大体积混凝土桥墩裂缝成因分析与防治.doc

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大体积混凝土桥墩裂缝成因分析与防治
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3~12h，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5~25mm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Ф38χ3.5?循环冷却管.混凝土浇筑过程中,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Ф3?，网格尺寸10×10?的防裂钢筋网。
3.5布置“福特斯(Formtex)