1、1混凝土桥墩裂缝分析和控制摘要：本文主要对混凝土桥墩在施工过程中出现的裂缝的产生原因作了分析，并提出了相应的预防措施。 关键词：桥墩混凝土；裂缝； Abstract: This paper mainly on concrete piers in the process of construction the reasons caused the cracks are analyzed, and puts forward the corresponding prevention measures. Key words: concrete cracks in bridge piers; 中图分类号
2、：TU45 文献标识码： A 文章编号：2095-2104（2012）01-0020-02 1、引言 随着经济的发展与科学技术的进步，全国各地兴建了大量的混凝土建筑，桥梁的兴建更是遍地开花，但是许多混凝土桥墩在施工中出现了不同程度、不同形式的裂缝一直困扰桥梁工程技术人员。为了进一步加强对桥梁桥墩混凝土裂缝的认识，尽量避免工程中出现危害较大的裂缝，本文对混凝土桥墩裂缝的原因作了分析、总结，并提出了在实际施工中具有可操作性的预防措施和处理方法。 22、桥墩混凝土裂缝主要类型及成因 混凝土是一种多相体，它具有抗压极限强度较高、耐久性良好的优点，又具有抗拉强度较低，受拉时抗变形能力小，容易开裂等缺点。
3、混凝土结构所产生的裂缝原因大致可分为以下三种： 1)由外荷载（如静、动载荷）的直接应力所产生的裂缝； 2)由结构的次应力（弯矩及切力）引起的裂缝； 3)变形变化所产生的裂缝，即主要由温度、收缩、不均匀沉降或膨胀等因素而引起的裂缝。 根据工程实践中来看，桥墩裂缝成因很小一部分由荷载引起的，其余大部分桥墩裂缝的成因是由变形变化引起的。变形所产生的裂缝又分为温差产生的裂缝和收缩所产生的裂缝。温差所产生的裂缝如外界温度骤然变化及混凝土水化热不均所产生的裂缝；收缩裂缝所产生的裂缝有干缩、塑性收缩、碳化收缩及自收缩等产生的裂缝。 2.1 温度变化引起的裂缝 混凝土具有热胀冷缩性质，当外部环境或内部温度发生
4、变化，混凝土将发生变形、若变形遭到约束，则在结构内将产生应力，当应力超过混凝土的抗拉强度时即产生温度裂缝。引起温度变化的主要因素有年月温差、日照差别、骤然降温、水化热、蒸汽养护或冬季施工措施不当等。在以上产生裂缝因素中影响最大的就是水化热引起的温度变化，水化热就是水泥在水化过程中放出的热量使混凝土体内温度上升，与混凝土体外形成温差，导致出现裂缝。由于混凝土体积大，聚积在混凝土内3部的水化热不易散发，使得混凝土内部温度显著升高，体积膨胀，由于混凝土的导热性能较差，而混凝土外部却随气温降低而冷却收缩，混凝土内部膨胀与外部收缩这两种作用相互抵制，使外部混凝土产生很大的拉应力，当混凝土的抗拉强度不足以
5、抵抗这种抗拉应力时，便出现裂缝。如果此时混凝土表面不能保持潮湿的养护环境，则混凝土表面由于水分蒸发较快而使初期的混凝土产生干缩，将加速裂缝的产生。 2.2 收缩引起的裂缝 在实际工程中，混凝土因收缩所引起的裂缝是最常见的，在混凝土收缩种类中塑性收缩和缩水收缩（干缩）是发生混凝土体积变形的主要原因，另外还有自生收缩和碳化收缩。 1)塑性收缩裂缝 发生在施工过程中、混凝土浇筑后 4-15 小时左右，此时水泥水化反应激烈，分子链逐渐形成，出现泌水和水分急剧蒸发，混凝土失水收缩，此时骨料与胶合料之间产生不均匀的沉缩变形。都发生在混凝土终凝之前，即塑性阶段，称为塑性收缩。塑性收缩所产生量级很大，可达 1
6、%左右。常在浇筑大体积混凝土后 4-15 小时内，在表面上，特别在养护不良的部位出现龟裂，裂缝无规则，既宽又密，属于表面裂缝。由于收缩的作用，这些裂缝往往沿钢筋分布。 2) 缩水收缩（干缩） 混凝土结硬以后，随着表层水分逐步蒸发，湿度逐步降低，混凝土体积减小，称为缩水收缩（干缩） 。因混凝土表层水分损失快，内部损失慢，因此产生表面收缩大、内部收缩小的不均匀收缩，表面收缩变形受4到混凝土的约束，致使表面混凝土承受拉力，当表面混凝土承受拉力超过其抗拉强度时，便产生收缩裂缝。混凝土硬化后收缩主要就是缩水收缩。 3)自生收缩 自生收缩是混凝土在硬化过程中，水泥与水发生水化反应，这种收缩与外界湿度无关，
7、且可以是正的（即收缩，如普通硅酸盐水泥混凝土） ，也可以使负的（即膨胀，如矿渣水泥混凝土与粉煤灰水泥混凝土） 。 4)碳化收缩 大气中的二氧化碳与水泥的水化物发生化学反应引起的收缩变形。谈话收缩只有在湿度 50%左右才能发生，且随二氧化碳的浓度的增加而加快。 混凝土收缩裂缝的特点是大部分属于表面裂缝，裂缝宽度较细，且纵横交错，成龟裂状，形状没有任何规律。 2.3 约束条件的影响 约束条件是指各种结构物在变形变化中所受之约束而阻碍其变形。桥梁桥墩的外部约束指桥墩的边界条件如桥墩承台、桥墩模板等对桥墩混凝土变形的约束。 当桥墩承台与桥墩混凝土浇筑间隔时间较长，桥墩混凝土收缩变形时承台即阻碍桥墩混凝
8、土的收缩，当其所产生拉应力超过混凝土抗拉强度时，桥墩便产生裂缝。承台约束所产生裂缝一般在桥墩中心附近，为竖向裂缝。 桥墩混凝土浇筑初期，桥梁桥墩模板对其起约束作用。若拆模较早，5释放了混凝土所受握裹力，混凝土向外放张，若所受拉应力超过混凝土的抗拉强度时，即产生裂缝。 3、温度应力的分析 3.1 温度应力的形成 1)早期：自浇筑混凝土开始至水泥放热基本结束，一般约 30 天。这个阶段的两个特征，一是水泥放出大量的水化热，二是混凝土弹性模量的急剧变化。由于弹性模量的变化，这一时期在混凝土内形成残余应力。2)中期：自水泥放热作用基本结束时起至混凝土冷却到稳定温度时止，这个时期中，温度应力主要是由于混
9、凝土的冷却及外界气温变化所引起，这些应力与早期形成的残余应力相叠加，在此期间混凝土的弹性模量变化不大。 3)晚期：混凝土完全冷却以后的运转时期。温度应力主要是外界气温变化所引起的，这些应力与前两种的残余应力相叠加。 3.2 温度应力的分类 1)自生应力：边界上没有任何约束或完全精致的结构，如果内部温度非线性分布的，由于结构本身相互约束而出现的温度应力。 2)约束应力：结构的全部或部分边界受到外界的约束，不能自由变形而引起的应力。 这两种温度应力往往和混凝土的干缩所引起的应力共同作用，从而产生裂缝。 4、桥梁桥墩混凝土裂缝的预防 6桥梁桥墩混凝土的非受力裂缝会严重降低桥墩混凝土结构的整体性和耐久
10、性。现在对于工程质量要求越来越严格，一般要求桥墩上少出现、甚至不允许出现非受力裂缝，这样就必须加强对桥梁桥墩混凝土裂缝的预防。由于桥墩混凝土裂缝的主要原因为水化热、骤然降温、日照及收缩等，因而主要针对降低混凝土水化热、防止温度骤变、减少收缩及提高混凝土抗裂能力等方面着手。 4.1 加强温度控制、降低水化热 1)采用改善骨料级配，用干硬性混凝土，掺混合料，加入引气剂或塑化剂等措施减少混凝土中的水泥用量；减少水泥用量对水化热的降低具有重要作用，首先征得设计同意，混凝土按照为 60 天抗压强度进行试配，通过几十组试配，最终来确定是你用量。 2)拌合混凝土时加水或用水将碎石冷却以降低混凝土的浇注温度。
11、3)热天浇筑混凝土时减少浇筑厚度，利用浇筑层面散热； 4)在混凝土中埋设冷却水管，通入冷水降温；通过冷却水循环，降低混凝土内部温度，减小内外温差。在混凝土内部合理布置测温点，埋设测温传感器，及时通过测温点监测内部温度，掌握混凝土内部各测点的温度变化，以便及时调整冷却水的流量，控制温差，确保混凝土内外温差小于 25，混凝土终凝后，方可通水循环，冷却水管使用完毕后，需要压注水泥浆封闭。 5)规定合理的拆模时间，气温骤降时进行表面保温，以免混凝土表面发生急剧的温度梯度。 76)施工中长期暴露的混凝土浇筑块表面或薄壁结构，在寒冷季节采取保温措施；应采用草帘子覆盖或采用塑料布覆盖，以减少表面热量的散发。
12、 4.2 加强养护管理 每次混凝土浇筑完毕，应及时按温控措施的要求进行保温养护，并应符合以下规定： 1)保温养护措施应能使混凝土浇筑块体的内外温度及降温速度满足温控指标的要求； 2)保温养护的持续时间应根据温度应力（包括混凝土收缩产生的温度应力）来确定，但养护时间不小于 15 天，保温覆盖层的拆除应分层逐步进行； 3)在保温养护过程中应保证混凝土表面的湿润。保温养护是大体积混凝土施工的关键环节，其目的主要是降低桥墩混凝土浇筑块体的内外温差，以降低混凝土块体的温度应力；其次是降低桥墩混凝土浇筑块体的降温速度，充分利用混凝土的抗拉强度，以提高混凝土块体承受温度应力时的抗裂能力，达到防止或控制温度裂
13、缝的目的。施工人员应根据事先确定的温控指标的要求，来确定桥墩混凝土浇筑后的养护措施。 在混凝土内部及表面合理布置布设测温点，加强温度观测，并根据大气条件，随时了解混凝土浇筑后温度的升降情况，掌握混凝土内外温差变化，及时采取增减覆盖物等措施，以便将混凝土内外温差控制在25以内。 5、结束语 8对于混凝土桥墩工程，尤其是铁路混凝土桥墩，往往属于大体积混凝土工程，出现裂缝的情况较多。只有在工程施工中有针对性地采取有效的防裂措施，才能有效的较少或避免混凝土的开裂。但混凝土桥墩裂缝的形成原因相当复杂，还须所有工程技术人员对其作进一步的探讨，并提出更有效的控制措施。 参考文献： 1黄永昌.大体积混凝土施工防裂措施J.中国科技信息.2007. 2陈琼.浅析对控制大体积混凝土结构温度裂缝问题的探讨J.中国科技信息.2005. 3周齐.浅议大体积混凝土结构裂缝产生的原因与控制措施J.黑龙江科技信息，2003. 4欧阳凯丰.大体积混凝土常见裂缝的分析J.中外建筑.2008. 5李栋权.论建筑工程中大体积混凝土施工技术J.中小企业管理与科技.2008. 6王铁梦.工程结构裂缝控制.中国建筑工业出版社.1997 7铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范（TB10002.3-2005）.中国铁道部出版社.2000 8铁路桥涵工程质量检验评定标准 （TB10415-98）.中国铁道出版社.1999
