凝土表面,使混凝土表面在潮湿的养护环境中,为混凝土创造了良好的潮湿硬化环境,从而大大降低了因内部混凝土水化热而产生的温度力,避免了混凝土收缩裂缝的产生. 3.9 合理布置混合料下料点,加强振捣 为了保证混凝土的施工质量,在混凝土浇筑过程中要合理布置混合料浇筑下料点,根据模板内的空间大小的

10、混凝土振捣的方式方法,合理布置下料点,一般呈梅花形布置,严格控制下料高度,避免下料过程中混合料产生离析,大体积混凝土的浇筑顺序和振捣是很重要的,加强振捣,不要漏振,也不要过振,过振会产生骨料分层现象和混合料产生离析,避免混凝土疏松6产生裂缝. 通过采取上述预防措施,可以有效减少和避免大体积混凝土表面裂缝的发生,满足公路工程质量检验评定标准的规定的要求. 参考文献: 1 公路工程质量检验评定标准与施工规范对照手册 （第二版）（JTG F80/1-2004） ，人民交通出版社。 2 混凝土强度检验评定标准 （GBJ107-87） ，中国计划出版社。3 水工混凝土施工规范 （DL/T5144-2001） ， 中国电力出版社。作者简介 刘小社 男 1981.05 大学本科 工程师